英国化学家用改装的3D打印机探索生命起源的奥秘

英国格拉斯哥大学(Glasgow)化学系教授Lee Cronin带领的研究团队正在研究使用自己改装的RepRap 3D打印机来发现生命的起源。为了这一目标,他们3D打印了一系列可以在生物学体之外进化的合成细胞。研究团队还设计了一种模拟自然选择的算法,并使用该算法模拟合成细胞的进化行为,从而探索当生命出现的数十亿年前到底发生了什么。

photo-by-Professor Corin

科学家们几乎普遍接受了“进化塑造了生命”的观点。生命是生物的,但是一定存在化学物质首次演变为生物的某一时刻。希望这些3D打印的细胞能够帮助Cronin和他的团队发现这个过程。

Cronin教授向《连线》的记者表示:“现在,进化仅适用于拥有海量信息的复杂细胞,但悬而未决的问题是,这些信息是哪里来的?我们已经表明,它有可能是从非常简单的化学物质与非常少的信息演变而来的。”

为了做到这一点,他们创建了一个由机器人控制的RepRap 3D打印机,用合成细胞进行实验,并收集所有的数据作进一步分析。他们还使用了一台PlayStation相机来抓拍细胞合成进化过程的图像。

photo-by-Prof.-Lee-Cronin

实验过程是这样的:机器人向培养皿中挤出化学组合物的液滴并跟踪其发展。这些液滴由四种不同的化学物质组成:1-penatol、1-octanol、邻苯二甲酸二乙酯和十二烷(或辛酸(octanoic acid)),悬浮在碱性溶液中。机器人控制的设备一遍遍的挤出,每次都会出现不同的结果。如此反复进行了数以百万次(都是由机器人控制完成),已经清楚的是,每次打印出的滴液行为都不相同,它们聚在一起,形成不同的组合物。

机器人会根据算法,用适者生存的原则选择“最适合的”的分子进行下一步实验。“通过对3D打印机的改装,我们实际上制造了一台非常复杂的机器,这台机器可以完全自动化地完成化学原始细胞模型的生命周期。我们然后用机器人探索各种不同类型的成分组成,试图找出具有“类似生命”行为的那种组合。”Cronin说。“ 这是首次由机器人辅助完成的化学演化,很酷!”

机器人就这样高效地反复再现最原始阶段的进化过程,这种化学合成的细胞在“机器人选择”的条件下进行演化。正如Cronin解释的那样,这与发生在生命最初部分的过程并没什么不同。“我们可以证明,从概率上说,液滴演化为原始生命的几率要比一个完整的生物细胞要高。”

现在,你可能会想知道这个实验的最终结果会导致什么。这个机器人最终能够发现生命吗? Cronin和他的团队希望,这一算法选择过程将最终揭开被称为“上帝分子”的面纱。这是一个非常非常基本的分子系统,理论上可以逐步变成生物的、活的细胞。“这将有助于我们更好地了解宇宙中到底有多少生命存在。”

除此之外,“上帝分子”还会有一系列实际应用。了解生物细胞如何形成,将对生产出非常专业的智能药物和化学品相当有用。Cronin教授甚至设想用它制造出可以“清理放射性废物”的东西。

(本文编译自3dprint.com,转载请链接至:www.51shape.com)

 

分享:

你可能也喜欢...