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摘要：理解生命的起源可以说是人类最引人注目的探索之一。这种探索不可避免地超越了地球上生命的谜团，转移到宇宙中是否还有生命存在。地球上的生命是侥幸吗？或者说，生命是和普遍的物理定律一样自然的吗？的生命必须来自于某些东西；并不总是有生物学的。类生命的关键行为是自我复制，或繁殖。
理解生命的起源可以说是人类最引人注目的探索之一。这种探索不可避免地超越了地球上生命的谜团，转移到宇宙中是否还有生命存在。地球上的生命是侥幸吗？或者说，生命是和普遍的物理定律一样自然的吗？”麻省理工学院的生物物理学家Jeremy England试图回答这些深刻的问题。2013年，他提出了一个假设，即物理可能自发地触发化学物质，以种子般的“生命”品质的方式组织自己。
现在，英国和一位同事的新研究表明，物理可能自然地产生自我复制的化学反应，从无生命物质中创造生命的第一步之一。
这可能被解释为直接源于自然基本定律的生命，从而消除了方程式中的运气。但那将是一个跳跃的过程。
的生命必须来自于某些东西；并不总是有生物学的。生物学起源于原始和无生命的化学成分，它们以某种方式组织成益生化合物，创造了生命的积木，形成了基本的微生物，然后最终演化成今天在我们星球上存在的壮观生物群。【生命起源的7种理论】
“非生物发生”是指非生物转化为生物的过程，英国认为热力学可能提供了一个框架，在其他没有生命的化学物质中驱动类似生命的行为。然而，这项研究并没有将物理系统的生命特性与生物过程本身联系起来，英格兰说：
“我不会说我做了什么来调查‘生命起源’本身。”我认为我感兴趣的是原则的证明——出现类似于生活的行为的物理要求是什么？”
“物理系统中的自组织”当能量被应用于一个系统时，物理定律决定了能量是如何消散的。如果将外部热源应用于该系统，它将消散并与周围环境达到热平衡，就像放在桌子上的一杯冷却咖啡。熵，或系统中无序的数量，将随着热量的散失而增加。但英格兰推测，一些物理系统可能已经完全失去平衡，它们“自我组织”以充分利用外部能源，引发有趣的自我维持化学反应，阻止系统达到热力学平衡，从而保持失去平衡的状态。（就好像那杯咖啡会自发地产生一种化学反应，这种化学反应维持着液体中心的一个热点，防止咖啡冷却到平衡状态。）他称这种情况为“耗散驱动的适应”，这种机制是在英格兰原本没有生命的物理系统中驱动类生命品质的原因。
类生命的关键行为是自我复制，或（从生物学角度）繁殖。这是所有生命的基础：它开始简单，复制，变得更复杂，然后再次复制。碰巧的是，自我复制也是一种非常有效的散热和增加系统熵的 ... 。
在7月18日发表在英国国家科学院学报上的一项研究和合著者Jordan Horowitz验证了他们的假设。他们在一个包含25种化学物质的“汤”的封闭系统（或与周围环境不交换热量或物质的系统）上进行计算机模拟。尽管它们的结构非常简单，但一种类似的汤可能已经聚集在一个原始的、没有生命的地球表面。比如说，如果这些化学物质被一个外部来源——例如，一个热液喷口——浓缩和加热，那么根据热力学第二定律，化学物质池将需要驱散这些热量。热必须耗散和系统熵必然增加。
在一定的初始条件下，他发现这些化学物质可以通过自组织和经历强烈的自复制反应来优化应用于系统的能量。这些化学物质自然地自我调节。这些反应产生符合热力学第二定律的热量；系统中的熵总是增加，化学物质会自我组织并表现出自我复制的生命行为。
本质上，系统在小范围内尝试一堆东西，“一旦他们中的一个开始体验到积极的反馈，很快就会接管系统中的组织特征，”England告诉Live Science。
这是一个非常简单的生物学模型：化学能在细胞中燃烧，而这些细胞的性质是不平衡的，它驱动着维持生命的新陈代谢过程。但是，正如英格兰所承认的，在虚拟化学汤中发现类似生命的性质和生命本身有很大的区别。
萨拉·伊玛里·沃克，亚利桑那州立大学的理论物理学家和天体生物学家，他没有参与当前的研究，同意。
“有一个双向的桥梁，需要跨越它来连接生物学和物理学；一个是理解你如何从简单的物理系统中获得类似生命的品质，另一个是理解物理如何产生生命，”伊玛里·沃克告诉《生活科学》你需要同时做两件事，才能真正了解什么是生命所独有的属性，以及你认为几乎像益生元系统一样存在的事物的哪些属性是特征在我们能够开始回答这些简单的物理系统是否可能影响宇宙中其他地方生命出现的大问题之前，最好先了解这些系统在地球上的存在。“KDSPE”“KDSPs”“如果你说‘生命’，英格兰德说：“你的意思是那些像细菌或其他有聚合酶和DNA的东西一样令人震惊的东西，我的工作还没有告诉我们制造这种复杂的东西有多么容易或困难，所以我不应该猜测我们在地球以外的其他地方可能会发现什么。”。（聚合酶是组装DNA和RNA的蛋白质。）
这项研究并没有明确指出生物学是如何从非生物系统中产生的，只是在一些复杂的化学情况下，会出现令人惊讶的自组织。这些模拟不考虑其他类似生命的特性，比如对环境的适应或对 ... 的反应。德国科隆大学的统计物理学家和定量生物学家Michael Lässig说，同样，在一个封闭系统上进行的热力学测试并没有考虑到信息复制在生命起源中的作用。
“这项工作确实是非平衡化学网络上令人着迷的结果，但它仍然是没有参与研究的Lässig告诉《生命科学》说，要从物理学上解释生命起源还需要信息的复制，还有很长一段路要走。
在生命系统中对信息起着至关重要的作用，Imari Walker补充道。仅仅因为一汤化学物质呈现出自然的自我组织，它并不一定意味着有生命的组织。
“我认为有很多中间阶段，我们必须经历从简单的排序到拥有一个完整的信息处理架构，如活细胞，“这需要一些像记忆和遗传的东西，”伊玛里沃克说很明显，我们可以在物理和非平衡系统中获得秩序，但这并不一定使它成为生命。
说英国的工作可能是生命起源的“冒烟枪”还为时过早，关于生命是如何从无到有的还有很多其他假设，专家说。但这是一个很有吸引力的洞察系统在本质上可能是自组织的。英格兰说，既然研究人员已经对这个热力学系统的行为有了一个大致的了解，那么下一步就很好地识别出地球上自然存在的完全不平衡的物理系统。
最初发表在《生命科学》上。
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