英國格拉斯哥(Glasgow)大化學系教授Lee Cronin帶領的研究團隊,正試圖使用廉價的,自己改裝的RepRap 3D打印機幫助他們發現生命的起源。為了達到這個目標,他們3D打印了一系列可以在生物學體系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,他們希望弄清楚數十億年前,當生命出現的那一刻之前到底發生了什么。
當前的科學家們幾乎普遍接受了“進化塑造了我們身邊所有的生命”的觀點。生命是生物的,但是一定在過去存在某個時點,從這一刻起,化學物質首次成為生物。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,進化僅適用于擁有海量信息的復雜細胞,但懸而未決的問題是,這些信息是哪里來的?我們已經表明,它有可能是從非常簡單的化學物質與非常少的信息演變而來的。”
為了做到這一點,他們創建了一個由機器人控制的RepRap 3D打印裝置,用合成細胞進行實驗,并收集所有的數據作進一步分析。據了解,他們甚至還使用了一臺PlayStation相機來抓拍它們合成進化過程的圖像。
Cronin團隊基本的研究過程是這樣的:機器人向培養皿中擠出化學組合物的液滴并跟蹤其發展。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。機器人控制的設備一遍遍的擠出,每次都會出現不同的結果。如此反復進行了數以百萬次(都是由機器人控制完成),已經清楚的是,每次打印出的滴液行為都不相同,它們聚在一起,形成不同的組合物。
機器人會根據算法選擇“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,我們實際上制造了一臺非常復雜的機器,這臺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。我們然后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”行為的那種組合。”Cronin說。“這是非??岬模驗檫@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復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,這與發生在生命最初部分的過程并沒什么不同。“我們可以證明,從概率上說,液滴演化為原始生命的幾率要比一個完整的生物細胞要高。”
現在,你可能會想知道這個實驗的最終結果會導致什么。這個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“上帝分子”的面紗。這將是一個非常非?;镜姆肿酉到y,理論上可以逐步變成生物的、活的細胞。“這將有助于我們更好地了解我們所處的宇宙——在這個宇宙中,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)還會有一系列實際應用。知道生物細胞如何創建將對于制造出非常專業的智能藥物和化學品相當有用。Cronin甚至設想用它制造出可以“清理放射性廢物甚至是從大氣中的二氧化碳”的東西。
只是進化本身還沒被打印,這臺蘇格蘭RepRap設備的制造是為了重建一個人類無法模仿的古老過程。如果因此而發現了“上帝分子”,那么3D打印的聲譽將會名垂千古。
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