荷兰格罗宁根大学(University of Groningen)的研究人员开发了一种合成复制因子的化学系统，显示出达尔文进化的最初迹象:两种不同的复制因子争夺共同的构建块，哪一种胜出取决于环境。由于复制因子也可以改变它们的环境，生态进化动力学随之发生。这一发现发表在《自然化学》杂志的一篇论文中，表明达尔文原理可以从生物学扩展到合成系统，为生产材料和催化剂提供了一种新方法。

生命是什么?这个问题多年来一直困扰着科学家。格罗宁根大学(University of Groningen)系统化学教授西布伦·奥托(Sijbren Otto)试图从零开始合成一种简单的生命形式，以此来解决这个问题。他对单体系统进行了广泛的实验，这些单体系统可以相互反应生成环，而这些环又可以组合成纤维。

在这个过程中，环被复制，纤维生长和分裂。先前的研究表明，在光的影响下，纤维也可以发挥催化作用，加速它们生长的分子的形成:一种原始的代谢形式。

在他们最近的研究中，奥托和他的团队专注于生命的另一个关键方面:达尔文进化论。他们研究了由两种不同大小的自我复制环制成的纤维:3环和6环。

“所有的环都是由相同的单体组装而成，它们相互竞争，”奥托解释说。“然后，我们将这些系统放在流动池中，同时以恒定速率添加单体溶液。与此同时，我们从细胞中取出等量的液体。”然后，科学家们通过改变纤维环的大小来观察纤维的繁殖和进化。

只有当复制因子的复制速度快于它们被流出物移除的速度时，它们才能存活。在该体系中，两种复制因子在不同的环境中表现出不同的生长速度:在高氧化环境中，3环生长最快，在低氧化环境中，6环生长最快。

“我们发现，当环境的氧化态改变时，复制因子可以突变成不同的环大小，”奥托说。“因此，这些复制因子似乎能够适应不断变化的环境。”

研究人员进一步发展了这一系统，赋予复制体改变其环境的氧化状态以响应光的能力。弱光条件只引起很少的氧化，使6环复制子占主导地位。然而，在强光下，6环复制子增加了氧化水平，从而毒害了自身的环境。这降低了复制因子生长的能力，让突变的三环纤维接管。

“我们的系统非常简单，但它显示了一些通常只有在生命系统中才能看到的动态，”奥托说。“我们展示了一种自然选择如何决定哪种类型的复制因子占主导地位，以及这些复制因子可以改变自己的环境，这反过来又影响复制因子的进化。这种生态进化动力学在生物学中是众所周知的，现在很清楚，它们也延伸到(我们的)合成系统中。”但奥托还没有称这个系统为活的，因为这需要额外的特征，比如复制子在细胞状结构中的分区化。

“然而，有趣的是，作为生物学基石的达尔文原理也可以引入我们的合成系统。我们有复制，新陈代谢，现在还有一种有限的达尔文进化。这仍然是非常初级的，但我们渴望看到我们是否可以推动我们的系统变得更像生命。”

除了揭示化学系统如何转变为有生命的系统外，这些系统还可以利用达尔文进化论的创造力来开发新的催化剂或材料。

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