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英制造出基于无机物的类似生命细胞

来源:科技日报
摘要:据英国《新科学家》杂志网站9月14日报道,英国科学家用含有金属的巨型分子,成功地制造出了类似于细胞的气泡,并赋予它们一些类似生命的特征。研究人员希望诱使这些气泡演变成完全无机的能自我复制的实体,以此证明存在着完全基于金属(无机物)的生命。格拉斯哥大学的李·克罗宁通过将由钨(占大多数)和其他金属原子、......

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        据英国《新科学家》杂志网站9月14日报道,英国科学家用含有金属的巨型分子,成功地制造出了类似于细胞的气泡,并赋予它们一些类似生命的特征。研究人员希望诱使这些气泡演变成完全无机的能自我复制的实体,以此证明存在着完全基于金属(无机物)的生命。相关研究发表在最新一期德文版《应用化学》杂志上。



        格拉斯哥大学的李·克罗宁通过将由钨(占大多数)和其他金属原子、氧、磷结合形成的多金属氧酸盐简单地在溶液中混合,让其自我组装成了像细胞一样的球体,并将得到的气泡称为无机化学细胞(iCHELLs)。他还通过修改其金属氧化物骨架,让其拥有了一些天然细胞膜的特征,比如,能有选择性地让不同大小的化学物质进出细胞膜,以此控制细胞内可发生何种化学反应(这是特定细胞的一个关键特征)。



        克罗宁团队还在气泡内创建出了模拟生物细胞内部结构的分隔。更妙的是,他们已开始朝气泡填充设备,通过让一些氧化物分子与感光染料结合来进行光合作用。克罗宁说,早期的研究结果表明,他能制造出一个膜,其受到光照时,可将水分解成氢离子、电子和氧,这是光合作用的第一步。克罗宁表示:“也有迹象表明,我们可以激发质子穿过该细胞膜以建立一个质子梯度,这是利用太阳能的另一个关键阶段。如果能将所有步骤有效地整合在一起,我们就能创造出一种带有类似植物代谢成分的自供电细胞。”



        克罗宁早在去年就已证明,可让多金属氧酸盐彼此互为基质来实现自我复制。他现在正大规模地制造气泡,并将其注入装满了酸碱度不同的物质的试管和烧瓶阵列中。他希望这种混合环境将只使最适合的气泡生存。他表示,从长远来看,真正的考验是细胞能否修改自己的化学性质从而适应不同的环境。克罗宁暗示,他的最新研究能证明这一点,他们最新展示的就是第一个可以进化的气泡。



        目前,该研究还处于初级阶段,其他合成生物学家对此持保留意见。西班牙瓦伦西亚大学的曼努埃尔·泡卡指出,克罗宁的气泡永不会成为像生命一样的物质,除非它们能携带类似DNA(脱氧核糖核酸)的物质以实现自我复制和进化。



        如果克罗宁的研究得到证实,那么存在外星生命的可能性将大大提高。日本东京大学基础科学系的牟中原说:“很可能存在着一些并不基于碳的外星生命。比如,水星上的物质就和地球上的物质大相径庭,可能存在由无机成分形成的生物。尽管克罗宁暂时还无法证明这一点,但他指出了一个新方向。”



  【搜狐科学消息】  据英国新科学家杂志报道,基于金属形成的生命体是否存在于宇宙某个角落?近日,英国格拉斯哥市实验室最新研究找到了答案,或许这是真实的!最新实验证实基于金属的生命体是可能存在的。



  格拉斯哥大学的李-克罗宁从含有金属的大分子结构中形成类似细胞的泡沫,并赋予一些类似生命体的特性。目前他希望能够诱导这些“金属细胞”演变成为完全有机自繁殖能力的实体。



  克罗宁说:“我能够百分之百地肯定在有机生物学范畴之外实现生命进化!”他建造的“生命积木”是由多种金属原子构成的大分子金属氧酸盐物质,其中包含钨、氧和磷。通过简单地将它们在溶液里混合,克罗宁和研究同事能将它们自组装进入类似细胞的球体结构中。



  克罗宁和同事通过从大分子金属氧化物中提取负电荷离子形成盐溶液,来束缚氢或者钠一些较小的正电荷离子;这种盐溶液注入另一种含有较大负电荷有机离子的溶液中,可以束缚较小负电荷离子的活动性。



  当这两种盐溶液混合,交换其中部分大分子金属氧化物,使其不再形成较大的有机离子。这种新溶液在水中无法溶解:沉淀物质像包裹注射溶液的壳状物。克罗宁称这种沉淀物质为泡沫无机化学细胞(iCHELLs),并表示它们还具有更多的特性。通过修改它们的金属氧化物主干部分使iCHELLs具备自然细胞膜的属性,例如:以iCHELLs为基础的洞状结构氧化物可作为多孔膜,依据大小尺度,有选择性地让化学物质进出细胞,其作用就像生物细胞壁。这将使细胞膜可以控制发生的一系列化学反应,这是iCHELLs细胞关键性的特征。



  同时,研究小组还在泡沫中制造泡沫,建立的隔膜模拟生物细胞的内部结构。他们通过连接一些氧化分子至光敏染料,可灌输iCHELLs细胞进行光合作用。克罗宁称,早期实验结果形成的细胞膜可将水分解为氢离子、氢电子和氧分子,这是光合作用的初始状态。



  克罗宁称,我们可以抽吸质子分布在细胞膜上,来设置形成一个质子坡度。这是从光线中获得能量的关键一步,如果生命体能够完成这些步骤,将建立形成具有类似植物新陈代谢功能的自供给细胞。



  这项实验仍处于早期阶段,一些合成生物学家目前保留发言意见。西班牙巴伦西亚大学的曼纽尔-波尔卡说:“克罗宁研制的金属细胞泡沫目前还不能说完全具备生命特征,除非这些细胞可以携带类似DNA的物质,可驱动自我繁殖和进化。”克罗宁回应称,在理论上这是可能实现的,去年他在实验中显示利用金属氧酸盐彼此作为模板可实现自复制功能。



  在为期7个月的实验中,目前克罗宁可以大批量生产这些金属细胞泡沫,并将它们注入充满不同pH值的试管容器中,他希望这种混合环境将测试它们的生存性。如果pH值过低,一些细胞将溶解死亡。



  如果克罗宁的实验是正确的,或许宇宙生命的存在性将更加广阔。日本东京大学的Tadashi  Sugawara说:“这项实验结果说明生命体并不全是基于碳结构,水星的物质结构与地球相差很大,或许在水星上也有可能通过无机元素形成生命体。克罗宁的这项研究开辟了一个新的领域。”(卡麦拉)
作者: 2011-9-16
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