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深海火山口或是生命孕育的起点
来源 : 科学之家   发布时间 : 2016-03-22 14:43

图片说明:DNA前体有可能是在这些热液喷口处自然产生的。图片来源:marumTV via YouTube

寻找生命起源的重要一部分,就是弄清楚化学是如何催发生物学的,而许多人认为,深海火山口很可能就是该过程发生的地点。近日,一项最新研究为这个假说再添佐证。该研究发现,DNA前体(在生物化学领域,前体这应用于描述代谢途径的物质转化)可以在实验室中的人工火山口自然形成。

生命的形成必须同时具备保存基因信息的DNA和加速化学反应的蛋白质,二者缺一不可。因此这两种物质一定有一个共同的前体,而RNA很有可能就是这个前体。虽然RNA不如DNA和蛋白质高效,但却可以对基因信息进行编码,还可以形成蛋白质。现在,很多病毒仍然在利用RNA组成自己的遗传物质(即RNA病毒),RNA曾一度掌控着整个世界。研究人员认为,远古的热液喷口就是RNA的诞生地。为了证明这一观点,研究人员在实验室中模拟制成了一个热液喷口系统。

碱性热液喷口中有很多矿物质,这可能促成了RNA的首次合成。这些矿物质(尤其是金属氢化物)会使无机化学物质合成为有机化合物,RNA就是其中的一种。此外,这些热液喷口有着烟囱状的结构,其中富含铁、硅、硫的化合物。新形成的有机分子可能集中在热液喷口壁上,这也许导致了RNA的形成。

图片说明:图片来源:Burcar et al./Astrobiology

通过使用这些化合物的混合物,研究人员模拟出了地球早期的热液喷口。令人震惊的是,RNA真的形成了!但是RNA的形成并不光是因为这些化合物。在另外一个实验中,化合物被放置在模拟的远古海洋中,但是这次RNA并没有形成。因此,热液喷口也是RNA形成的原因之一。

虽然研究人员将模拟海水加热至400°C,但却发现,病毒、细菌和古生菌仍可以在这种极端环境中生存,它们会利用其中的某种化合物,从而在“化学合成”(chemosynthesis)的过程中产生能量。研究人员认为,这很可能是远古的能量产生机制。

既然RNA可以在早期地球海洋中的热液喷口中形成,那么我们应该可以肯定,这些RNA分子造就了最早形成的微生物。更为重要的是,这个研究表明,任何星球只要有相似的热液喷口系统,即使是在冰冻的海洋中,也有可能形成RNA,甚至简单的生物。(科学之家,译审/编辑 Mignon)

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