一项近期研究探讨了聚酯微滴在真实早期地球条件下的形成，这些微滴可能是现代细胞的前身。研究人员将这些条件推至极限，证明这些原始细胞可以在低浓度/体积和咸水环境中，通过α-羟基酸（HAs）的聚合反应产生。研究结果表明，聚酯原始细胞的普遍性超过了先前的想法，可能在早期地球的岩石孔隙到盐水池等环境中形成。
关于地球生命起源的一个主要理论提出，简单的化学分子逐渐变得更加复杂，最终形成原始细胞——原始的、非生命的结构，现代细胞的前体。聚酯微滴是一个有希望的原始细胞候选者，这些微滴通过α-羟基酸（αHAs）的简单聚合形成，这些化合物被认为是在早期地球上通过闪电击或通过陨石送达而累积的，随后在水相介质中进行简单的再水合。来自东京科学研究所地球生命科学研究所（ELSI）的最新研究提供了新的证据，支持聚酯微滴在比先前认为更广泛的真实前生物条件下的形成。
这项研究由马来西亚国立大学气候变化研究所的太空科学中心（ANGKASA）的博士生Mahendran Sithamparam担任第一作者，ELSI的特别任命副教授Tony Z. Jia和ANGKASA研究科学家Kuhan Chandru共同监督。研究探索了这些微滴在更反映早期地球条件下的形成。团队发现，即使在盐分丰富的环境中，聚酯微滴也可以在低αHA浓度和小反应体积下形成。这扩展了先前的研究，后者主要考虑了在高浓度或在湖泊沿岸区或温泉等大型水体中形成的情况。研究结果则表明，聚酯原始细胞可能比之前认为的更为普遍，可能在岩石孔隙等狭小空间或高盐环境如咸水池或海洋环境中形成。
2019年，研究团队发现聚酯微滴可以通过简单的脱水过程形成。当轻轻加热到80°C时，苯基乳酸（PA）一种αHA，转变为类似胶状的物质，随后在再水合时形成无膜微滴。在他们的最新研究中，研究人员调查了这些微滴是否能够在更稀或更低体积的条件下形成，类似于预计的前生物地球条件。 “早期的实验室测试常常使用数百毫摩尔的高初始浓度和体积的αHAs，这可能无法反映前生物地球的条件，在那种条件下是不太可能的；这就是为什么我们需要推测聚合微滴组装过程的极限，以观察这类原始细胞的组装在早期地球上是否实际上是可行的，”Jia解释道。
为了模拟这些更现实的条件，研究人员在合成和后续微滴形成研究中减少了PA的浓度和体积。他们发现，聚酯可以通过仅500 µL的1 mM PA或5 µL的500 mM PA合成，微滴也可以形成。这表明，聚酯微滴可能在狭小空间如岩石孔隙，或在稀释的环境中自然产生，如洪水或降水后的情况。
为了进一步测试真实世界的条件，团队模拟了古代海洋中类似的盐度反应。他们向PA反应物中引入了1M NaCl、KCl和MgCl2，发现聚酯合成和微滴组装可以在NaCl和KCl中进行，但在MgCl2中则不能。这表明，聚酯微滴更可能在具有特定盐组成的水体中形成，如高NaCl和KCl但低MgCl2，这有利于αHA的聚合和随后的聚酯微滴的组装。“这项研究的结论清楚地表明，聚酯原始细胞在早期地球上可能比先前认为的更为常见，同时也为下一代实验室研究该系统提供了信息，”Chandru表示。“因此，各种原始环境——包括海洋、淡水、盐水以及像岩石孔隙这样的狭小空间——可能最终支持了这些原始细胞在地球或其它地方的形成。”
这项研究得益于ELSI访问者计划，该计划促进了涉及ELSI研究人员的国际合作；该计划支持Sithamparam在2023年对ELSI的两次访问，以及在2023年夏季对ELSI的访问，以使研究生何明京（国立中央大学）完成她的硕士论文实验。所有实验均在ELSI进行，研究结果刊登在《ACS Bio & Med Chem Au特别期刊，2024年生物、药物及制药化学领域的崭露头角人才》中，Jia是奖励获得者。
