【博科园-科学科普】理解生命的起源可以说是人类最迫切的任务之一。这一探索不可避免地超越了地球上的生命之谜——宇宙中的其他地方是否存在生命。地球上的生命是侥幸偶然的吗？还是像宇宙法则一样自然的生命？
杰里米·英格兰是麻省理工学院的生物物理学家，他正在试图回答这些深奥的问题。2013年他提出了一种假设，即物理学可能会自发地触发化学物质以“类生命”的特质来组织自己。
现在英国和一位同事的新研究表明，物理学可能会自然产生自我复制的化学反应，这是人类从无生命物质中创造生命的第一步。这可能被解释为生命源自于自然的基本法则，从而从等式中移除运气，但那是在跳枪。
生命必须来自于某种东西，或不总是生物学。生物从生而无生气的化学成分中诞生，这些化学成分以某种方式将自己组织成益生菌的化合物，创造了生命的基石，形成了基本的微生物，最终进化成今天在我们星球上存在的壮观的生物。
非生物发生”指的是一些非生物的东西变成了生物，而英国人认为热力学可能会提供一个框架，在其他没有生命的化学物质中驱动类似生命的行为。然而这项研究并没有把生物过程本身与物理系统的生命质量联系起来。
我不会说我做了任何事情来调查‘生命的起源，我认为对我来说有趣的是原则的证明——对生命的行为的生理要求是什么？
当能量被应用到一个系统时，物理定律决定了能量是如何消散的。如果将外部热源应用于该系统，它就会随着周围环境的变化而消散并达到热能平衡，就像桌子上的一杯冷却咖啡一样。熵，或者说系统中的无序量，随着热量的消散而增加。但是一些物理系统可能已经充分脱离了平衡，它们“自组织”以充分利用外部能源，触发有趣的自我维持化学反应，以阻止系统达到热力学平衡，从而维持一种非平衡状态，英国推测。(就好像那杯咖啡会自发产生一种化学反应，维持液体中心的热点，防止咖啡冷却到平衡状态。)他把这种情况称为“耗散驱动的适应”，而这种机制是在英格兰其他没有生命的物理系统中驱动生命的品质的动力。
一个关键的类似生命的行为是自我复制，或者(从生物学的观点)复制。这是所有生命的基础:它开始简单，复制，变得更加复杂，再次复制。这种情况下，自我复制也是一种非常有效的消耗热量和增加系统熵的方法。
在7月18日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)杂志上的一项研究中，英国和合著者Jordan Horowitz测试了他们的假设。他们在一个封闭系统上进行计算机模拟(或者一个不与周围环境交换热量或物质的系统)，其中含有25种化学物质的“汤”。
尽管它们的设置非常简单，但类似的汤可能是在原始和没有生命的地球表面聚集的。比方说，如果这些化学物质是由外部源(例如热液喷口)浓缩和加热的，那么化学物质的池就需要根据热力学第二定律来散热。热量必须消散，系统的熵不可避免地增加。
在一定的初始条件下，他发现这些化学物质可以通过自组织和对自我复制的强烈反应来优化应用于系统的能量。这些化学药品很自然地进行了微调。这些反应产生热量遵循热力学第二定律;系统的熵会不断增加，化学物质会自我组织，并表现出自我复制的类似生命的行为。
从本质上讲，这个系统尝试了一些小规模的东西，一旦其中一个开始经历积极的反馈，它就不会花那么长时间来接管系统中的组织特征。这是生物学中一个非常简单的模型:化学能量被燃烧在细胞中，这些细胞的本质是平衡，驱动维持生命的新陈代谢过程。但是，正如英国所承认的，在虚拟的化学汤和生活本身中寻找生命的品质是有很大区别的。
亚利桑那州立大学(Arizona State University)的理论物理学家、天体生物学家萨拉·伊米纳·沃克(Sara Imari Walker)对此表示赞同，他没有参与目前的研究。
有一个双向的桥梁需要跨越，以试图弥合生物学和物理；一个是了解你如何从简单的物理系统获得生命的质量，另一个是理解物理如何产生生命，你需要真正理解属性都是独特的生活和属性特征的事情你考虑几乎活着，像生命起源以前的系统。
地球之外的生命的出现？
在我们开始回答这些简单的物理系统是否会影响宇宙其他地方生命出现的大问题之前，最好先了解这些系统在地球上的存在。令人印象深刻的细菌或其他聚合酶和DNA，我的工作还没有告诉我们任何关于如何简单或困难是使复杂的东西,所以我不应该猜测我们可能会发现比地球的其他地方(聚合酶是合成DNA和RNA的蛋白质)。
这项研究并没有明确指出生物系统是如何从非生物系统中产生的，只是在一些复杂的化学环境中，令人惊讶的自我组织发生了。这些模拟不考虑其他类似生命的品质，例如适应环境或对刺激的反应。此外德国科隆大学的统计物理学家和定量生物学家迈克尔·拉西格(Michael Lassig)说：这个封闭系统的热力学测试并不考虑信息复制在生命起源中的作用。
这项研究确实是对非平衡化学网络的一个引人注目的结果，但它距离物理学解释生命起源的过程还有很长的一段路要走，这需要信息的复制。在生活系统中，信息有一个关键的作用。仅仅因为有一种化学物质的汤表现出自然的自我组织，它并不一定意味着生活的组织。
我们必须经历很多中间阶段，从简单的订购到拥有一个完整的信息处理架构，就像一个活细胞，需要像记忆和遗传这样的东西。我们可以清楚地得到物理和非平衡系统的秩序，但这并不一定会使它成为现实。
专家说说英国的工作可能是生命起源的“确凿证据”，这是不成熟的，还有许多其他的假设，关于生命如何从虚无中崛起。但这是一个关于物理系统如何在自然中自我组织的令人着迷的见解。现在研究人员对这个热力学系统的行为有了一个大致的概念，这将是一个很好的下一步，来确定自然发生在地球上的完全不平衡的物理系统。
