金屬細胞

就在科幻作家構思“硅基生命”的時候，實驗室里的“金屬細胞”已經有了生命徵象，並且初步顯露出進化的趨勢。不同於碳元素的共價鍵有機物，這種“無機生命”的基礎是金屬鎢的雜多酸陰離子——6族元素能與氧配位成多面體（姑且理解成酸根），然後脫水縮聚成共用氧原子的巨大結構，比如下面的車輪形{Mo176}。這些龐大的陰離子可以繼續縮聚並容納其它含氧酸，進而在強酸溶液里自組織成泡狀結構，如同活細胞——這或許意味著，我們的生物學只是生命科學里的一小部分。

據英國《新科學家》雜誌報道，基於金屬形成的生命體是否存在於宇宙某個角落？近日，英國格拉斯哥市實驗室最新研究找到了答案，或許這是真實的！最新實驗證實基於金屬的生命體是可能存在的。

格拉斯哥大學的李-克羅寧從含有金屬的大分子結構中形成類似細胞的泡沫，並賦予一些類似生命體的特性。目前他希望能夠誘導這些“金屬細胞”演變成為完全有機自繁殖能力的實體。

克羅寧說：“我能夠百分之百地肯定在有機生物學範疇之外實現生命進化！”他建造的“生命積木”是由多種金屬原子構成的大分子金屬氧酸鹽物質，其中包含鎢、氧和磷。通過簡單地將它們在溶液里混合，克羅寧和研究同事能將它們自組裝進入類似細胞的球體結構中。

克羅寧和同事通過從大分子金屬氧化物中提取負電荷離子形成鹽溶液，來束縛氫或者鈉一些較小的正電荷離子；這種鹽溶液注入另一種含有較大負電荷有機離子的溶液中，可以束縛較小負電荷離子的活動性。

當這兩種鹽溶液混合，交換其中部分大分子金屬氧化物，使其不再形成較大的有機離子。這種新溶液在水中無法溶解：沉澱物質像包裹注射溶液的殼狀物。克羅寧稱這種沉澱物質為泡沫無機化學細胞(iCHELLs)，並表示它們還具有更多的特性。通過修改它們的金屬氧化物主幹部分使iCHELLs具備自然細胞膜的屬性，例如：以iCHELLs為基礎的洞狀結構氧化物可作為多孔膜，依據大小尺度，有選擇性地讓化學物質進出細胞，其作用就像生物細胞膜。這將使細胞膜可以控制發生一系列化學反應，這是iCHELLs細胞關鍵性的特徵。

同時，研究小組還在泡沫中製造泡沫，建立的隔膜模擬生物細胞的內部結構。他們通過連接一些氧化分子至光敏染料，可灌輸iCHELLs細胞進行光合作用。克羅寧稱，早期實驗結果形成的細胞膜可將水分解為氫離子、氫電子和氧分子，這是光合作用的初始狀態。

克羅寧稱，我們可以抽吸質子分佈在細胞膜上，來設置形成一個質子坡度。這是從光線中獲得能量的關鍵一步，如果生命體能夠完成這些步驟，將建立形成具有類似植物新陳代謝功能的自供給細胞。

這項實驗仍處於早期階段，一些合成生物學家目前保留髮言意見。西班牙巴倫西亞大學的曼紐爾-波爾卡說：“克羅寧研製的金屬細胞泡沫目前還不能說完全具備生命特徵，除非這些細胞可以攜帶類似DNA的物質，可驅動自我繁殖和進化。”克羅寧回應稱，在理論上這是可能實現的，去年他在實驗中顯示利用金屬氧酸鹽彼此作為模板可實現自複製功能。

在為期7個月的實驗中，目前克羅寧可以大批量生產這些金屬細胞泡沫，並將它們注入充滿不同pH值的試管容器中，他希望這種混合環境將測試它們的生存性。如果pH值過低，一些細胞將溶解死亡。

如果克羅寧的實驗是正確的，或許宇宙生命的存在性將更加廣闊。日本東京大學的Tadashi Sugawara說：“這項實驗結果說明生命體並不全是基於碳結構，水星的物質結構與地球相差很大，或許在水星上也有可能通過無機元素形成生命體。克羅寧的這項研究開闢了一個新的領域。”