科学家重现40亿年前生命的形成!生命源于海底这个奇怪的东西。

中国新股网 2019-11-08

生命起源一直是科学家们探索的最大难题之一,不久前,NASA的科学家们在实验室中重现了40亿年前海底生命的形成过程。这个研究不仅可以帮助我们了解地球生命的起源,还可以为我们在地球以外的宇宙行星上寻找生命提供线索。40多亿年前地球诞生之初,地球处于冥古宙的“地狱时期”,地表布满火山岩浆,是一个炽热的岩浆球,之后岩浆冷却,凝固,渐渐形成海洋、大气和陆地。科学家们一直认为,地球的生命最初起源于海洋。

高100米的海底烟囱冒出滚滚黑烟!40亿年前的远古生物从这里诞生

冥古宙地球表面模拟图

因此,科学家们此次研究的重点是如何在海底的热液喷口中,形成生命的基石,也就是氨基酸。氨基酸是合成蛋白质的基本单元,地球上所有生命都是由蛋白质组成。从食物本质上来说,吃龙肉和吃驴肉,吃的都是蛋白质,没有区别。地球上最早的生命诞生于约41亿年前的原生代,是单细胞生物,一个细胞就是一个生物。例如:草履虫,衣藻,变形虫等。这时候,地球大气中还没有氧气,主要是氨气、氢气、甲烷和水蒸气。

高100米的海底烟囱冒出滚滚黑烟!40亿年前的远古生物从这里诞生

原生代地球表面模拟图

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原生代单细胞生物图鉴

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显微镜下的变形虫

要重现40多亿年前生命的形成过程,我们只要重现当时的各种自然条件就可以了,科学家们认为海底生命形成的关键条件在于海底的一种奇怪的地质现象,海底“黑烟囱”,就是海床上的地壳裂隙,在这些裂隙上,地底的温水喷涌而出,与近乎冰冻的海水互相融合,给海水周围的有机物分子,提供了相互反应成为氨基酸的环境。就是下图中这些奇怪的黑烟囱,他们布满地球海床,冒出滚滚黑烟。这样的烟囱不仅在远古的海底,我们现在的海底仍有很多。

高100米的海底烟囱冒出滚滚黑烟!40亿年前的远古生物从这里诞生

奇怪的生命工厂:海底黑烟囱,来源:维基百科

高100米的海底烟囱冒出滚滚黑烟!40亿年前的远古生物从这里诞生

奇怪的生命工厂:海底黑烟囱,来源:维基百科

科学家在一个烧杯中,加入了模仿地球原始海洋的混合物,这些混合物中有水,矿物质和开始形成氨基酸所需的“前体”分子丙酮酸和氨。他们把溶液加热到70℃,然后在烧杯底部接入一根可喷出热液的导管,形成与海底一样的“烟囱”,之后科学家们发现在这些液体中成功的形成了氨基酸。

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在实验室中形成的微型热液烟囱的延时视频。就像在早期地球的海洋中一样,自然通风口可以继续形成数千年并且长到几十上百米。来源:NASA

我们已经证实地球上海底奇怪的“黑烟囱”可以帮助生命形成,那在其他拥有海洋的星球上很可能发生类似的情况。例如,木星的木卫二和土星的土卫二,这两颗卫星在其地表冰层下,都有深度达到几百公里的液态水海洋,它们的海洋底部如果也有跟地球类似的“黑烟囱”,那么这些星球存在生命的可能性将大大增加。

高100米的海底烟囱冒出滚滚黑烟!40亿年前的远古生物从这里诞生

木卫二欧罗巴地底海洋示意图,来源:NASA

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土星的卫星土卫二,在太阳照射下的背景图,由卡西尼号拍摄。彩色尾巴是冰冷的颗粒和水的喷射物,它们从土卫二地表冰面下的海洋喷射入太空,喷射高度可达两百千米,是太阳系最大的喷泉。NASA未来的探测任务会在像土卫二这样冰冷的卫星上寻找海洋生物的成分。来源:NASA(非真实色彩)

不仅如此,未来,NASA在火星上的探测任务,可以采集回火星表面含有铁锈的土质样本,有可能会发现火星地表铁矿物和水在远古时期形成氨基酸的证据,倘若找到这些证据,那将表明很可能火星在远古时期也曾存在过生命。虽然现在我们还没有生命在其他星球上存在的具体证据,但这次研究结果帮助我们发现一个事实,在有海洋存在的星球上,生命产生的几率大大增加了,这从很大程度上帮助我们缩小了寻找地外生命的范围,增加了我们找到地外生命的几率。

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