研究揭示了古代温泉中潜在的生命起源 _生命

与对照相比，水热反应后磁铁矿的总离子色谱图。将磁铁矿与HCO3和H2在90°C和16 bar总压下反应16 h获得的三个重复总离子色谱图之一与对照进行比较。(a)使用带有H2和碳酸氢盐的磁铁矿产生的有机分子。(b)使用磁铁矿和H2的对照样品,( c)使用石英和H2和碳酸氢盐的对照样品,( d)使用石英和H2的对照样品。b由(A)中虚线框界定的色谱区域的放大。信噪比< 5:1或与NIST20库的反向匹配系数< 65.0的峰未被标记(从NIST20库获得的峰身份的补充数据3) 。鸣谢:通信地球与环境(2024) 。DOI: 10.1038/s43247-023-01196-4
据纽卡斯尔大学：纽卡斯尔大学的研究转向古老的温泉来探索地球上生命的起源。
研究小组调查了35亿多年前地球上第一个生命系统是如何从惰性地质材料中出现的。纽卡斯尔大学的科学家发现，在模拟相对温和的热液喷口的条件下，混合氢、碳酸氢盐和富含铁的磁铁矿，会形成一系列有机分子，最明显的是包括长度长达18个碳原子的脂肪酸。
他们的发现发表在《通信地球与环境》杂志上，潜在地揭示了产生生命所需的一些关键分子是如何由无机化学物质制成的，这对于理解数十亿年前地球上生命如何形成的关键一步至关重要。
他们的结果可能为形成古老细胞膜的有机分子提供了一个合理的起源，这些有机分子可能是原始地球上早期生物化学过程选择性选择的。
生命早期的脂肪酸
脂肪酸是长的有机分子，具有吸引和排斥水的区域，这些区域会在水中自动形成类似细胞的隔间，正是这些类型的分子可能形成了第一个细胞膜。然而，尽管这些脂肪酸很重要，但在生命的早期阶段，它们是从哪里来的还不确定。
一种想法是，它们可能形成于热液喷口，那里的热水与来自水下喷口的富含氢的流体混合，与含有二氧化碳的海水混合。
该小组在他们的实验室中复制了早期地球海洋中发现的化学环境的关键方面，以及来自某些类型的热液喷口周围的热碱性水的混合。他们发现，当富含氢的热流体与富含二氧化碳的水在早期地球上存在的铁基矿物质的存在下混合时，它创造了形成原始细胞膜所需的分子类型。
主要作者Graham Purvis博士在纽卡斯尔大学进行了这项研究，目前是杜伦大学的博士后研究助理。
他说， “生命起源的核心是细胞隔间，对于将内部化学物质与外部环境隔离至关重要。这些隔间有助于通过集中化学物质和促进能量产生来促进维持生命的反应，有可能成为生命最初时刻的基石。”
“结果表明，来自碱性热液喷口的富氢流体与含铁矿物上的富碳酸氢根水的会聚，可能在生命的最初阶段沉淀了早期细胞的基本膜。”
“这个过程可能产生了多种多样的膜类型，有些可能在生命最初开始时充当生命的摇篮。此外，这种转化过程可能有助于陨石元素成分中特定酸的形成。”
首席研究员Jon Telling博士是自然环境科学学院生物地球化学的读者，他补充说:“我们认为这项研究可能为生命如何起源于我们的星球提供了第一步。我们实验室的研究现在继续确定第二个关键步骤:这些最初“粘”在矿物表面的有机分子如何脱离，形成球形膜限制的细胞样隔间；第一批潜在的‘原始细胞’形成了第一个细胞生命。”
有趣的是，研究人员还提出，类似的造膜反应仍可能发生在今天太阳系冰卫星表面下的海洋中。这提高了在这些遥远的世界中存在替代生命起源的可能性。