（来源：文汇报）
人体细胞中，存在一些只有在显微镜下才能看见的神秘微粒：有的静止不动，有的四处游走，仿佛被无形的暗流裹挟。它们看起来像固体，但实际上是液体。
这些神秘微粒直到2009年才被发现。生物学家已知它们尽管极其微小，但执行着许多关键功能，对人体生存与健康至关重要，一旦出现问题，可能会引发灾难。比如，它们要是在大脑中发生故障，就可能导致阿尔茨海默病。
这些微粒还可能有助于解释生物学中最大的谜团之一。过去十年的实验表明，这些液滴可能与生命起源有着重要关联。若果真如此，那么在我们细胞中游动的，就是地球上最早生命的遗迹。
煮烂粘连的意大利面
不同人对这些微粒的称呼各有不同，可能是“团聚体”“凝聚体”或“分子凝聚体”。这些术语之间并不能完全画等号，究竟用哪个名称，要取决于具体语境。荷兰奈梅亨拉德堡德大学生物物理学家埃文·斯普鲁伊特说：“如果你在试管中研究它们，通常称之为‘团聚体’；如果在细胞中，则称它们为‘凝聚体’。根本上说，它们是一样的。”
百余年前，人们对介于固体和液体之间的材料（如液晶和凝胶）产生了浓厚兴趣。团聚体也因此受到研究者的关注，虽然它们是液体，却以看起来类似于固体的方式聚集在一起。
1929年，荷兰化学家亨德里克·邦根贝格·德容和雨果·克鲁伊特造出了“团聚体”一词。彼时，他们正在研究“去混合现象”，即分离两种混合在一起的液体。
一个众所周知的例子是油和水：只有剧烈搅拌，它们才会混合，一旦静置下来就会分离——你会先看到水中有油滴出现，最终所有油滴都会聚集形成一个明显分层。
团聚的分离形式则不那么彻底。与水混合时，蛋白质或脂质这样的长链分子可能会选择聚集在一起，形成液滴。德国萨尔大学生物物理学家多拉·唐解释，它们之所以呈球形，是因为它们依然处于液态，但与水中的油滴不同，这些凝聚液滴内部依然含有大量的水。
团聚体的结构非常简单，这点很关键。一般来说，活细胞被由双层脂质构成的细胞膜所包围，这些脂质分子的排列方式相当精密。而凝聚体没有外膜，其中的分子并没有整齐有序地排列。唐打比方说，团聚体内部分子的排列方式就像“煮得过烂的意大利面”，面条之间会互相粘连——尽管团聚体最外侧的分子与周围的水相互挤压接触，形成了一个“界面”，但并没有清晰的膜结构。
科学史上被尘封的奇想
一百多年前，著名生物化学家亚历山大·奥巴林提出，这些奇特的小液滴是生命起源的关键。他由此与英国生物学家J.B.S.霍尔丹一同，被视为生命起源科学研究的奠基人。
苏联生物化学家亚历山大·奥巴林
上世纪20年代起，奥巴林就开始撰写关于生命最初如何形成的文章，并于1936年发表巨著《地球生命的起源》。在书中，他想象了地球刚形成时的样子：在这颗行星最初的海洋中，混合、溶解了大量化学物质，它们开始相互反应。这颗星球成了一座巨大的、处于极度混沌中的化工厂。随着更复杂的化学物质逐渐形成，水体变成了一种汤状的混合物，这后来被称为“原始汤”。从分子层面上看，其中一些分子体积相当庞大，例如蛋白质和核酸。这些化学物质不会一直均匀地混合在水中，其中一部分会分离出来，形成团聚体。
奥巴林在写书时已能列举出实验证据，证明蛋白质极易发生团聚。他提出，这些团聚体正是细胞的“前体”——它们远不如真正的细胞那样复杂，可能也不够稳定，但却是大自然向生命体迈进所进行的最初而粗糙的尝试。
奥巴林为此做了大量关键的概念验证工作，一直持续到上世纪60年代。后来，这个想法被搁置了。因为当时似乎没有证据表明，这种液滴在今天的活细胞中仍在发挥作用。“如果我们没有在日常生物学中看到它们，如何判断它们会与生命起源有关？”德国慕尼黑工业大学分子工程师约布·布克霍文说。
就在那时，始于上世纪50年代的分子生物学革命，揭示了DNA和RNA等核酸分子的核心地位。由此，许多研究生命起源的科学家开始探寻遗传物质的诞生。其中，最著名的便是“RNA世界假说”——最早的生命仅由RNA构成。约20年后，细胞膜结构被发现，一些科学家尝试创造“囊泡”，因为它可能充当最初细胞的简单膜结构。还有研究者专注于构建和维持细胞的化学反应，以模拟原始代谢。
对研究生命起源的人来说，团聚体成了科学史上一个“被尘封的奇想”。
促发癌症与阿尔茨海默病
当生物学家了解到这些神秘微粒在活细胞中起着关键作用时，一切开始改变。
2009年，德国马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所的安东尼·海曼，正领导一个团队研究有性生殖细胞中发现的“P颗粒”。尽管被称为“颗粒”，但这些物质却表现得像液体。2012年，另一研究团队发现，许多蛋白质都能形成这种液滴。
现在，我们已经知道，这种颗粒在细胞中无处不在，且至关重要。例如，在人体细胞的细胞核中，有一个特殊区域叫核仁，它负责制造核糖体（构建我们细胞中所有蛋白质的分子机器），而核仁就是一簇凝聚体。
研究还发现，功能异常的凝聚体会引发重大健康问题。比如，它会导致用于器官移植的捐献心脏快速衰竭：当人们为保存心脏而对其进行低温冷藏时，一些分子就会形成凝聚体，并激活应激受体，进而导致炎症和细胞死亡。2025年，研究人员尝试使用药物来阻断这些凝聚体的形成，结果发现，经过这种处理的捐献心脏状态维持得更好。
这些凝聚体在癌症中也起着关键作用，例如帮助激活促肿瘤基因、影响肿瘤对抗癌药物的反应。
越来越多证据表明，凝聚体还可能参与最常见的痴呆症——阿尔茨海默病的发生。目前主流医学界认为，淀粉样蛋白和Tau蛋白会在大脑中形成斑块，这被认为与阿尔茨海默病有关。而淀粉样蛋白可形成团聚体，这些团聚体似乎会导致蛋白质结块。
“原始汤”中的生命微光
随着团聚体在细胞和人体中重要性的证据激增，一些生命起源研究者开始重新思考奥巴林的“奇想”是否正确。他们问了一个十分基本的问题：团聚体真的会自发形成吗？有多少生物分子能以这种方式自组装？
曾在英国剑桥大学工作的生物化学家克劳迪娅·邦菲奥团队首先发现形成团聚体非常容易。此前，很多生命起源研究都集中在囊泡上，囊泡有一个围绕水性中心的外膜。但她认为，这形成起来很麻烦，而团聚体则容易得多。
不过，还有一个关键问题有待回答。斯普鲁伊特表示，虽然长链分子形成凝聚体的例子比比皆是，但在地球最早期的“原始汤”中，这种长链分子应该极其罕见，甚至根本不存在——当时绝大多数碳基分子应该都是小分子。
但斯普鲁伊特团队在2021年证明这不是问题。他们开发了一种长仅4个氨基酸的微型蛋白质，它可进行自组装，形成团聚体。“这为生命起源开启了许多机会。”他说，在一些可能合理的情景下，这种相对简单的分子可自发形成，并迅速自组装成团聚体。次年，他的团队发现，另一种称为“寡聚精氨酸”的简单肽团聚能力更强，可与许多不同小分子分别形成团聚体。
“想象一下，混沌的前生命时期原始汤可能包含所有这些生命基本分子，很难想象没有出现过团聚体。”邦菲奥认为，团聚体可能非常早就开始形成了，只要碳基分子开始连接，哪怕只是形成相对较短的链。
是空壳，还是反应中心？
话虽如此，但到目前为止，这些凝聚体无异于一具具空壳。它们究竟能发挥什么作用？
一个可以追溯到奥巴林的核心思想是，团聚体是创造内部环境的一种方式，在其内部，化学物质变得高度浓缩——这与当时外部稀薄的前生命时期原始汤不同。相邻的团聚体也可有不同的构成。唐认为，这有利于驱动更多化学反应，制造出更多分子。通过从原始汤中获得更多样的分子，团聚体可驱动更复杂的化学反应，产生更复杂的分子，从而将混沌的海洋从无生命推向有生命。
孕育生命的一个关键过程，是将氨基酸串联成链，形成我们所熟知的蛋白质。2023年，斯普鲁伊特的团队证明，由铁氰化物（一种很可能存在于前生命时期原始汤中的简单铁基化合物）构成的团聚体，能驱动这一反应。
这样的例子还有很多。2025年，唐和她的同事们证明，在有团聚体存在的环境下，分子NAD+转化为NADH的反应速率最高可达在均相溶液中的3倍。这是一个在糖酵解、脂肪酸氧化等代谢过程常见的反应。这些发现意味着，团聚体在孕育和维持生命的过程中，很可能是个“积极的参与者”。
作为生命细胞的反应中心，团聚体还有很多有待探索。唐表示，虽然科学家已明确分子可在其内部浓缩，但还不知道这个系统的运行规律。比如，哪些分子会更优先进入团聚体。“我们有些粗略的想法，但还不能给出系统的判断和解释。”
同样，团聚体并不总是加速化学反应，它们也可减缓化学反应。布克霍文解释，因为团聚体内部非常粘稠，分子移动比在水中慢，反应可能会停滞不前，“但它无处不在，其规律还需研究”。
实验室复刻“生命起源”
要想证明团聚体与生命起源有关，需要让活细胞中存在的一些关键系统（如遗传或代谢系统）在团聚体内部建立并运转起来。这是一项重大的挑战。
唐的研究表明，某些RNA会在由蛋白质构成的团聚体中富集。她还利用RNA和蛋白质的混合物构建起了团聚体，并发现由RNA构成的酶在这些团聚体内部依然能够发挥作用。邦菲奥也认同这种方法，并尝试利用同一种分子既创建区室，又充当遗传信息的载体。
但是，团聚体仅仅是储存了遗传物质，还是实际利用它们做了些什么，两者之间差距还很大。布克霍文很想知道，是否有团聚体真正能帮助RNA复制。
有意思的是，一些最引人注目的进展，来自于使团聚体本身表现得更像生命体的尝试。
所有活细胞都能通过摄取营养来生长，且可通过分裂来繁殖。团聚体能做到这一点吗？2016年，包括海曼在内的一群理论家在一项研究中提出了这样的设想。他们的模拟实验表明，如果团聚体有外部能量供应，就可能会像细胞那样生长和分裂。
地球极早期海洋的“原始汤”艺术想象图（该图片由上报AI生成）
当布克霍文看到这一理论描述时，第一反应是“能在实验室里把它造出来吗？”他带领团队花了整整4年，最终做到了。他们利用RNA和蛋白质构建了团聚体，并使用一种名为EDC的化学燃料为它们提供动力。当他们移除这种燃料时，液滴便会消散；但当EDC再次加入时，液滴又会重新聚合出现。不仅如此，这些液滴在逐渐衰退的过程中，还会碎裂成多个“子代”液滴。
与布克霍文团队的研究相呼应，斯普鲁伊特团队也已证明，只要提供简单的碳基燃料，团聚体就能够生长。唐还发现，如果团聚体容身于受热的岩石孔隙中，在气泡的不断推挤碰撞下，就能发生分裂——这类岩石孔隙，一直被科学家们认为是孕育最初生命的摇篮。
生命起源“回到原点”
科学家还找到方法，让团聚体内部变得更加复杂，直到它们看起来更像细胞。比如，让一个液滴内部产生两个或更多区室，每个区室可具有不同属性，以吸引不同化学物质。此外，还可促使团聚体形成真正的膜，从而建立一个更坚固的、抵御外部世界的屏障。2014年，唐发表了首项关于团聚体的研究，表明团聚体内部的脂质可以自组装成膜，并将自身往外推，最终形成一个团聚体的覆盖层。
2024年，一项研究十分引人注目：当研究者把团聚体转移到蒸馏水中（相当于经受雨水或淡水的冲刷），团聚体表面会形成静电交联；这些交联能无限期地阻止液滴相互融合，并把RNA分隔在各自的液滴中长达数天，而这正是生命演化得以发生的前提。
不过，要真正复刻生命起源的过程，还有很长的路要走。因为，实验室里的团聚体比真正的活细胞简单得多，也无法自我维持。但在研究者看来，这正是团聚体最大优势——它们把这个问题大大简化了。
一直以来，生命起源领域始终充斥着“先有鸡还是先有蛋”的争论，即生命的各种核心组件究竟谁先出现：是代谢系统、细胞区室，还是可自我复制的核酸，抑或是蛋白质。“我从来都不太赞同那种非要争论‘谁先谁后’的做法。”斯普鲁伊特认为，团聚体理论的绝妙之处就在于，它们能够将所有这些不同的假说完美融合在一起。
对于生命起源研究人员来说，这是一个“回到原点”的奇妙时刻。在奥巴林提出“团聚体可能是关键”的上百年后，越来越多证据表明他是有道理的。更重要的是，生命起源的关键线索并不是在深海中奇怪的微生物里发现的，而是在我们体内的细胞里。
