在早期的地球上，煮著一碗充滿化學原料的濃湯，稱作「原生湯」或「太古濃湯」，生命的起源就在那。RNA 鏈（單股螺旋核醣核酸分子）在海洋中到處漂浮，隨意地自己複製自己。後來呢，科學家知道這些 RNA 鏈一定會變得越來越長，準備好一個平台演化出複雜的生命：從阿米巴蟲、蠕蟲，直到最後有了人類。
目前大多數科學家認為，較短、擁有較少材料可以複製的 RNA 分子，因為複製得比較快，才能利於原始的生物演化成複雜的有機體。但現在有個新的研究卻提出相反的看法：在海底熱泉噴口附近，較長的 RNA 鏈可能躲藏在多孔洞的岩石裡，加上獨特的溫度條件，很有希望演化出複雜的生物。
來源：NOAA
海底熱泉噴口就是地殼的裂縫，會噴出非常燙的水，在早期的地球很常見，也比現今活躍。噴口裡的水營養特別豐富，有沒有可能是一個演化出複雜生命的推力？德國慕尼黑大學的實驗生物物理學家 Dieter Braun 和研究團隊，開始研究在熱泉噴口旁的岩石孔隙中的一個物理現象。
來源：Nature Chemistry, doi:10.1038
研究團隊假設，這個孔隙上下兩端開口，充滿各種長度的 RNA 分子溶液。在較靠近熱泉水流的底端，溶液密度會變得較低，因而在孔洞中上升。上升的溶液會從上方跑掉一些，更營養的水（密度較高的溶液）就會從下面補充進來，而留下來的溶液會下沉、擴散回到孔洞冷的那端。
熱泳（Thermophoresis）是個複雜的物理效應，會造成溶液中的帶電分子往較冷的水中聚集。較長的 RNA 分子帶較多電，比起短 RNA 分子會有更明顯的熱泳效應，因此較短的RNA分子比較可能從孔洞上端逃出，較長的分子則被困在孔洞中。孔洞持續有營養物質加入，這期間 RNA 很可能一直在複製。另外，這樣的溫度循環，也確實有助於分開兩條彼此「黏合」的 RNA ，使複製更容易發生。
為了測試這個假設，Braun 和他的同事們用許多很小的玻璃毛細管排成網狀，從一端加熱，建造一塊模擬的多孔岩石。他們將 DNA （雙股螺旋去氧核醣核酸分子）片段從毛細管底部沖洗進管中；嚴謹一點，他們應該使用 RNA 做測試，但 Braun 說明，因為還沒有好方法可以在實驗室中複製 RNA，而 DNA 則有一個簡單的標準程序稱作「聚合脢連鎖反應（Polymerase chain reaction, PCR）」可大量複製，並且 DNA 所有的熱泳行為或受困在管中的機制與特性都與 RNA 相同。
實驗進行時，研究人員發現較長的單股 DNA 比較容易聚集在管中，因此複製的情形較好、數量增長，而較短的單股DNA 會被稀釋到消失。
可是以上並無法說服加州大學聖地牙哥分校的海洋化學家 Jeffrey Bada，他認為海底熱泉噴口或是任何其他早期地球上的棲息地，都不可能提供如同實驗室中所打造的條件，「這個模擬過程不太可能發生在地球或其他尺度這麼大的地方」。
加州大學聖塔芭芭拉分校的生物化學家 Irene Chen 則不太贊同他，她認為這個研究對於瞭解環境開啟另一扇門，生命起源的環境不再局限於火山環境，還有其他可能有助於複雜生命演化的環境類型。
參考資料
- Science/AAAS | NEWS：How Earth’s earliest life overcame a genetic paradox （26 Jan. 2015）
-
Kreysing, M., Keil, L., Lanzmich, S., & Braun, D. (2015). Heat flux across an open pore enables the continuous replication and selection of oligonucleotides towards increasing length. Nature Chemistry.