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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？ [:1700256360]
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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？ 第十九章泡沫包装
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最初的细胞膜
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要解释细胞的起源，必须要解释细胞膜的起源。
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概括地说，这并不是难于解释的问题。只要浓度足够，链状的两亲分子就会在水中自发聚集成一些微小的胶束，进而形成更大的囊泡，如果时机恰当，它们就可能把一些大分子的RNA包裹进去，形成最初的细胞。
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但仔细推敲起来，我们还有许多细节上的问题。比如这样的囊泡实际上非常脆弱，要如何在富含矿物质的碱性溶液里稳定存在？这样的囊泡又是否有足够的通透性，能够让外界的小分子有机物充分渗入，让内部的核酸与蛋白质持续生长？
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对此，不同的研究者再次给出了不同的解释，他们也都在实验中获得了不错的成果。
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40亿年前，有机化学的耗散结构在进化中越来越复杂，最终发展成了生命。但如果要问，生命具体诞生在历史上的哪个瞬间，却不是个可以回答的问题。因为耗散结构的复杂程度不是财产收入，我们无法像收税一样制定一个武断的标准，说耗散结构只要复杂到了这个程度，就必须是生命，差一点，就不能是生命。
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但是另一方面，生命又的确有一些关键的特征，使它们区别于一般的耗散结构，也就是第四幕里提出的三种控制功能。我们已经在第三幕里看到了物质能量代谢的起源，在第四幕里思考了中心法则的起源，但对生命而言，这还不完整。现在，是时候交代边界控制的起源了。
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这就把“脂肪酸”这种物质推到了相当重要的位置上，事实也的确是这样：脂肪酸之所以叫作“脂肪酸”，就是因为它们与甘油一同构成了脂肪，而脂肪又与糖和蛋白质合称生命的三大营养物质。同时，脂肪酸、甘油和磷酸结合起来，又能构成磷脂，这是绝大多数现代细胞膜的主要成分。在今天的细胞里，脂肪酸通过一系列的生化反应逐步合成出来，乙酰辅酶A是最主要的原料，结合我们在第三幕里的讨论，这无疑会让我们燃起许多的希望。
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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？ [:1700256361]
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·亲水与疏水·
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的确，我们在乙酰辅酶A路径里获得了充沛的乙酰，这与乙酸就是一回事儿，而乙酸是最简单的脂肪酸之一，至于其他更复杂的脂肪酸，主要就只是把天干排得更靠后一些[1]，丙酸、丁酸、戊酸……排到天干不够用了，再用数字和通称顶上来。比如我们用动物的脂肪做肥皂，其中的主要成分就是硬脂酸钠和软脂酸钠，也就是十八酸和十六酸的钠盐。
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那么，如果乙酸能从氢气和二氧化碳的反应中制造出来，更复杂的脂肪酸也很有希望以类似的方式出现在白烟囱里。果然，我们在实验中发现，把氢气和一氧化碳溶解在水中加热到100℃以上，再加上铁和钴之类的催化剂[2]，就会有多种多样的脂肪酸产生出来，而且不只有甲乙丙丁这样的小字辈，排到十几的长链脂肪酸也同样能产生出来。I
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对于这些长链脂肪酸来说，做成肥皂清洗油污，就与溶解在水中组建细胞膜是同一回事：脂肪酸那些用天干与数字表示的烃基具有很强的疏水性，数字越大，疏水性越强，这也正是油不溶于水的根本原因。但脂肪酸的那个“酸”，也就是羧基，却是一种极其亲水的官能团。所以任何一种脂肪酸都处在亲水与疏水的自我矛盾中。那些烃基比较短的脂肪酸，羧基胜得毫无悬念，甲乙丙丁酸都具有无限大的溶解度，能够以任意比例与水混溶，但对于烃基更长，有八九个乃至十来个碳原子的脂肪酸来说，羧基固然还要亲水，却已不能阻止另一端的烃基疏水，结果，这些脂肪酸就成了所谓的“双极两亲分子”。
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图5—2 乙酸和硬脂酸的球棍分子模型。你看，硬脂酸就只是碳链长一些罢了。
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而“歧具”是一种有两个头的蛇，前头一个，尾巴那头是另一个。当它必须前进的时候，就有一个脑袋留在后面当作尾巴，另一个领头。反之要后退，两个头的用处就会完全倒过来。
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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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