7. 锌世界假说(Zn-World hypothesis)
德国物理化学家ArmenY Mulkidjanian提出了一个称为锌世界的生命起源假说(Mulkidjanian 2009),该学说认为热液中丰富的H2S与原始海洋(或“达尔文水池”)冷水相互作用导致了金属硫化物颗粒的沉降,这就是为何海洋的喷口和其它热液系统分布有带状结构,它也反映了古老的火山成因的块状黄铁矿矿床(VMS)的热液起源。这种结构直径可达数公里,可追溯至太古宙,最丰富的物质为FeS2、CuFeS2和ZnS,还有一些PbS和MnS。ZnS和MnS具有储存辐射(如紫外线)能量的独特能力。在复制分子起源相关的时间窗口,原始大气压力也足够高(> 100 bar)以便在地球表面沉淀ZnS,紫外辐射比现在要强10-100倍,被ZnS媒介的独特的光合作用特性就正好提供了驱动信息和代谢分子合成和耐光的核碱基选择的适当的能量条件。
但是,Mulkidjanian等(2012)注意到,所有细胞的无机物组成都与现代海水的组分不同,他们结合地球化学分析以及现代细胞普遍的无机离子成分需求的谱系分析,重构了最初的细胞的‘孵化场’,推测普遍的原始的蛋白质和功能系统显示出对K+, Zn2+, Mn2+和磷酸盐的亲和性和功能需求。地球化学重建显示,有助于细胞起源的无机离子组成并不存在于今天我们称谓的海底,但与我们今天称谓的内陆地热系统(主要是散发蒸汽的地带)相一致。在缺氧且充满CO2的原始大气条件下,近地热场的水的冷凝与蒸发化学成分将类似于现代细胞的内部环境。因此,进化的前细胞期可能发生在浅的‘达尔文水池’,那里排列着多孔的硅酸盐矿物质,混合着金属硫化物,并富含K+, Zn2+和磷化物。
该学说基于现代生物细胞中的关键离子浓度的比例对首个原始细胞诞生之地进行了推测(充其量只是对‘达尔文水池’假说的扩充),他们认为首个生成的细胞即没有能锁定离子的细胞膜,也没有膜蛋白泵,那么只能与环境保持平衡了,因此现代细胞中的离子构成也许反映了原始细胞起源地的无机离子构成。但是,如何才能保证这一假设是成立的呢?
8. 多环芳烃世界假说(PAH world hypothesis)
一些学者主张生命起源自一些地球大气圈外(星际)的复杂分子,因为通过光谱分析发现,有机分子存在于彗星和陨星之上。美国天文学家Adolf N. Witt
在星系检测出多环芳烃(polycyclic aromatichydrocarbons,PAHs)(Witt 2003),西班牙天体化学家García-Hernández等(2010)在星际检测出PAHs和富勒烯。PAHs是迄今为止在星际空间发现的最复杂的分子。
最近,用斯皮策空间望远镜从环绕一颗正在形成(如同太阳曾经形成的那样)的年轻的恒星HH 46-IR的圆盘里的物质中检测到非常大范围的分子,包括氰化物、烃和CO。2012年,NASA的科学家报道,PAHs在星级介质的条件下发生了转化,通过氢化作用、氧化作用和羟基化作用,变成了更为复杂的有机物,分别是在通往蛋白质和DNA的原材料—氨基酸和核苷酸迈出了一步(Gudipati & Yang 2012)。
笔者认为这一假说一方面提供了星际中存在的有机分子向地球输送的可能,另一方面也指出宇宙空间存在有机分子形成的条件,这或许可以看成是类米勒实验的太空佐证吧,但仅此而已,它无法说明生命起源的具体过程。
9. 代谢在先模型("Metabolismfirst" models)
有若干模型否定“裸基因”("naked-gene")自我复制的观点,而假定原始代谢先出现,这可为后来RNA复制的出现提供环境。在好氧生物为了能量生产的三羧酸循环的中心以及在复杂有机化合物的生物合成中的二氧化碳和氢离子(包括氨基酸和核苷酸)的移动都暗示这是代谢进化的最初部分之一(Lane 2010) 。Smith和Morowitz(2004)认为,如果组分的浓度充足,循环将会自我运转,随着每个中间产物浓度的上升,它就会自发地切换到下一个中间产物。因此,最初的起点不是基因的创造,而只是热力学和化学产物本身。宇宙学家Carroll认为,“生命的目的是为了还原CO2”(代谢在先而不是遗传在先情景的一部分)(Musser 2011)。
笔者认为,这一理论虽然还十分粗糙,但是提出了有价值的观点,即生命不可能起源于所谓的“裸基因”,至于“生命的目的是为了还原CO2”这样的说法,虽然没有揭示生命的本质,但至少比无目的性要强。
10. 自催化假说(Autocatalysis hypothesis)
美国理论生物学家、复杂理论的领军人物Stuart A.Kauffman在“The Origins ofOrder: Self-Organization and Selection in Evolution”一书中提出生命最初起源于自催化化学反应网络(Kauffman 1993)。所谓自催化指能催化自我形成的物质,因此也具有简单的分子复制者的特性。Rebek等构建了氨基腺苷(amino adenosine)和五氟苯酯(pentafluorophenyl ester)与自催化剂氨基腺苷三酸酯(AATE)的混合系统,其中一个来自实验的系统包含了多种能自行催化自身合成的AATE。此实验证明了自催化可能在一个分子种群的不同遗传实体间进行竞争的可能性,这可解释为一种初步的自然选择方式(Dawkins 2004)。
依笔者之见,这与艾根的以分子自组织为基础的超循环理论大同小异,没有本质的差别;此外,没有隔离(细胞膜)的系统,所谓初步的自然选择也是不可能发生的。