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极端环境与生命起源

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极端环境与生命起源

发布日期:2018-06-01 作者: 点击:

跟着科技的前进,人类关于地球生命来源的探究在不断深入。上世纪五十年代著名的米勒试验标明,即便在地球外表自然环境中,非生命物质经过化学作用能够产生出多种有机物和生物分子。并且科学家也成功地将有机小分子复组成有机大分子,而在有机分子组成生命体细胞的试验中至今还没有获得实质性的发展。但与此同?#20445;?#31185;学家在探究极点环境中的生命现象获得了打破。上世纪七十年代,美国“阿尔文号”深潜艇二次深潜至东太平洋加拉帕戈斯群岛邻近海底深处发现了黑烟囱和热液生物群(图1),震惊了国际,大大拓宽了科学界对极点环境下的生命认识。

  深海黑烟囱和热液生物群的发现不仅标明地球上除了有光生物链外,还存在着另一类生命体系,它们无需光合作用,无需以植物作为食物链的根底。在深海漆黑、酷热的环境下,地热能替代了太阳能,靠彻底不同的化学组成有机质的方法来保持生命活动,硫细菌等微生物就是漆黑国际食物链体系的根底。

  更有意思的是,深海黑烟囱为生命来源的研讨开辟了新途径。由于深海热?#21495;?#21475;微生物生存环境与地球构成前期的环境十分类似,具有高温、高压,含有丰厚的还原性物质等特色。并且,热液口有着最大的温度、pH 和Eh梯度。古生物研讨也标明,在澳大利亚西部约35亿年硅质燧石中发现了形似丝状?#26029;?#33740;的微体化石,而碳、硫同位素测验标明,那时现已有?#23545;濉?#36824;原硫细菌等构成的原始生物圈。

  科学家们由此提出了生命有可能来源于热液环境的假说。以为开始的生物有机质的组成和生命的呈现有可能就在热?#21495;?#21475;邻近发作。热液的温度、电位、pH梯度,喷出物中的CO、NH3、H2,FeS、NiS对生命的呈现起了催化作用。

  现在已知,生命存活需求三个要素:液态水、能量以及必要的化学成分(碳、氢、氧、氮、磷和硫)。而这样的条件,近年来,也在人类探究的外星体上有了重大打破。

  新哈勃太空望远镜在长时间的对木卫二欧罗巴的观察使命中,于 2016 年拍?#38556;?#20102;一张木卫二星球外表疑似呈现羽流的相片,偶然的是,这张相片中羽流呈现的地址与 2014 年它拍下的另一张木卫二外表羽流的相片彻底一致。这意味着木卫二上呈现的羽流可能?#19988;?#20010;实在发作的现象。相同现象也在土卫二发现。

  “卡西尼号?#20445;?#19968;台履?#24515;?#26143;邻近探究使命近十三年的探测器成功地在土卫二外表完成了羽流的取样。科学家们对样品进行剖析后发现,土卫二外表冰层下的海洋中存在着氢气。这意味着假如这冰下海洋中存在着生物——至少是微生物,那?#27492;?#20204;就能够经过将氢气和水中的二氧化碳结合来获得能量。

  不久前,《科学》杂志报导,科学家依据“卡西尼号”探测器的数据发现,?#24052;?#21355;二”星球有一个遍及全球的海洋,在其海洋深处还存在热?#21495;?#27849;活动。与地球上的深海热泉类似,这些热?#21495;?#27849;将有可能为利用化学能生存的细菌供给食物,然后支撑起一个繁盛的海底生态体系。因而,?#24052;?#21355;二”很可能现已为生命的存在供给了合适的舞台(图2)。

  那么,风趣的疑问是,深海微生物是不是还保留着地球上或许地外星球生命来源的踪影?有否可能供给行星之间生命漂移的可能机制?

  科学家经过天体化学研?#22336;?#29616;,太空中存在很多有机分子,如氨基酸、嘌呤、嘧啶等生物化学分子,以及醇、醛、有机酸和腈类分子。小天体含有碳基分子和水。约70%C型小行星含有5-10%碳、氮和水。碳?#35797;?#30707;(如Murchison陨石)已发现60多种有机化合物。

  别的,科学家发现,在地球上一切生物体中只要左旋氨基酸。富含碳的小行星(C型)陨石中发现了氨基酸异?#24433;?#37240;,绝大多数也以左旋形状存在。前期地球曾被很多含有左旋氨基酸的陨石碰击,这些氨基酸最终促成生命的呈现。“左旋生命”可能来自于太空。

  近年来,国外科学家经过试验模仿标明,彗星带着的?#28909;?#27688;基酸等构成生命的元素在剧烈的碰击进程中依然完好无?#20445;?#25110;许在其他恶劣的环境中也能够保存下来,这些生命的拼图在彗星等天体的“轰炸”下逐步搭建起来,并可能导致了原始生命痕迹的呈现。

  明显,这对生命来源和地外生命的探究打开了一个新的思路,也就是地球前期大规模的陨石碰击对前生命进化的化学进程可能起了重要作用,陨石或彗星等天体带来的有机分子可能参与地球原始生命的来源

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