对于地球上第一个生命出现的确切位置,生物学家并不完全一致。它可能是在海底、浅岩池或小行星撞击产生的积水中进化而来的——或者可能是上述所有因素。我们确实知道地球上的所有生命都需要水才能生存,所以生命可能首先在那里进化。但仅靠水不足以激发生命;它还需要能量。
今天,大多数生物从代谢糖中获得能量,但这些分子在37亿年前生命首次进化时并不存在。
那么,有哪些能源可以帮助地球的第一批居民出现呢?
在冥王时代(约46亿至40亿年前),地球基本上是一个海洋世界,偶尔有火山岛从水中探出头来。关于生命起源的一种理论是,来自太阳的紫外线(UV)辐射有助于在火山岛的浅岩池中产生复杂的分子,研究生命起源的生物学家Eloi Camprubi-Casas说。
“紫外线[辐射]很棒,因为它的能量如此之高,以至于会产生电离分子,使它们更具反应性”,并且更有可能结合成产生生命构建块所需的更大,更复杂的分子,Camprubi-Casas告诉Live Science。然而,“紫外线辐射会产生一个问题,基本上会分解你所拥有的任何东西,”坎鲁比-卡萨斯说。因此,即使形成复杂的分子,它们也会因为太阳的辐射而降解。
这就是为什么坎鲁比-卡萨斯和他的同事们怀疑生命的起源发生在远离那些温暖的池塘的地方——在海底,那里的热碱性水与凉爽的酸性水混合,创造了一种化学能汤,可以为生命的进化提供火花。
在海洋表面深处,随着岩浆从地幔上升起,地热活动区域在板块边界形成。冷海水渗入这些炎热区域的裂缝中,溶解岩石中的矿物质。当热水从裂缝中升起并流入寒冷的海洋时,矿物质会沉淀出来,形成有机物质的“烟囱”,Camprubi-Casas解释说。这种流体是高碱性的,含有大量的氢气,在冥王时期,地球的大气层充满了二氧化碳,其中大部分溶解在海洋中,使海洋呈微酸性。
当来自热液喷口的水与溶解在水中的二氧化碳结合时,产生的分子变得“化学活性更强,你可以开始添加氮气来制造氨基酸或添加氮气和氧气来形成DNA的构建块,”Camprubi-Casas说。
一种关于地球生命起源的理论认为,生命的组成部分是由小行星撞击传递的,这在冥王中比今天更常见。在小行星上,一层冰可以保护单糖和小氨基酸 - 益生元化学所需的原材料 - 免受大量太阳的强烈辐射,美国宇航局湾区环境研究所的研究科学家Partha Bera说。
“这些身体暴露在阳光下数百万年,它们产生自由基 - 活性成分 - 即使在低温下也可以相互反应,”Bera告诉Live Science。自由基是具有额外电子的原子,分子或离子,使它们准备好与任何东西发生反应。
根据这种生命起源假说,当这些小行星撞击地球时,高反应性分子将与海洋中的其他简单分子混合,产生启动生命所需的复杂化学反应。在这种情况下,能源也将是地热,Bera说。
由于地球历史上这一时期存在的岩石样本很少(和小),因此不可能确切知道哪种能源 - 太阳,地热化学或地热 - 引发了生命的进化。但是实验室的研究,以及许多激烈的辩论,将帮助我们理清我们可能的起源。
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