科学家们重现了可能激发生命的古老化学反应

地球上的生命可能始于温暖的水下“化学花园”，富含氢和铁。来自德国的研究人员现在已经在一个小瓶中模拟了这种环境，发现今天生活在深海中的古老生命形式可以在这些原始条件下茁壮成长。

它难以想象生活是如何开始的在我们的星球上。在当今的生态系统中，生命与自身紧密相连，很少有生物直接依靠地球的原材料生活。这种情况一直持续非常，非常长的时间。

但是否则就没有生命的星球将不得不凑合着用矿物环境不得不提供.有几乎没有氧气和无光合作用.正如您在下面的视频中看到的那样，一些深海生物仍然以这种方式生活，在没有阳光照射的深处的热液喷口上生存。

当氢从地核喷出时，深海微生物从氢中借用电子，遵循一个配方比他们用来进行治疗的基因更古老，称为乙酰辅酶 A 通路。这是碳固定– 将无机碳加工成有机化合物 – 无需酶即可重新产生。

但是，当这个食谱第一次写出来时，在地球的早期，海水中溶解的铁比今天多得多。由德国慕尼黑路德维希·马克西米利安大学（Ludwig Maximilian University of Munich）的地球化学家凡妮莎·赫尔姆布雷希特（Vanessa Helmbrecht）领导的一个团队希望通过在实验室中模拟这些古老的海洋条件来测试这种溶解的铁会产生多大的不同。

“地质记录中富含热液硫化铁的矿床的古老发现可以追溯到太古宙早期（4 至 36 亿年前），并表现出化石特征，被解释为地球上最古老的生命特征，”该团队写在他们描述实验的论文中。

“然而，非生物 H 之间的联系₂[二氢] 模拟 [原始] 热液系统和早期生命的硫化铁化学园中的产量很少。

目古细菌,Methanocaldococcus jannaschii被选为这些模拟的测试对象。它是首次收集来自墨西哥西海岸的热液喷口，在那里，它使用乙酰辅酶 A 途径，依靠二氧化碳和氢气作为其主要能源。

“非生物 H₂是一个潜在的重要电子供体和 CO₂作为第一批细胞的关键电子受体，“该团队解释.“使用 H₂- CO 的依赖性还原乙酰辅酶 A 通路₂固定是保留了第一次新陈代谢痕迹的现代代表。

进行的实验M. jannaschii 詹纳斯奇放入深海热液喷口的微型版本中，整齐地装在一个玻璃瓶中。通过将硫化液注入不含溶解氧的水中，它们形成了黑色沉淀物，并在 5-10 分钟内长成烟囱结构。

在高温下，这个微观世界中的铁和硫形成了硫化铁矿物麦基纳维特（FeS） 和灰石（铁₃S₄).当硫化铁水合时，H₂发布。

虽然与它的现代住宅截然不同，M. jannaschii 詹纳斯奇在这个陌生的环境中茁壮成长。

“一开始，我们预计只会有轻微的增长，因为我们没有添加任何额外的营养物质，维生素，或将金属追溯到实验中，“Helmbrecht说.“除了过度表达乙酰辅酶 A 代谢的一些基因外，古细菌实际上呈指数级增长。”

这M. jannaschii 詹纳斯奇细胞往往挂在麦基纳维特颗粒旁边，这个场景很像化石标本中发现的一些最早的生命痕迹。科学家们认为，这些化学花园为地球上第一批微生物提供了燃料。

这证明乙酰辅酶 A 代谢的配方来自地球生命可能已经点燃了第一批火花的极端和能量受限的环境中。

“我们的研究指出，麦基纳维特和灰石化学园是生命的潜在孵化场，理论上可以支持第一批代谢细胞的持续进化的原始环境，”作者结束.

该研究发表在自然生态与进化.

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