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在上一章的图3-2中，我们展示了目前已知的主要生物大分子的基本结构。以多肽分子为例，它们都是多个氨基酸以肽键（即一个氨基酸的碳和另一个氨基酸的氮之间形成的共价键）的形式串联起来而形成的稳定的链式分子。目前，几乎所有的教科书对生物大分子形成机制的解释，都是各种酶催化反应。可是如果稍微做一点非常简单的逻辑推理：酶是什么？结论是，酶是具有催化功能的多肽。于是问题就出来了：最初具有催化功能的多肽是哪里来的？上帝给的礼物？还是自发产生的？
酶是具有催化功能的蛋白质这个结论，在1926年J. Sumner从刀豆种子中结晶出脲酶并证明其是一种蛋白质之后，在20世纪30年代就已经成为学界共识。因此，要回答最初的多肽究竟是哪里来的问题，就要承认一个前提：这个问题从实验层面上讲不是一个问题，而是两个问题。第一，多肽形成所必需的共价键是如何形成的；第二，多肽中不同的氨基酸是怎么排列的。第二个问题我们在上一章提到过，汤超教授当年在NEC所做的研究工作中给出了一个超越主流教科书的回答，即根据多肽的能态而排列，并不需要DNA（当然现存生命系统多肽序列都是根据中心法则，由 DNA 序列决定的。这个问题，我们将在第7章具体讨论）。至于第一个问题，其实也就是化学反应中如何跨越共价键形成所需势垒的问题。这类问题不需要太多的知识，稍微做一点儿逻辑推理就可以提出来，当然也就轮不着我们这样的晚辈去提。在20世纪80年代，就有少数实验室（如德国G. Wachtershauser的实验室）在探索在没有酶、没有DNA作为氨基酸序列模板的情况下，多肽这样的生命大分子是如何形成的。基于系列的实验，Wachtershauser提出了在FeS 2 表面可以催化肽链形成的观点。这个假说为生命大分子的自发形成提出了一种可能的机制。此外，美国的L. Orgel等人则侧重探索核酸的自发形成机制；中国的赵玉芬提出了磷酸胺类分子具有催化核苷酸、多肽和核酸自发形成的功能的观点。
关于生命大分子自发形成机制的探索，除了围绕着氨基酸之间或者核苷酸之间肽键或者磷酸二酯键（连接核苷酸形成核酸的核糖的3′位和5′位碳原子分别与磷酸之间的键）如何在特殊的无机环境下被催化形成的问题，还有以D. Deamer为代表的一批人提出了在热泉附近干湿交替的环境下有可能出现生命大分子的聚合/形成共价键的假设。还有没有其他可能呢？
在上一章，我们提到在结构换能量循环中，碳骨架组分可以顺着自由能下降的方向自发形成IMFBC。在外来能量打破关联碳骨架组分的分子间力、导致IMFBC解体之前，IMFBC有一定的存在时间。考虑到碳骨架组分中的碳原子外围有4个电子（图3-3），按照目前有关碳原子形成甲烷时的空间结构，我们可以推测，在两个碳骨架组分之间形成以分子间力关联的复合体时，不可能占用所有的4个外围电子。应该有空间以形成分子间力的原子/基团所需键之外的电子去和其他组分形成其他的键！换言之，在IMFBC上有空间去和其他组分形成共价键，即IMFBC有可能成为共价键形成的前体。
如果基于甲烷的碳原子成键模式为IMFBC成为共价键形成的前体提供了空间上的可能性，那么如何解决共价键形成所必须解决的势垒跨越问题呢？从目前的化学知识，氢键和范德华力等分子间力的成键或者破键能量大多在10 kJ·mol -1 以下。可是共价键的成键或者破键能量却比分子间力要高至少一个数量级。这也是为什么人们在探讨生命大分子的形成过程中一定要考虑高温高压或者催化机制的原因。IMFBC能够具备解决共价键形成所需要势垒跨越的问题吗？
如果IMFBC可以成为共价键形成的前体，那么其形成机制一定不可能是通过高温高压的方式。原因很简单，在第三章讨论结构换能量循环时已经把维持这个非可逆循环的能量范围限定在了分子间力的能量范围内。高温高压不是结构换能量循环可以发生的条件，它和作为结构换能量循环节点的IMFBC的存在是不兼容的。
那么有可能IMFBC本身具备自催化（auto-catalytic）的活性吗？或者在周边其他组分存在情况下，通过类似FeS 2 的异催化（allo-catalytic）机制来实现以IMFBC为前体的共价键形成？对这个问题，我专门请教过北京大学化学学院的刘志荣老师。从他那里得知，基于纳米科学的研究，目前已知很多纳米级别的材料表面可以具有催化活性。从这个角度讲，IMFBC有可能通过其表面的纳米属性而具有自催化能力而成为共价键形成的前体（Bai et al，2018）。
基于以上分析，我们可以发现，IMFBC完全有可能因为其表面的纳米属性而具有自催化能力或者与其他催化组分相遇而被催化，使得构成IMFBC碳骨架组分的复合体相互作用面之外的区域自发形成共价键，它可以在保留组分间以分子间力形成复合体的相互作用面之外，以共价键和其他碳骨架分子或者中间分子（比如核苷酸形成核酸时以磷酸为中间分子，以磷酸二酯键连接不同的核苷酸）形成稳定但复杂性增加的碳骨架组分。
上面所描述的可能性也是可以用实验来加以检验的。不仅如此，IMFBC可能的自催化能力甚至还可以作为上一章所提到的检验结构换能量循环可能性实验中的一个检验指标，来对可能的结构换能量循环组分进行筛选。
以IMFBC为前体、 IMFBC本身所具有的自催化功能或者因其周边其他组分存在而被异催化而自发形成共价键的假设，与之前探索以共价键相连接的生命分子起源的努力思路的不同之处在于，在我们的假设中，共价键的形成是以IMFBC的存在为前提，而且共价键是以IMFBC为前体而在作为其组分的碳骨架组分上形成的。在之前的探索中，都没有这一个前提的存在。至于哪一种假设更加接近历史上的真实情况，还有待今后实验的检验。
在本书写作过程中，2020年9月25日，Science杂志上报道了几位波兰裔美国化学家，利用他们开发的一套化学反应计算软件，以最简单的化学分子，如甲烷、水、氰、氨气、二氧化硫等大爆炸宇宙中既存的简单分子，加入已知的地球早期可能的化学反应条件，设定在化学反应产物基础上继续之后的反应。结果发现，经过7轮反应，居然可以自发形成几十种包括氨基酸、多肽、碱基、核苷酸、碳水化合物在内的生命分子以及上万种其他分子。在这个计算机模拟的化学反应迭代过程中，当然不可避免地存在自催化或者异催化反应，存在共价键的自发形成。这一报道，呼应之前提到的计算机模拟Miller-Urey实验，为人们理解生命大分子起源及其相互关系的发生提供全新的视角。