新模型揭示了地球生命的起源

來源：桑間濮上網(wǎng) 編輯：焦點(diǎn) 時(shí)間：2025-12-09 13:59:43

新模型揭示了地球生命的起源(Image attribution: Quartz-pebble metaconglomerate (Jack Hills Quartzite, Archean, 2.65 to 3.05 Ga; Jack Hills, Western Australia) 2 by James St. John is licensed under CC BY 2.0)
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)（by Lindsey Valich, University of Rochester）：大約40億年前，生命的示地最初跡象以微生物的形式出現(xiàn)在地球上。雖然科學(xué)家們?nèi)栽诖_定這些微生物出現(xiàn)的球生起源確切時(shí)間和方式，但很明顯，新模型揭生命的示地出現(xiàn)與早期地球的化學(xué)和物理特征錯(cuò)綜復(fù)雜地交織在一起。
“有理由懷疑，球生起源如果我們星球的新模型揭早期化學(xué)特征不同，生命可能會(huì)以不同的示地方式開始，或者根本不會(huì)開始，球生起源”羅切斯特大學(xué)地球和環(huán)境科學(xué)副教授達(dá)斯汀·特雷爾說。新模型揭
但是示地幾十億年前的地球是什么樣的，什么樣的球生起源特征可能有助于生命的形成？在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一篇論文中，特雷爾和科羅拉多大學(xué)博爾德分校的新模型揭副研究員托馬斯·麥科洛姆揭示了尋找答案的關(guān)鍵信息。這項(xiàng)研究不僅對(duì)發(fā)現(xiàn)生命的示地起源，而且對(duì)尋找其他星球上的球生起源生命都有重要意義。
“我們現(xiàn)在正處于一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)代，人類正在其他行星和衛(wèi)星以及其他行星系統(tǒng)中尋找生命，”特雷爾說。“但是我們?nèi)匀徊恢郎侨绾巍踔潦呛螘r(shí)——在我們自己的星球上開始的。像我們這樣的研究有助于確定可能支持生命出現(xiàn)的特定條件和化學(xué)途徑，這項(xiàng)工作肯定會(huì)在尋找我們星球以外的生命方面發(fā)揮重要作用。”
金屬在生命出現(xiàn)中的重要性
對(duì)生命及其起源的研究通常涉及多種學(xué)科，包括基因組學(xué)，對(duì)基因及其功能的研究；蛋白質(zhì)組學(xué)，對(duì)蛋白質(zhì)的研究；以及一個(gè)名為金屬組學(xué)的新興領(lǐng)域，該領(lǐng)域探索金屬在執(zhí)行細(xì)胞功能中的重要作用。隨著生命的進(jìn)化，對(duì)某些金屬的需求發(fā)生了變化，但Trail和McCollom想確定在數(shù)十億年前微生物首次出現(xiàn)時(shí)可能有哪些金屬可用。
“當(dāng)對(duì)不同的生命起源場(chǎng)景提出假設(shè)時(shí)，科學(xué)家們通常假設(shè)所有的金屬都是可用的，因?yàn)闆]有研究為地球歷史最早時(shí)期的流體金屬濃度提供地質(zhì)學(xué)上的有力約束，”特雷爾說。
為了解決這個(gè)缺點(diǎn)，Trail和McCollom研究了幾十億年前巖石圈(地球外層，包括地殼和上地幔)中流體的組成和特征。這些巖石圈流體是在地球內(nèi)部和微生物生命可能形成的外部熱液池之間運(yùn)輸巖石和礦物溶解部分的關(guān)鍵途徑。雖然研究人員無法直接測(cè)量數(shù)十億年前存在的金屬，但通過確定流體的屬性，他們可以推斷出在地球上出現(xiàn)生命時(shí)，哪些金屬以及金屬的濃度可能在地球內(nèi)部和外部之間轉(zhuǎn)移。
十億年前的礦物中的線索
數(shù)十億年前的巖石和礦物通常是了解地球早期歷史的唯一直接來源。這是因?yàn)閹r石和礦物在形成時(shí)就鎖定了地球的組成信息。
研究人員進(jìn)行了高壓高溫實(shí)驗(yàn)，并將這些結(jié)果應(yīng)用于早期地球鋯石，一種在西澳大利亞收集的堅(jiān)固類型的礦物，以確定數(shù)十億年前巖石圈流體的氧壓、氯含量和溫度。然后他們將這些信息輸入計(jì)算機(jī)模型。這些模型使他們能夠模擬巖石圈流體的特性，進(jìn)而模擬哪些金屬可能通過流體到達(dá)地球表面的熱液池。
理解生命是如何起源的
研究人員對(duì)模型模擬顯示的結(jié)果感到驚訝。例如，許多生命起源研究人員認(rèn)為銅是可能導(dǎo)致生命的化學(xué)成分。但是Trail和McCollom在他們的分析中沒有發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明銅在限制條件下會(huì)很豐富。
他們測(cè)試的一種高濃度金屬是錳。雖然在生命起源的場(chǎng)景中很少被考慮，但今天錳幫助身體形成骨骼，并協(xié)助酶分解碳水化合物和膽固醇。
“我們的研究表明，像錳這樣的金屬可能是‘固體’地球和地球表面新興生物系統(tǒng)之間的重要聯(lián)系，”特雷爾說。
特雷爾說，這項(xiàng)研究將幫助研究生命起源的科學(xué)家在他們的實(shí)驗(yàn)和模型中輸入更多具體的數(shù)據(jù)。
"根據(jù)這些信息設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)將有助于更好地理解生命的起源。"

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