研究表明微小的隔間可能早于細胞

科學中最重要的問題之一是地球上的生命是如何開始的。一種理論認為，無論是在雨季/干旱時期，還是通過間歇泉等現象，地球早期的干濕循環都會增加分子的復雜性。人們認為水合/再水合循環創造了條件，使稱為復雜凝聚層的無膜隔室充當化學物質結合以創造生命的場所。

芝加哥大學普利茲克分子工程學院(PME)的科學家使用阿貢國家實驗室的先進光子源，研究了這些聚合物相間的相變，以了解它們在干濕循環中發生了什么。

該結果于10月27日發表在《自然通訊》上，不僅可以進一步揭示益生元地球，還可以對電子和藥物輸送系統的設計產生影響。

羅伯特·A(Pritzker)分子工程學院院長Matthew Tirrell表示：“在復雜的環境中觀察這些聚合物組件時，會幫助我們了解這些小室在早期地球上的行為，以及我們將如何使用它們。” Millikan杰出服務教授，也是該論文的合著者。

看到復雜的凝聚層

在賓夕法尼亞州立大學領導的研究中，科學家們檢查了與池塘水組成相同的水中的聚電解質凝聚層。池塘定期干up，然后補充雨水。這種循環脫水和再水化作用降低了阻止它們結合的熱力學屏障，使氨基酸和核苷酸等分子構件更易于組裝成肽和蛋白質，如DNA和RNA。

Tirrell實驗室是聚合物隔室(如聚電解質凝聚層)的專家，之前已經描述了這些材料在不同相變下的作用。

PME研究人員在Argonne的高級光子源處使用小角度X射線散射來觀察隨著干濕條件的變化而形成的凝聚層的內部結構。他們發現，隨著水樣品干燥，RNA的濃度增加，但聚合物室內的RNA濃度保持恒定。他們還發現，隨著水的干燥，樣品中的鹽濃度會增加，從而削弱了聚合物之間的相互作用，從而使隔室的水合程度更高。

Tirrell說，水合和脫水的重復循環“導致了隔室的逐步發展，”這永久改變了凝聚層的組成。

蒂雷爾小組的博士后研究員亞歷山大·馬拉斯說：“這改變了凝聚層的物理性質，影響了分子交換，這可能是早期生活開始的線索。”

設計藥物輸送系統

了解動態條件如何影響凝聚層可能會對在可視顯示器或藥物輸送中使用聚合物隔室的電子設備產生影響。這樣的隔間可以用來在體內進行治療，而了解聚合物如何組裝以及對不斷變化的狀況做出反應是設計新的藥物輸送方式的關鍵。

Marras，前芝加哥大學博士后Jeffrey Ting，與Penn State的研究人員在瑞士舉行的Gordon研究會議上達成了這項研究合作。賓夕法尼亞州立大學的研究人員最終領導了這項研究，他們對研究凝聚層在地球早期的行為方式感興趣。在遠足冰川時，Ting，Marras和賓夕法尼亞州立大學的研究人員討論了如何通過使用高級光子源來觀察車廂內部如何進行協作。