揭开生命的起源——科学家们在古老的火山口发现了“关键的有机分子”

　　纽卡斯尔大学的研究人员通过模拟古代热液喷口的条件，在了解地球上生命的起源方面取得了重大进展。这导致了关键有机分子的产生，有可能形成最早的细胞膜。他们的发现对于理解生命的早期发展至关重要，也暗示了在我们太阳系冰冷的卫星表面下生命起源的可能性。

　　在英国自然环境研究委员会的支持下，纽卡斯尔大学的科学家们一直在研究35亿年前地球上生命出现的奥秘。

　　他们探索了惰性地质物质向第一个生命系统的转变。他们的实验包括在类似温和热液喷口的条件下将氢、碳酸氢盐和富含铁的磁铁矿结合起来。这一过程产生了一系列有机分子，特别是含有多达18个碳原子的脂肪酸。

　　他们的发现发表在《通讯地球与环境》杂志上，可能揭示了产生生命所需的一些关键分子是如何由无机化学物质构成的，这对于理解数十亿年前地球上生命形成的关键一步至关重要。他们的研究结果可能为形成古代细胞膜的有机分子的起源提供了一个合理的解释，这些有机分子可能是在原始地球的早期生化过程中被选择性地选择出来的。

　　生命早期的脂肪酸

　　脂肪酸是一种很长的有机分子，它有吸引和排斥水的区域，会在水中自然地自动形成细胞状的隔室，正是这些类型的分子可能形成了第一个细胞膜。然而，尽管它们很重要，但这些脂肪酸在生命早期的来源却不确定。一种说法是，它们可能是在热液喷口形成的，那里的热水与来自水下喷口的富氢流体混合，与含有二氧化碳的海水混合。

　　该小组在实验室中复制了早期地球海洋中发现的化学环境的关键方面，以及来自某些类型热液喷口周围的热碱性水的混合。他们发现，当热的富氢流体与富含二氧化碳的水混合时，在地球早期存在的铁基矿物的存在下，它产生了形成原始细胞膜所需的分子类型。

　　主要作者Graham Purvis博士在纽卡斯尔大学进行了这项研究，目前是杜伦大学的博士后研究助理。

　　他说:“生命起源的核心是细胞区室，它对将内部化学物质与外部环境分离至关重要。这些隔间通过集中化学物质和促进能源生产，在促进维持生命的反应方面发挥了重要作用，可能是生命最早时刻的基石。

　　结果表明，来自碱性热液喷口的富氢流体与富含碳酸氢盐的水在铁基矿物上的汇合可能在生命的最初阶段沉淀了早期细胞的初级膜。这一过程可能产生了多种膜类型，其中一些可能在生命开始时充当了生命的摇篮。此外，这一转变过程可能有助于在陨石元素组成中发现特定酸的起源。”

　　自然环境科学学院生物地球化学专业的首席研究员Jon Telling博士补充说:

　　“我们认为这项研究可能为我们了解地球上的生命起源提供了第一步。我们实验室的研究现在继续确定第二个关键步骤;这些最初被“粘”在矿物表面的有机分子如何被抬升，形成球形的膜状细胞状隔室;第一个潜在的‘原始细胞’，后来形成了第一个细胞生命。”

　　有趣的是，研究人员还提出，在我们太阳系冰冷的卫星表面下的海洋中，形成膜的反应——类似的反应——可能仍然在发生。这就提出了在这些遥远的星球上存在其他生命起源的可能性。

　　参考文献:Graham Purvis, Lidija ?iller, Archie Crosskey, Jupiter Vincent, Corinne Wills, Jake Sheriff, Cijo Xavier和Jon Telling的“古碱性热液喷口氢驱动的碳酸氢盐还原产生长链脂肪酸”，2024年1月10日，Communications Earth & Environment。DOI: 10.1038 / s43247 - 023 - 01196 - 4

　　这项研究是由自然环境研究委员会资助的。

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