Nick Lane – Life as we know it is chemically inevitable

Lane 的假说从一个鲜明的不对称现象出发：早期生命或许能轻易从行星化学中产生，但复杂真核细胞才是罕见的瓶颈。Dwarkesh Patel 指出，这个出发点或许能解释一系列生物学谜题：为什么细胞使用质子梯度，为什么克雷布斯循环及乙酰辅酶 A 等中间分子为各种生命共享，为什么细菌经过数十亿年演化仍然简单，以及为什么真核生物似乎只起源过一次。Lane 把真核生物称作动物、植物、真菌和原生生物共有的细胞类型。尽管这些生物的生活方式和形态截然不同，它们的细胞却共享许多内部结构。他认为，细菌和古菌探索了广阔的遗传空间，却没有演化出真核细胞的组织结构；获取线粒体或许提供了跨过这一门槛所需的能量。

Lane 把生命起源与线粒体从细菌继承而来的能量系统联系起来。呼吸作用利用蛋白质将质子泵过膜，产生电位；旋转式分子马达 ATP 合酶再利用这一梯度，为细胞合成能量。Lane 描述的膜电位约为 150–200 毫伏，作用在仅 5 纳米厚的细胞膜两侧，因此在分子尺度形成极强的电场。由于生命各类生物中都保留了这套机制的不同版本，Lane 认为它是寻找细胞共同祖先的线索，并进一步追问：在细胞出现之前，这套系统是如何产生的？

海底热液口假说为地质学与生物学之间提供了一座可能的桥梁。Lane 借鉴了相关研究：矿化、多孔的热液口可能形成了类似细胞尺度的腔室。孔隙外侧是酸性海水，内侧是碱性热液，两者会在孔壁两侧形成质子梯度。含铁和镍的矿物能够催化氢与二氧化碳的反应，而质子梯度提供制造有机物构件所需的能量。这个模型解释了早期生化过程如何连续地从地球化学中发展出来，而不必假设生命在某一刻由闪电般的事件突然出现。Lane 强调，具体化学过程仍不确定；它的吸引力在于这种连续性，而不是已经得到证实的重建过程。

按照 Lane 的设想，氢和二氧化碳反应可以产生短链有机酸，其中包括与克雷布斯循环相关的中间物。进一步的反应可以生成氨基酸、糖和核苷酸；较长的脂肪酸则能自行组装成膜和囊泡。Lane 说，这些囊泡在多种实验室条件下都能形成，并会融合、分裂，呈现动态行为。这些步骤勾勒了一条从地球化学到化学反应区室的可能路径，但仅凭它们还无法证明最初的生命系统如何获得遗传机制或成为细胞。