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多分子团聚体的原始膜是十分脆弱的,在富含矿物质的碱性溶液里十分不稳定。在RNA的产生过程中,会附带产生一种带电镁分子,这种分子会破坏细胞膜。因此科学家一直未能复原早期地球的RNA细胞膜共存环境。
多分子团聚体的原始膜总是被破坏,对生命而言,这还不完整。2019年,华盛顿大学的实验表明某种特定的氨基酸,可以让细胞膜保持稳定。实验把包括水、原始蛋白质片段、RNA和脂肪酸片段等放进简化的“原始汤”中,结果显示,在水中,脂肪酸能够自发组合成细胞膜,形成一种类似于装满水的气球结构。当水中有盐或带电分子,细胞膜很容易瓦解。同时也发现,某种特定的氨基酸,能够和脂肪酸细胞膜粘合在一起。在显微镜下,细胞膜在被这些氨基酸粘合后,会显得更厚、更亮。有时还会形成一种多层结构。在往水中加入盐或镁之后,这些细胞膜依然完好无损。这表明氨基酸让细胞膜保持了稳定。
同时,脂肪酸、甘油和磷酸结合起来,又能构成磷脂,这是绝大多数现代细胞膜的主要成分。在今天的细胞里,脂肪酸通过一系列的生化反应逐步合成出来,乙酰辅酶A是最主要的原料。在乙酰辅酶A路径里获得充沛的乙酰,这与乙酸就是一回事儿,而乙酸是最简单的脂肪酸之一,至于其他更复杂的脂肪酸,就是更长的链。
在实验中发现,把氢气和一氧化碳溶解在水中加热到100℃以上,再加上铁和钴之类的催化剂,就会有多种多样的脂肪酸产生出来,而且长链脂肪酸也同样能产生出来。
脂肪酸的烃基具有很强的疏水性,羟基越多疏水性越强,这也正是油不溶于水的根本原因。但脂肪酸的羧基却是一种极其亲水的官能团。所以任何一种脂肪酸都处在亲水与疏水的自我矛盾中。那些烃基比较短的脂肪酸,就更加亲水,哪些烃基更长的脂肪酸,羧基已不能阻止另一端的烃基疏水,这些脂肪酸就成了所谓的“双极两亲分子”。
双极两亲分子的烃基一端总想钻进油脂之类的物质里,羧基一端总想溶解在水里。双极两亲分子往往停留在油脂和水的交界面,烃基一端扎进油脂,羧基一端留在水里。当双极两亲分子足够多,就形成明确的油水交界面。
烃基一端始终想找到油脂,但其本身就是半个油脂。这样双极两亲分子就会团聚起来,烃基一端一致向内,互相纠缠;羧基一端一致向外,与水结合,这就形成一种“胶束”的球状小结构。
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