新模型揭示了地球生命的起源
作者:熱點 來源:焦點 瀏覽: 【大 中 小】 發布時間:2025-12-09 19:57:27 評論數:
新模型揭示了地球生命的起源(Image attribution: Quartz-pebble metaconglomerate (Jack Hills Quartzite, Archean, 2.65 to 3.05 Ga; Jack Hills, Western Australia) 2 by James St. John is licensed under CC BY 2.0)
（神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by Lindsey Valich, University of Rochester）：大約40億年前，生命的示地最初跡象以微生物的形式出現在地球上。雖然科學家們仍在確定這些微生物出現的球生起源確切時間和方式，但很明顯，新模型揭生命的示地出現與早期地球的化學和物理特征錯綜復雜地交織在一起。
“有理由懷疑，球生起源如果我們星球的新模型揭早期化學特征不同，生命可能會以不同的示地方式開始，或者根本不會開始，球生起源”羅切斯特大學地球和環境科學副教授達斯汀·特雷爾說。新模型揭
但是示地幾十億年前的地球是什么樣的，什么樣的球生起源特征可能有助于生命的形成？在《科學》雜志上發表的一篇論文中，特雷爾和科羅拉多大學博爾德分校的新模型揭副研究員托馬斯·麥科洛姆揭示了尋找答案的關鍵信息。這項研究不僅對發現生命的示地起源，而且對尋找其他星球上的球生起源生命都有重要意義。
“我們現在正處于一個激動人心的時代，人類正在其他行星和衛星以及其他行星系統中尋找生命，”特雷爾說。“但是我們仍然不知道生命是如何——甚至是何時——在我們自己的星球上開始的。像我們這樣的研究有助于確定可能支持生命出現的特定條件和化學途徑，這項工作肯定會在尋找我們星球以外的生命方面發揮重要作用。”
金屬在生命出現中的重要性
對生命及其起源的研究通常涉及多種學科，包括基因組學，對基因及其功能的研究；蛋白質組學，對蛋白質的研究；以及一個名為金屬組學的新興領域，該領域探索金屬在執行細胞功能中的重要作用。隨著生命的進化，對某些金屬的需求發生了變化，但Trail和McCollom想確定在數十億年前微生物首次出現時可能有哪些金屬可用。
“當對不同的生命起源場景提出假設時，科學家們通常假設所有的金屬都是可用的，因為沒有研究為地球歷史最早時期的流體金屬濃度提供地質學上的有力約束，”特雷爾說。
為了解決這個缺點，Trail和McCollom研究了幾十億年前巖石圈(地球外層，包括地殼和上地幔)中流體的組成和特征。這些巖石圈流體是在地球內部和微生物生命可能形成的外部熱液池之間運輸巖石和礦物溶解部分的關鍵途徑。雖然研究人員無法直接測量數十億年前存在的金屬，但通過確定流體的屬性，他們可以推斷出在地球上出現生命時，哪些金屬以及金屬的濃度可能在地球內部和外部之間轉移。
十億年前的礦物中的線索
數十億年前的巖石和礦物通常是了解地球早期歷史的唯一直接來源。這是因為巖石和礦物在形成時就鎖定了地球的組成信息。
研究人員進行了高壓高溫實驗，并將這些結果應用于早期地球鋯石，一種在西澳大利亞收集的堅固類型的礦物，以確定數十億年前巖石圈流體的氧壓、氯含量和溫度。然后他們將這些信息輸入計算機模型。這些模型使他們能夠模擬巖石圈流體的特性，進而模擬哪些金屬可能通過流體到達地球表面的熱液池。
理解生命是如何起源的
研究人員對模型模擬顯示的結果感到驚訝。例如，許多生命起源研究人員認為銅是可能導致生命的化學成分。但是Trail和McCollom在他們的分析中沒有發現證據表明銅在限制條件下會很豐富。
他們測試的一種高濃度金屬是錳。雖然在生命起源的場景中很少被考慮，但今天錳幫助身體形成骨骼，并協助酶分解碳水化合物和膽固醇。
“我們的研究表明，像錳這樣的金屬可能是‘固體’地球和地球表面新興生物系統之間的重要聯系，”特雷爾說。
特雷爾說，這項研究將幫助研究生命起源的科學家在他們的實驗和模型中輸入更多具體的數據。
"根據這些信息設計的實驗將有助于更好地理解生命的起源。"