科學家們重現(xiàn)了可能激發(fā)生命的古老化學反應

地球上的生命可能始于溫暖的水下“化學花園”，富含氫和鐵。來自德國的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)在一個小瓶中模擬了這種環(huán)境，發(fā)現(xiàn)今天生活在深海中的古老生命形式可以在這些原始條件下茁壯成長。

它難以想象生活是如何開始的在我們的星球上。在當今的生態(tài)系統(tǒng)中，生命與自身緊密相連，很少有生物直接依靠地球的原材料生活。這種情況一直持續(xù)非常，非常長的時間。

但是否則就沒有生命的星球將不得不湊合著用礦物環(huán)境不得不提供.有幾乎沒有氧氣和無光合作用.正如您在下面的視頻中看到的那樣，一些深海生物仍然以這種方式生活，在沒有陽光照射的深處的熱液噴口上生存。

當氫從地核噴出時，深海微生物從氫中借用電子，遵循一個配方比他們用來進行治療的基因更古老，稱為乙酰輔酶 A 通路。這是碳固定– 將無機碳加工成有機化合物 – 無需酶即可重新產(chǎn)生。

但是，當這個食譜第一次寫出來時，在地球的早期，海水中溶解的鐵比今天多得多。由德國慕尼黑路德維?！ゑR克西米利安大學（Ludwig Maximilian University of Munich）的地球化學家凡妮莎·赫爾姆布雷希特（Vanessa Helmbrecht）領導的一個團隊希望通過在實驗室中模擬這些古老的海洋條件來測試這種溶解的鐵會產(chǎn)生多大的不同。

“地質記錄中富含熱液硫化鐵的礦床的古老發(fā)現(xiàn)可以追溯到太古宙早期（4 至 36 億年前），并表現(xiàn)出化石特征，被解釋為地球上最古老的生命特征，”該團隊寫在他們描述實驗的論文中。

“然而，非生物 H 之間的聯(lián)系₂[二氫] 模擬 [原始] 熱液系統(tǒng)和早期生命的硫化鐵化學園中的產(chǎn)量很少。

目古細菌,Methanocaldococcus jannaschii被選為這些模擬的測試對象。它是首次收集來自墨西哥西海岸的熱液噴口，在那里，它使用乙酰輔酶 A 途徑，依靠二氧化碳和氫氣作為其主要能源。

“非生物 H₂是一個潛在的重要電子供體和 CO₂作為第一批細胞的關鍵電子受體，“該團隊解釋.“使用 H₂- CO 的依賴性還原乙酰輔酶 A 通路₂固定是保留了第一次新陳代謝痕跡的現(xiàn)代代表。

進行的實驗M. jannaschii 詹納斯奇放入深海熱液噴口的微型版本中，整齊地裝在一個玻璃瓶中。通過將硫化液注入不含溶解氧的水中，它們形成了黑色沉淀物，并在 5-10 分鐘內長成煙囪結構。

在高溫下，這個微觀世界中的鐵和硫形成了硫化鐵礦物麥基納維特（FeS） 和灰石（鐵₃S₄).當硫化鐵水合時，H₂發(fā)布。

雖然與它的現(xiàn)代住宅截然不同，M. jannaschii 詹納斯奇在這個陌生的環(huán)境中茁壯成長。

“一開始，我們預計只會有輕微的增長，因為我們沒有添加任何額外的營養(yǎng)物質，維生素，或將金屬追溯到實驗中，“Helmbrecht說.“除了過度表達乙酰輔酶 A 代謝的一些基因外，古細菌實際上呈指數(shù)級增長。”

這M. jannaschii 詹納斯奇細胞往往掛在麥基納維特顆粒旁邊，這個場景很像化石標本中發(fā)現(xiàn)的一些最早的生命痕跡?？茖W家們認為，這些化學花園為地球上第一批微生物提供了燃料。

這證明乙酰輔酶 A 代謝的配方來自地球生命可能已經(jīng)點燃了第一批火花的極端和能量受限的環(huán)境中。

“我們的研究指出，麥基納維特和灰石化學園是生命的潛在孵化場，理論上可以支持第一批代謝細胞的持續(xù)進化的原始環(huán)境，”作者結束.

該研究發(fā)表在自然生態(tài)與進化.

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