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——埃里亚努斯，《论动物的特性》，2世纪
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双极两亲分子就像一条两端都是头，还脾气很不同的蛇：疏水的那一头讨厌水分子，总想钻进油脂之类的物质里，亲水的那一头当然就想溶解在水里。这样的矛盾要如何才能解决呢？
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有两种办法。
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一种是肥皂展现出来的，双极两亲分子会专门寻找油脂和水的交界面，把疏水的那一头扎进油脂，再把亲水的那一头留在水里。如果双极两亲分子足够多，可想而知，油脂的表面就会像插满了牙签的水果拼盘，表面到处伸出来亲水端。这样一来，油脂就再也不会聚在一起，形成明确的油水交界面，而会分散成微小的油滴，然后就被水分子轻轻松松地捡起来，洗掉了，这就是为什么我们会在许多场合把双极两亲分子称作“表面活性剂”。
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但是油水界面这种东西可遇而不可求，如果溶液中的双极两亲分子足够多，它们还有别的办法解决矛盾。疏水端想要找油脂，而疏水端本身就是半个油脂啊！所以，这些双极两亲分子就会团聚起来，疏水的那头一致向内，互相纠缠；亲水的那头一致向外，与水结合，这就形成一种被称为“胶束”的球状小结构。而如果溶液里的两亲分子实在够多，这些胶束也会越聚越多，碰撞合并。那么，它们会合并成什么样子呢？
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图5—3 肥皂的主要成分是硬脂酸钠，这种物质会在水中迅速水解成硬脂酸。图中的硬脂酸被简化成了一根“火柴”，红色头表示亲水的羧基，白色尾表示疏水的烃基，那么用肥皂洗衣服的时候，疏水端就会扎进织物表面的油污中，逐渐把油污包裹起来，最终使其脱离织物。我们洗衣服的时候要不断揉搓，就是在促进这个过程。（作者绘）
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当然不会是一个更大的球体，因为这些分子就那么长，还都要待在表面上，如果变成一个大球体，球体中央由谁来填充呢？所以，它们会合并成一张两层分子的薄膜——就像生物课上说的“双分子层”那样。
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显然，单独一张薄薄的双分子层绝不是什么稳定的结构，它的边缘具有额外的能量，所以就像一块抹布揉搓揉搓就会抟成团，溶液里的双分子层会自发地缩小自己的边缘——泡泡，双分子层会进一步包裹成一个泡泡，泡泡的里外都是水，内表面和外表面也都是分子的亲水端，这就让一切都安定下来了。如果这个泡泡形成的时候，水溶液里还有许多自我复制的RNA团体，也被它顺势裹进去几个，一个原始细胞也就诞生了，就像图1—3那样。
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到此为止，我们都只是把前几章就已经知道的事情说得更详细一些，但这实在是过于理想的细胞膜起源图景，从化学层面上稍微追究一下，我们就会发现上面的每一步都不那么简单，都需要更加详细的解释。
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第一个问题就是，脂肪酸的胶束真的会聚成泡泡吗？
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图5—4 最左端仍然是一个磷脂分子的图示。红色的圆球仍然代表亲水的羧基，白色的尾巴仍然代表疏水的烃基。那么当大量的脂肪酸分散在水中，它们就可能以各种方式团聚起来：在胶束中，许多磷脂分子聚成一团，亲水端朝向外部的水环境，疏水端在内部互相聚集；囊泡与胶束类似，但是中央也包裹了一些的水，所以还有另一些磷脂分子出现在囊泡内部，亲水端指向内部包裹的水。你可以拿这幅图与图1—3比较一下。（作者绘）
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脂肪酸在溶液中聚集成怎样的形态并不只看自身的浓度，还与溶液中的其他物质大有关系，其中最关键的就是酸碱性和矿物离子浓度。碱性越强，矿物离子浓度越高，脂肪酸就越容易形成难溶的沉淀物，就越难再在水里翻出花样来，这也是为什么过去用肥皂洗衣服总忌讳井水，而根本不能用海水。再比如用肥皂洗澡，洗完之后会觉得皮肤有一种特殊的涩感，那就是因为肥皂里的硬脂酸遇到皮肤表面的各种矿物离子就瞬间结合成了非常难溶的盐，粘在了皮肤上。
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然而白烟囱不正是这样糟糕的环境吗？其中不但有喷涌而出的碱性热液，还有大量的钙离子、镁离子、亚铁离子，这些都是让脂肪酸凝固沉淀的利器。而且更糟糕的是，我们甚至不能设想有什么机制能驱除这些矿物阳离子：亚铁离子当然是我们整个故事里天字第一号重要的金属离子，它负责与硫离子结合成铁硫矿，少了它一切地质化学反应都会瘫痪；镁离子也同样不可或缺，因为RNA要复制，或者要发挥催化活性，环境中都必须有很高浓度的镁离子，无论在细胞内还是在试管里，都是这样的。
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图5—5 提起“最早”、“生命”和“泡影”，会想起这幅画。这是收藏在大都会博物馆里的一幅《香遇浮华》，尼德兰画家雅克·德·戈恩二世（Jacques de Gheyn II）绘于1603年，常被认为是现存最早的香遇浮华静物作品（参见图2—2）。中央的骷髅象征死亡，上方悬浮着一个巨大的、随时会破灭的肥皂泡，寓意生命是一场梦幻泡影，顶上用拉丁语写着“人生虚幻”（humana vana）的铭文[3]。
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这样一来，脂肪酸结成泡泡，形成最早的生命的起源图景，岂不是真的成了泡影？
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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256362]
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·混合的配方·
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长期以来，这都是白烟囱假说，乃至各种生命起源假说普遍遇到的一大难题，但就在这本书写成的同时，一些最新的研究却发现脂肪酸的成分只要稍微复杂一些，事情就会惊人地好转起来。2019年8月，华盛顿大学化学部发表的新研究表明II，只要在脂肪酸里混入少许氨基酸，就能在高浓度的盐溶液里形成稳定的泡泡。这可以称作情理之中、意料之外的事情，因为氨基酸的一端是羧基和氨基，都很亲水，而另一端是各种各样的侧链，像丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸等氨基酸，它们的侧链同样拥有非常强的疏水性，所以这些氨基酸本来也同样是双极两亲分子，它们与脂肪酸结合起来一同形成胶束，再一同构成泡泡，完全是“物以类聚”的事情。
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氨基酸不只是参与形成了这个泡泡，不只是让泡泡能在海水浓度的盐溶液里稳定下来，它还赋予了泡泡对抗变化的能力。这样的混合泡泡一旦形成，即便溶液中的脂肪酸浓度显著降低，它们也不会重新瓦解成胶束，而是会继续稳定地存在着。虽然这个研究团队认为生命起源于海岸附近周期性干涸的浅池，认为这种稳定性能让原始细胞适应浅池中的物质浓度变化，但这种好处也同样适用于白烟囱假说，毕竟热液喷口里到处流窜的水流同样会让脂肪酸的浓度波动起来。
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不仅如此，氨基酸与脂肪酸有如此好的天然亲和的能力，也将为蛋白质与细胞膜的牢固结合，包括第五章那种电子传递链，提供出现的可能——这在我们的下一章里有很大的意义。
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稍晚，2019年11月，支持白烟囱假说的尼克·莱恩，也发表了他们团队的新成果III：如果那些脂肪酸的烃基错乱一些，长长短短的，那么最终形成的泡泡就能在中性和碱性的溶液里稳定存在了。比如10到15个碳原子的脂肪酸混合起来形成泡泡，就能在6.5到12的pH值范围内稳定存在，也不惧怕海水那种浓度的钙离子和镁离子，足以适应白烟囱里的各种环境了。更有意义的是，尼克·莱恩所在的团队还在脂肪酸中加入了香叶醇和香叶酸，两种最简单的类异戊二烯，发现由此形成的泡泡同样可以在很浓的海水里稳定存在，即便加热到70℃也不破灭。