最近，NASA扮演了一回“上帝”的角色——他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室的原始海洋環(huán)境中，重現(xiàn)了40億年前海洋深處形成生命成分的過程。
NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的天體生物學(xué)家巴什一直致力于研究地球上生命的起源。你可能要問，一家航天機(jī)構(gòu)為什么要不務(wù)正業(yè)去研究這個(gè)?別忘了，尋找外星人也是人類航天行業(yè)的任務(wù)，搞清楚生物起源或許對(duì)此有所幫助。目前，他們的研究主題是生命的組成部分如何在海底熱液噴口中形成?
（NASA模擬“黑煙囪”，圖片來源于NASA官網(wǎng)）
為了在實(shí)驗(yàn)室中再造熱液噴口，研究小組用模擬地球原始海洋的混合物填充燒杯，制造了他們自己的微型海底，這片“海洋”就是氨基酸的溫床。氨基酸是已知生命的必需物質(zhì)，如同樂高積木一樣，氨基酸相互作用形成蛋白質(zhì)，構(gòu)成所有生物。
“細(xì)胞成型之前，生命在只有有機(jī)物和礦物質(zhì)的情況下能進(jìn)化到什么程度，理解這一點(diǎn)對(duì)了解生命可能存在的環(huán)境至關(guān)重要?！罢f這話的是研究第一作者巴奇(Barge)。他還稱：“研究諸如大氣、海洋和噴口中的礦物質(zhì)等物質(zhì)對(duì)地球的影響，同樣可以幫助你了解類似情況發(fā)生在另一個(gè)星球上的可能性有多大?！?/p>
海床上存在不少地殼裂縫，海水沿裂隙向下滲流，受巖漿熱源的加熱，再集中向上流動(dòng)，并噴發(fā)，就形成了深海熱液噴口，由于噴發(fā)物質(zhì)散開時(shí)如同煙霧，熱液噴口也被稱為“煙囪”，取決于物質(zhì)成分，“煙囪”也有“黑煙囪”、“白煙囪”等區(qū)別。
過去，深海環(huán)境一直被認(rèn)為是生命的禁區(qū)，因?yàn)槿狈κ澄飦碓?。然而，煙囪的發(fā)現(xiàn)改變了這一觀點(diǎn)?？蒲腥藛T在世界各地深海底黑煙囪噴口周圍，發(fā)現(xiàn)繁榮的生物群落。其中，黑煙囪周圍高溫環(huán)境廣泛存在古菌，基因組測(cè)序表明，它們就是古老生命的孑遺，是靠近生命源頭的共同祖先。早期生命的祖先可能就是嗜熱微生物，這一理論目前已被科學(xué)界廣泛接受
這些煙囪與周圍的海水相互作用，創(chuàng)造了一個(gè)不斷變化的環(huán)境，這是生命起源和進(jìn)化所必需的。在這個(gè)黑暗而溫暖的環(huán)境中，所有能量皆來源于地球的化學(xué)能，這可能是在遠(yuǎn)離太陽熱量星球上，生命形成的關(guān)鍵。
“既然地球上存在熱液噴口，其他行星上可能也會(huì)存在類似反應(yīng)，”同一實(shí)驗(yàn)室的弗洛雷斯(Erika Flores)說。
巴什和弗洛雷斯在實(shí)驗(yàn)中還原了早期地球海洋中常見的成分。他們將水、礦物質(zhì)、丙酮酸和氨的“前體”分子結(jié)合在一起，這是氨基酸形成的必經(jīng)步驟。接著，他們將溶液加熱到與熱液噴口差不多的70℃，調(diào)整pH值至相似的堿性環(huán)境，還從混合物中除去了氧氣，因?yàn)榕c今天不同，早期地球海洋只有很少氧氣。
在實(shí)驗(yàn)中，俗稱“綠銹”的氫氧化銅扮演了主角，因?yàn)檫@種物質(zhì)在早期的地球上非常豐富。綠銹與注入溶液中的少量氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氨基酸丙氨酸和-羥基乳酸。羥基酸是氨基酸反應(yīng)的副產(chǎn)品，但一些科學(xué)家認(rèn)為它們也可以結(jié)合形成更復(fù)雜的有機(jī)分子，產(chǎn)生生命。
同時(shí)，現(xiàn)有的研究已經(jīng)證明，在早期地球環(huán)境下，只需要簡(jiǎn)單的反應(yīng)，就可以在溫和的海底生成氨基酸和-羥基酸。換句話說，未來人類探測(cè)器可以按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)去探索外星球。例如，木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二和土星的衛(wèi)星恩克拉多斯都可能在冰殼下存在熱液噴口環(huán)境。
目前，這項(xiàng)研究已經(jīng)觀察到第1個(gè)由類似熱液噴口環(huán)境驅(qū)動(dòng)的有機(jī)反應(yīng)，巴奇和她的團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)研究，以期找到更多的生命成分，創(chuàng)造出更復(fù)雜的分子，一步一步沿著生命的鏈條往上爬。
這條路線對(duì)于研究太陽系內(nèi)外可能存在的生物宜居環(huán)境非常重要?！拔覀冞€沒有其他地方有生命存在的確鑿證據(jù)，”巴奇說，“但了解生命起源所需的條件，有助于縮小我們的搜尋范圍。”
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