美国黄石公园浅层热液泉，其靠近地表或位于陆地上的水下温泉对生命起源至关重要，它们就像一个天然的化学实验室，可帮助科学家了解曾经的“RNA世界”。图片来源：《自然·通讯》
◎本报记者 张梦然
约43亿年前，地球上空的“轰炸秀”开始散场。炙热的岩石碎片、熔融物质和尘埃不再频繁光顾地表，浅层地壳悄悄冷却，一处适合RNA分子长期存在的温床逐渐成形。这是科学家最新建模研究描绘的图景：所谓“RNA世界”的环境窗口，可能在约43.3亿年前趋于稳定。
RNA世界是什么？在DNA与蛋白质成为生命标准配置之前，RNA可能既当备份又当引擎。它既能储存遗传信息，也能像酶一样催化化学反应。今天的生物体内仍留存着这类痕迹：核糖体合成蛋白质的活性位点由RNA构成，而不是蛋白质。因此在分子生物学家的想象中，早期生命曾有一段“RNA独挑大梁”的岁月。
但年轻的地球并不好客。小行星撞击带来的高温反复重置地表，刚聚合好的核苷酸链随时可能被拆散。此前人们知道，前生命化学需要一个持续、凉爽的环境，但具体从何时开始，无人给出确切答案。
美国行星科学研究所的科学家们决定用三维模型还原这段历史。他们模拟45亿至35亿年前不同大小、频率的小行星撞击如何加热上地壳，再对照RNA、肽、脂质和核苷酸的耐热极限，逐点评估哪些区域、哪些时期能让这些分子活下来。
结果分成两个阶段：大约44亿年前，全球性“灭杀事件”仍频繁发生，撞击后的高温再沉积几乎封闭了化学反应窗口；此后，撞击频率锐减，地表冷却加快，富含能量的热液系统成为常态。科学家们综合多种碰撞情景后认为，约43.3亿年前，RNA相关化学过程进入“天时地利”的最佳时段。
这个时间点耐人寻味：它比此前推断的末次普遍共同祖先出现时间还要早约1.3亿年。这意味着，一旦环境冷却到允许RNA自我复制，复杂生命体系的诞生或许远没有想象中漫长。
不过科学家也保持克制。模型只能还原当时地壳的热状态，无法直接确定生命首现于哪一秒。真正的生命化石或化学指纹，仍可能在更古老岩石中等待发现。但至少这次我们明了，地球早期历史为RNA世界安排了一个清晰的环境窗口——当地球不再狂暴，RNA就开始登上舞台。