英國格拉斯哥(Glasgow)大化學係教授Lee Cronin帶領的研究團隊,正試圖使用廉價(jia) 的,自己改裝的RepRap 3D打印機幫助他們(men) 發現生命的起源。為(wei) 了達到這個(ge) 目標,他們(men) 3D打印了一係列可以在生物學體(ti) 係之外進化的合成細胞。研究團隊還設計了一種模擬自然選擇的算法,通過記錄根據該算法引發的這些合成的、化學“細胞”的行為(wei) ,他們(men) 希望弄清楚數十億(yi) 年前,當生命出現的那一刻之前到底發生了什麽(me) 。

當前的科學家們(men) 幾乎普遍接受了“進化塑造了我們(men) 身邊所有的生命”的觀點。生命是生物的,但是一定在過去存在某個(ge) 時點,從(cong) 這一刻起,化學物質首次成為(wei) 生物。希望這些3D打印的細胞能夠幫助Cronin和他的團隊發現這個(ge) 過程到底是怎樣發生的。
Cronin教授告訴《連線》的記者稱:“現在,進化僅(jin) 適用於(yu) 擁有海量信息的複雜細胞,但懸而未決(jue) 的問題是,這些信息是哪裏來的?我們(men) 已經表明,它有可能是從(cong) 非常簡單的化學物質與(yu) 非常少的信息演變而來的。”
為(wei) 了做到這一點,他們(men) 創建了一個(ge) 由機器人控製的RepRap 3D打印裝置,用合成細胞進行實驗,並收集所有的數據作進一步分析。據了解,他們(men) 甚至還使用了一台PlayStation相機來抓拍它們(men) 合成進化過程的圖像。
Cronin團隊基本的研究過程是這樣的:機器人向培養(yang) 皿中擠出化學組合物的液滴並跟蹤其發展。這些液滴由四種不同的化學物質組成:1-penatol、1-octanol、鄰苯二甲酸二乙酯和十二烷(或辛酸(octanoic acid)),懸浮在堿性溶液中。機器人控製的設備一遍遍的擠出,每次都會(hui) 出現不同的結果。如此反複進行了數以百萬(wan) 次(都是由機器人控製完成),已經清楚的是,每次打印出的滴液行為(wei) 都不相同,它們(men) 聚在一起,形成不同的組合物。

機器人會(hui) 根據算法選擇“最適合的”的分子(畢竟,這是適者生存)進行下一步實驗。“通過對該3D打印機套件的改裝,我們(men) 實際上製造了一台非常複雜的機器,這台機器可以完全自動化地完成化學原始細胞模型的生命周期。我們(men) 然後用機器人探索各種不同類型的成分組成,試圖找出具有“類似生命”行為(wei) 的那種組合。”Cronin說。“這是非常酷的,因為(wei) 這是首次由機器人輔助完成的化學演化。”
機器人就這樣高效地反複再現最原始階段的進化過程,這種化學合成的細胞在“機器人選擇”的條件下進行演化。正如Cronin解釋的那樣,這與(yu) 發生在生命最初部分的過程並沒什麽(me) 不同。“我們(men) 可以證明,從(cong) 概率上說,液滴演化為(wei) 原始生命的幾率要比一個(ge) 完整的生物細胞要高。”
現在,你可能會(hui) 想知道這個(ge) 實驗的最終結果會(hui) 導致什麽(me) 。這個(ge) 機器人最終能夠發現生命嗎? Cronin和他的團隊希望,這一算法選擇過程將最終揭開被稱為(wei) “上帝分子”的麵紗。這將是一個(ge) 非常非常基本的分子係統,理論上可以逐步變成生物的、活的細胞。“這將有助於(yu) 我們(men) 更好地了解我們(men) 所處的宇宙——在這個(ge) 宇宙中,生命的存在到底有多普遍。”
當然除了這些高大上的目的之外,它(指上帝分子)還會(hui) 有一係列實際應用。知道生物細胞如何創建將對於(yu) 製造出非常專(zhuan) 業(ye) 的智能藥物和化學品相當有用。Cronin甚至設想用它製造出可以“清理放射性廢物甚至是從(cong) 大氣中的二氧化碳”的東(dong) 西。
隻是進化本身還沒被打印,這台蘇格蘭(lan) RepRap設備的製造是為(wei) 了重建一個(ge) 人類無法模仿的古老過程。如果因此而發現了“上帝分子”,那麽(me) 3D打印的聲譽將會(hui) 名垂千古。
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