編譯／潘楠慕

今日所知的生命以細胞的形式存在，當中有去氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）、蛋白質和其他分子。但是地球上最早出現的細胞，是如何形成的？一份近期發表的研究報告認為，雨水可能扮演了關鍵角色。

這項研究是以多名學者先後在這方面的研究為基礎，進一步探究與驗證後的成果。約40億年前地球上生命初萌芽時的細胞結構相對簡單，為了了解這些所謂的「原始細胞」（protocells）如何形成，數年前一些科學家嘗試在實驗室重建原始細胞。許多這方面的研究推測，原始細胞可能只包含RNA，RNA除了和DNA一樣能夠儲存遺傳訊息，還能折疊成複雜的形狀，變成切割或結合其他分子的工具，若RNA能攫取遺傳基本構件進行自我複製，原始細胞或許就能透過這樣的方式繁殖。

建構原始細胞的一個挑戰是選擇用什麼物質包裹細胞。現代細胞有細胞膜嚴密控制分子進出，但是這種機制會阻礙原始細胞取得生長所需分子，於是科學家思考，原始細胞可能在沒有細胞膜的情況下形成，並根據此假設，在實驗中創造內含RNA液滴，但是溶液中的RNA液滴無法維持穩定，久了會融合在一起，就像油滴在水面上，最終會融合成一層薄膜。

芝加哥大學博士後研究員、化學工程師艾格拉瓦（Aman Agrawal）在2018年偶然發現解決方式。當時他正在研究利用合成化學物質製成液滴，希望這些液滴能成為可生產胰島素等重要人體化合物的微型工廠，但首先須維持液滴穩定。他無意間發現，純水能使化學物質液滴保持穩定，水促使液滴外層分子相互連接成網狀結構，「你可以想像這些液滴周圍形成了一張網」。

艾格拉瓦的研究在2021年引起曾獲得諾貝爾醫學獎的芝加哥大學化學家索斯塔克（Jack Szostak）注意，索斯塔克長期研究原始細胞，他推測水可能也能使RNA液滴變得更穩定，於是與艾格拉瓦合作，實驗將RNA和其他化學物質與純水混合後，形成RNA液滴，在溶液中搖晃使液滴分裂，就像細胞分裂的雛形，之後又利用水，成功讓這些液滴穩定地存在數天。

兩人合作的這份研究8月在《科學先端》（Science Advances）期刊發表。科學家據此進一步推測，地球早期的降雨可能提供形成RNA液滴並維持其穩定所需的水，休士頓大學研究生馮特杜（Anusha Vonteddu）收集雨水實驗，證實了這個假設，而且即使模擬40億年前地球大氣中二氧化碳含量高，當時雨水酸性可能更高，這些RNA液滴仍能形成並保持穩定。

加州大學化學生物學家狄瓦拉吉（Neal Devaraj）指出，實驗中僅是簡單的混合和搖晃含有RNA的雨水，便能製造穩定的RNA液滴，「你可以想像這是在早期地球會自然發生的現象」，這項研究為探索地球生命起源提出了新的見解。