PNAS：科學家揭開納米世界的生命進化基礎過程

德國科學家在納米尺度上的一項最新觀察研究，驗證了生命進化的基礎性的一步，即分子的自動組裝和自我選擇（self selection）。相關論文發表在近期的美國《國家科學院院刊》（PNAS）上。
 

圖片說明：納米尺度的分子“格子”會根據尺寸自我選擇，在銅表面找到合適的位置。
（圖片來源：Forschungszentrum Karlsruhe und Max-Planck-Institut）

該實驗簡單說來，就是讓多種不同的平面分子結構在內嵌指令（built-in instructions）的作用下激活，并在母板表面尋找自己適合的位置。其間，這些分子會表現出自我選擇——那些處在錯誤位置的分子會為正確的分子讓出位置。而分子的這種特性，也是無生命的分子可以最終成為生命體的基礎。
 
領導該項研究的是德國馬普固體研究所（Max Planck Institute for Solid State Research）的Klaus Kern和德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的Mario Ruben。他們表示，對表面上分子組裝的觀察有望進一步加深科學家對簡單、無機的分子如何最終構建成為生命實體過程（如膜—細胞—樹葉—樹）的理解，在這一過程中，它們的結構和功能的復雜性大大提高。而毫無疑問的是，所有以分子為基礎的系統形成都需要分子具備選擇性地對自己分類的能力。
 
Mario Ruben的小組在研究中主要負責設計具有內嵌指令的分子，從而可以激活自我選擇過程。Ruben表示，精細而強大的內嵌指令對隨機混合的分子自發地進行調整至關重要。
 
馬普研究所的科學家則通過成像，直接對分子的自我選擇過程進行了觀測。分子組裝而成的類似格子的結構能按照自身大小進行自我分類。值得注意的是，這些格子的尺寸只有大約1納米，因此只能利用超敏感的顯微設備進行觀測和成像。馬普研究所的Steven Tait表示，“利用現行技術創造這樣的納米結構效率極低而且十分昂貴。我們的策略就是利用那些能夠根據指令排列成想要的結構的建筑分子。”
 
實驗中的分子被置于干凈的金屬表面，并適度加熱以便它們能夠運動、排列和組織。論文第一作者、馬普研究所的Alexander Langner表示，“分子在銅表面的運動被限制在二維，但這對分子混合來說足夠了。將分子排列在表面上對觀測大有幫助。”
 
這種研究方法和研究結果有望為新型催化劑和納米技術的開發開辟一條新的道路。
 
 
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