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06-17
生命起源于哪里？科学研究告诉你，回答海底生命起源的问题就像回答“先有鸡还是先有蛋？”一样困难。
然而，这一难题的研究最近却取得了新的进展。
科学家发现，海底热液喷口周围存在三种金属化合物，它们可以使氢和二氧化碳发生反应，形成对细胞生长至关重要的高能有机化合物。
由此，研究团队认为，海底的高温高压热液喷口很可能就是地球生命的起源。
雷锋网注：图片来源 Science “新陈代谢首先起源”假说 关于地球生命的起源，一直有很多假说，“新陈代谢首先起源”就是其中之一。
“新陈代谢第一”假说认为，早期地球的化学过程产生了简单的富含能量的化合物，促进了复杂分子的合成，最终为生命和人类进化提供了原材料。
通常，该假设与“起源之前的复制”假设一起提出。
与“代谢第一起源”假说不同，“复制第一起源”假说认为，生物合成前的有机化合物可以通过非生物自发聚合形成具有自我复制能力的遗传信息系统，并逐渐具备“代谢”能力。
这两种关于地球生命起源的假说之间的争论一直很激烈。
然而，最近的一项研究发现为“新陈代谢的最初起源”假说增添了新的证据。
杜塞尔多夫大学进化生物学家威廉·马丁和斯特拉斯堡大学化学家约瑟夫·莫兰的研究小组发现了三种可以在海底热液喷口位置生成有机分子的金属化合物——甲酸、乙酸和丙酮酸，这些化合物将营养物质进入细胞生长。
事实上，早在2007年，威廉·马丁领导的研究小组就发现了原始新陈代谢的线索。
研究小组扫描了数千种细菌和古细菌的基因组，并鉴定出具有共同基因的蛋白质。
这些蛋白质表明，原始微生物在高温下繁衍生息并消耗氢气，通过电解将海洋中的无机二氧化碳转化为富含能量的有机化合物。
这也支持了原始微生物生活在热液喷口附近的观点，因为原始新陈代谢所需的所有条件都存在于热液喷口周围。
为什么海底的热液喷口可能是地球上生命的起源？研究表明，现代生物体通过乙酰辅酶A（乙酰辅酶A）途径将氢和二氧化碳结合形成有机分子。
该过程将必需的有机分子注入生化过程中，从而驱动蛋白质、碳水化合物和脂质的产生；这些物质是细胞能量代谢的核心。
然而问题是，现代生物体使用由0个氨基酸组成的11种酶来运行乙酰辅酶A途径，而这种“酶”在地球的原始生物体中并不存在。
威廉·马丁说，如果在没有合适的蛋白质机械或催化剂的情况下将氢气和二氧化碳放在一起，什么都不会发生。
那么，生物体如何自发地发展其运行乙酰辅酶A途径的能力呢？在 ，约瑟夫·莫兰（Joseph Moran）领导的研究小组找到了部分答案。
研究表明，包括铁、镍和钴在内的纯金属可以催化水（含氢的水分子）和二氧化碳的反应，形成乙酸盐和丙酮酸，这是启用乙酰辅酶A途径的关键因素。
这一发现表明，最早的生命可能只是通过以这些有机化合物为食而生存，并且随着时间的推移，进化出了一系列蛋白质机制，使反应更加有效。
然而，威廉·马丁认为，将水和二氧化碳转化为必需的有机物并不是原始微生物的工作。
相反，这些生物体以氢气和二氧化碳开始。
威廉·马丁想知道乙酰辅酶A途径是否可以在没有酶的情况下发挥作用，以及热液喷口附近常见的富含金属的矿物质是否可以导致氢气与二氧化碳发生反应。
雷锋网注：图片来源 Science 威廉·马丁和他的研究团队认为，热液喷口之所以不断释放氢气，是由地壳深处的水与金属发生反应驱动的。
而且，研究小组确定，早期地球海洋中的二氧化碳含量大约是现在的 3 倍。
为了找到答案，威廉·马丁和约瑟夫·莫兰的团队联手调查了热液喷口附近发现的三种富铁矿物：亚硫酸盐、磁铁矿和铁铁矿。
他们将这三种物质分别添加到水溶液中，在 25 巴的压力下，将氢气和二氧化碳鼓泡；类似于深海热液喷口的环境。
结果表明，所有三种矿物质都催化氢气和二氧化碳的反应，形成包括甲酸盐、乙酸盐和丙酮酸盐的有机混合物。
威廉·马丁说：我们拥有的是源源不断的化学能源，可以产生用于新陈代谢的高能分子。
生命的进化不仅需要食物来源，还需要某种将信息从一个生物体传递给其后代的天然分子。
生命与食物来源和天然分子之间的关系仍不清楚。
但众所周知的是，任何早期的达尔文系统都需要喂养。
应用分子进化基金会的化学家史蒂文·本纳在评论这一新发现时说：马丁和莫兰团队描述的过程一定是早期生物体的某种食物来源。
还有一件事 生命是如何起源的？这仍然是一个未解决的科学问题。
关于这个问题，有很多猜想和假说——神创论、宇宙生命说、自然发生论、化学起源说等。
然而，从科学的角度来看，大多数专家认为所有生命都是由同一种原始生命形式共同进化而来的。
目前尚不清楚早期生命形式是如何进化的，但科学家相信这是大约 39 亿年前发生的自然过程。
生命起源主要有三个过程：一是从无机物到有机小分子；二是从无机物到有机小分子。
二是从有机小分子到有机大分子；三是生物大分子进化为原始单细胞生命。
其中，第三个过程可以说是研究中最大的问题，也是争议的焦点。
研究生物大分子到原始单细胞生命的过程，需要从自身遗传系统的建立、蛋白质的合成、生物膜系统的形成三个方面入手。
虽然只有三个过程，但背后却有很多难以回答的问题：如何建立自我复制的生物大分子体系？蛋白质是如何合成的？如何拥有遗传功能？新陈代谢和遗传哪个先出现？而这些问题只是生命起源过程的一小部分。
地球生命起源背后还有更多未解之谜。
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