关于生命起源的9个基本问题

关于生命起源的9个基本问题

下面是一系列与生命起源有关的陈述和 / 或问题。 其中一些问题是以颇具挑战的形式呈现的，只是为了促进更加生动的讨论。 大约50名科学家(来自18个国家) ，大多数演讲者，参与了一场激烈的辩论，然而，这场辩论并不是为了找到每个问题的明确答案，而只是为了引发批判性思考。 结果是一个富有成果的会议，由于有了美好的框架，气氛得到了改善。

    问题1。关于生命起源的基本问题

1.1生命前期低分子量化合物

在所谓的生命前期条件下产生了许多低分子量化合物。 一般来说，它们可以被认为是热力学控制下的产物(由于它们在给定条件下是最稳定的产物而由“自发”反应形成)。 热力学控制的“免费门票”是不够的: 如果化学家得到所有这些化合物，无论他想要多少，他就无法建立生命。 为了创造生命，一个人需要在动力学控制下的一系列附加反应和产物——酶和核酸不在我们身边，因为它们是最稳定的链子。因此，生命的起源可以追溯到动力学控制的起源。 你同意这种说法吗? 你如何看待热力学和动力学控制之间的生命前进化桥梁？

1.2 我们地球上存在的蛋白质(或核酸)对应于理论上可能序列中的一个无穷小的部分——可能结构与宇宙空间和一个氢原子占据的空间之比或多或少。 上述比率可以解释为，我们的「少数」蛋白质之所以被选择，主要是因为其独特的性质(例如热力学或热不稳定性、溶解性、特定的形成动力过程等)。你是否同意这种说法，以及它的必然结果，那么我们地球上的生命，是基于这些“少数”蛋白质，并不是一种必然的途径，而主要是基于偶然性？

    问题2。 天体生物学

我们从天体生物学中学到了什么? 在陨石和宇宙中发现的化合物与热力学上的稳定产物相对应，这些化合物是在生命起源之前的条件下合成的，因此对我们地球上非生物有机化合物的起源具有重要意义。 到目前为止，宇宙物质中还没有检测到寡肽或核苷酸，这可能意味着这些寡聚体不会自发形成。 因此，我们从宇宙产物中学到的关于生物大分子分子进化的知识是有限的。 你同意这种说法吗? 你认为哪里比生物学更重要？

    问题3。 大分子序列

如何制造前生长的异核苷酸或异核苷酸？ 长期以来，文献中没有关于如何在生命前条件下制造共同寡聚肽(或多核苷酸)的30个特定序列的相同拷贝，其中包含5到6个不同的氨基酸残基或3到4个碱基(merrifield 方法不能被认为是一种生命前方法)。 对于同多肽(只包含一种类型的残基的链)的方法已经被描述过，但是它们原则上对于不同的氨基酸的混合物是无效的-因为共聚反应的所有规则。 氨基酸混合物的随机聚合(我们也不知道如何在生物条件不足的情况下进行聚合)会产生具有不同链的混合物，而产生两条完全相同链的可能性为零。 那么，你是否同意我们不知道——无论是概念上还是实验上——如何在生命起源之前的条件下制造出许多相同的大分子序列？ 如果是这样的话，你是否可以得出这样的结论，即根据偶然性的定义，自下而上的方法无法解释“我们”生命的起源？

    问题4。 对称性的破缺

4.1根据确定性方法，两个对映体中的一个具有较低的内禀能量，因此出现的可能性较大。 另一种选择是一个随机过程，根据这个过程，选择一个对映异构体而不是另一个外消旋体是由偶然决定的。 从最近的实验来看，对称性的破坏在实验室里很容易实现，可能是在生命起源之前的条件下。 那么你是否同意这样的观点，即同手性本质的起源”不再是个问题” ？

4.2在大分子发生之前或之后，自然界中的同手性原本是在生物单体水平上实施的，还是仅在生物单体水平上实施的，即在从外消旋生物单体分离非对映大分子的水平上？ (一些作者断言，物理分离非对映体大分子比对映体单体更容易)。

    问题5。  关于 rna 世界

5.1关于 rna 世界对生命起源的影响  毫无疑问，rna 世界已经写下了现代分子生物学中一些最重要和最杰出的篇章——而且，相当普遍地，表明了生命对生物进化的重要性。 然而，神秘世界的重要性和成功仅限于合成生物学领域，而它在生命起源领域的影响是微不足道的。 问题是”谁 / 什么造成了 rna? ” 目前还没有公认的合成单核苷酸的途径，也没有3′-5′立体特异性聚合，更不用说多拷贝特异性长 rna 合成的问题了。 你是否同意这些观点，总的来说，我们从 rna 世界中，对生命起源的了解很少，甚至一无所知？

5.2关于 rna 世界的化学现实，在 rna 文献中有很多重点是关于一种可能的自我复制的 rna 作为生命起源的主要运动机制。 然而，当人们对这种观点进行化学约束时，他们意识到单个分子(至少需要两个分子)不能达到自我复制，而且通常对于任何可行的化学系统来说，人们需要至少 femtomoles 的 rna 局部浓度——这仍然意味着这种化合物的数十亿个相同副本(以及单核苷酸的较大浓度)。 你是否同意这种说法，以及推论，即使在这样一个假设的情况下，这么多的 rna 也只能来自，之前活跃的细胞新陈代谢?

    问题6。 关于遗传密码

我们还没有达成一个普遍接受的观点，即遗传密码可能是如何起源的。 已经提出的模型一般都是没有可靠的实验证据的理论假设。 它看起来确实是一个非常复杂的机器。 另一方面，一些最近的研究表明遗传密码可能已经存在了40亿年。 关于基因密码的起源，我们现在能说出什么实质性的东西吗？ 在细胞生命开始之前，启动基因密码有意义吗？

    问题7。 早期细胞

在早期细胞中，地球上最简单的细胞至少包含500-600个基因，一般来说是几千个。 这一观察引出了一个问题，这种高度的复杂性对于最简单的细胞生命形式是否真的必要，同时考虑到生命起源和进化的早期细胞不可能像现代细胞那样复杂。 这可能意味着最早的细胞是活的(虽然可能是一种“跛行”的生命形式) ，而且基因数量要少得多。 这反过来又导致了在实验室中构建一种原始细胞模型的可能性，这种模型显示了一种原始的细胞生活(自我维持 + 自我繁殖 + 可进化性) ，基于一些基因，这些基因比目前最简单的细胞小一个数量级。 比如一个有30到40个基因的活细胞。 你相信这确实有可能吗?

    问题8。 理论模型

    在生命起源的理论模型中，有许多基于复杂性概念的生命起源的理论模型。 特别著名的，也是经常被引用的，例如，斯图尔特 · 考夫曼关于催化网络自发起源的模型。 然而，可以说，这个和其他的理论模型对生命起源领域的306位实验者几乎没有什么影响(2007)37:303-307主要是因为他们从未在有机化学的真实世界中被观察到。 你同意吗？

    问题9。 人工生命 / 人工生命研究

生命本来可能的样子，研究人员致力于创造不同于基于 dna 和蛋白质的”我们”生命的生命形式。 到目前为止，这些努力都不是很成功，而且似乎没有比我们的生活更简单的生活形式了。 你是否有数据来抵消这种(相当负面的)说法; 你是否接受这样的观点，即不同的化学系统可能有不同的生命形式(仍属于新陈代谢 + 自我繁殖 + 可进化性的一般范畴) ？

原文来源于：2006年10月1日至6日在意大利举行的国际复杂性学校第四期课程的口头报告。翻译自：https://www.doc88.com/p-9932131430009.html