【校庆前沿讲座】非平衡态原始细胞——无生命物质到生命的转化

发布日期:2021-04-19     浏览次数:次   

校庆化学系列前沿讲座系列之六


非平衡态原始细胞——无生命物质到生命的转化


报告时间:2021-04-23 09:30

报 告 人:梁德海 教授,北京大学化学与分子工程学院

报告地点:卢嘉锡楼202报告厅


摘要:

    虽然早在35~40亿年前地球上就出现了生命,但是迄今为止人们仍然无法破解生命在原始地球条件下是如何起源的。目前科学家普遍认同的观点是地球上的生命是由无生命物质通过复杂度的增加,依次经过简单小分子、原始分子、生物大分子、原始细胞、简单细胞、最后普遍共同祖先(Last Universal Common Ancestor,LUCA)逐步演化而来的。在原始细胞出现之前的小分子和大分子都是无生命物质,而原始细胞之后的简单细胞和LUCA才具有了生命的基本特征,因此原始细胞是实现从无生命物质到生命转化的关键步骤。但如何利用原始地球条件下存在组分和可能的机理来构筑原始细胞,并实现新陈代谢、分裂、进化等基本的生命过程,从而揭示生命起源的可能机理仍然面临巨大挑战。 生命体是处于非平衡态的,而且活细胞是由多种组分经协同作用形成的具有层级结构的复合体。受此启发,我们以DNA、多肽、多糖、磷脂、脂肪酸等生物分子为原料,利用自组织和液-液相分离等自发的物理过程,分别构筑了具有不同层级结构的原始细胞模型,包括无膜模型、有膜模型、具有无膜细胞器的模型和内部包含非均质固态颗粒的模型。在盐和酶等外界条件的刺激下,原始细胞的不同区域能够自发地动态调整。在电场等能量作用下,原始细胞模型内部出现了周期性的液泡化和环流,为高效物质输运提供了途径。在此基础上,进一步实现了原始细胞对环境中不同物质的选择性吸收和保留、内相的可控迁移和融合、自发的分裂和进化等类生命的“活”的行为。我们的研究为揭示无生命物质到生命的转化机制,剖析原始地球环境下生命起源的可能机理提供了新思考。


报告人简介:

    梁德海,1994年获南开大学环境科学系学士学位,同年进入南开大学化学系攻读硕士。2001年在美国纽约州立大学石溪分校获得理学博士学位,并留任博士后。2006年加入北京大学化学与分子工程学院高分子科学与工程系,任副教授;2012年提升为教授。2011年得到教育部新世纪优秀人才计划的支持,2015获得Elsevier Polymer 第九届冯新德高分子奖最佳文章奖。主要研究方向包括:基于生物大分子的非平衡态原始细胞模型的构筑及动态行为研究,多肽诱导脂质体膜内吞及外吐机理研究,大分子拥挤及限制作用的定量化研究,体内自调控的肺靶向siRNA传递载体研究。目前已经发表130多篇科技论文和5篇专利。


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