研究表明微小的隔间可能早于细胞

科学中最重要的问题之一是地球上的生命是如何开始的。一种理论认为，无论是在雨季/干旱时期，还是通过间歇泉等现象，地球早期的干湿循环都会增加分子的复杂性。人们认为水合/再水合循环创造了条件，使称为复杂凝聚层的无膜隔室充当化学物质结合以创造生命的场所。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的科学家使用阿贡国家实验室的先进光子源，研究了这些聚合物相间的相变，以了解它们在干湿循环中发生了什么。

该结果于10月27日发表在《自然通讯》上，不仅可以进一步揭示益生元地球，还可以对电子和药物输送系统的设计产生影响。

罗伯特·A(Pritzker)分子工程学院院长Matthew Tirrell表示：“在复杂的环境中观察这些聚合物组件时，会帮助我们了解这些小室在早期地球上的行为，以及我们将如何使用它们。” Millikan杰出服务教授，也是该论文的合著者。

看到复杂的凝聚层

在宾夕法尼亚州立大学领导的研究中，科学家们检查了与池塘水组成相同的水中的聚电解质凝聚层。池塘定期干up，然后补充雨水。这种循环脱水和再水化作用降低了阻止它们结合的热力学屏障，使氨基酸和核苷酸等分子构件更易于组装成肽和蛋白质，如DNA和RNA。

Tirrell实验室是聚合物隔室(如聚电解质凝聚层)的专家，之前已经描述了这些材料在不同相变下的作用。

PME研究人员在Argonne的高级光子源处使用小角度X射线散射来观察随着干湿条件的变化而形成的凝聚层的内部结构。他们发现，随着水样品干燥，RNA的浓度增加，但聚合物室内的RNA浓度保持恒定。他们还发现，随着水的干燥，样品中的盐浓度会增加，从而削弱了聚合物之间的相互作用，从而使隔室的水合程度更高。

Tirrell说，水合和脱水的重复循环“导致了隔室的逐步发展，”这永久改变了凝聚层的组成。

蒂雷尔小组的博士后研究员亚历山大·马拉斯说：“这改变了凝聚层的物理性质，影响了分子交换，这可能是早期生活开始的线索。”

设计药物输送系统

了解动态条件如何影响凝聚层可能会对在可视显示器或药物输送中使用聚合物隔室的电子设备产生影响。这样的隔间可以用来在体内进行治疗，而了解聚合物如何组装以及对不断变化的状况做出反应是设计新的药物输送方式的关键。

Marras，前芝加哥大学博士后Jeffrey Ting，与Penn State的研究人员在瑞士举行的Gordon研究会议上达成了这项研究合作。宾夕法尼亚州立大学的研究人员最终领导了这项研究，他们对研究凝聚层在地球早期的行为方式感兴趣。在远足冰川时，Ting，Marras和宾夕法尼亚州立大学的研究人员讨论了如何通过使用高级光子源来观察车厢内部如何进行协作。