中國科學(xué)家最新研究成果進(jìn)一步揭示地球生命或起源于“熱泉”

作者：史湘綺 李傳福

在地球的早期歷史中，生命是如何起源的？這是一個古老而神秘的問題，科學(xué)家們一直在探索。最近，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所的科學(xué)家們領(lǐng)銜的國際團(tuán)隊通過模擬實驗發(fā)現(xiàn)在地球最早期陸地?zé)崛降沫h(huán)境中，鐵硫化物可通過光熱催化作用還原二氧化碳，產(chǎn)生甲醇，從而為地球生命起源的關(guān)鍵代謝途徑提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

這項研究的重要性在于，它為我們理解地球早期生命起源提供了新的方向。在早期地球生命起源的假說中，深海熱液和陸地?zé)崛瞧毡檎J(rèn)為孕育生命的兩種可能環(huán)境。然而，大多數(shù)研究都集中在深海熱液噴口，對陸地?zé)崛难芯肯鄬^少。此次研究團(tuán)隊在實驗室中模擬了早期陸地?zé)崛沫h(huán)境，包括80至120攝氏度的高溫、強紫外光照射，以及富含二氧化碳、氫氣、鐵硫化物的熱泉噴口環(huán)境。實驗結(jié)果顯示，鐵硫化物在這種環(huán)境下能起到催化作用，促進(jìn)二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)榧状肌?/p>

甲醇的產(chǎn)生是一個重要的發(fā)現(xiàn)，因為它可能通過進(jìn)一步的催化轉(zhuǎn)化為最古老代謝途徑所需的甲基，為生命起源奠定基礎(chǔ)。這一過程展示了在早期地球陸地?zé)崛?，鐵硫化物如何將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機分子，并進(jìn)一步為生命起源提供原材料。這一發(fā)現(xiàn)不僅為探索生命起源提供了新的方向，也為未來尋找地外熱泉環(huán)境下的生命提供了依據(jù)。

陸地?zé)崛c深海熱液噴口相比，具有獨特的優(yōu)勢。陸地?zé)崛軌蚪佑|到陽光，為光熱催化反應(yīng)提供了動力來源。此外，陸地?zé)崛缓F、硫、二氧化硅等礦物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)，并具備干濕循環(huán)過程，為生命起源提供了重要的化學(xué)基礎(chǔ)。這些條件共同作用，可能促進(jìn)了有機分子的合成和聚合，為生命的誕生創(chuàng)造了理想的條件。

研究團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)，鐵硫化物在特定溫度和常壓下可催化氫氣驅(qū)動的二氧化碳還原反應(yīng)，并用氣相色譜儀對生成的產(chǎn)物甲醇進(jìn)行了定量測定。特別是摻錳的鐵硫化物在120℃的反應(yīng)條件下表現(xiàn)出顯著的催化效果，而且在紫外-可見光和增強紫外光照射下，其催化活性進(jìn)一步增強。這表明，光能可能在這一反應(yīng)中發(fā)揮了激發(fā)作用，促進(jìn)了化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。研究團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)，水蒸氣的引入可進(jìn)一步提升反應(yīng)活性，這提示陸地?zé)崛羝麌娍诳赡苁窃缙诘厍蚍敲赣袡C合成的關(guān)鍵場所。

這項研究的意義不僅在于它為我們提供了生命起源的新線索，而且在于它可能改變我們對生命起源環(huán)境的理解。鐵硫化物的發(fā)現(xiàn)，特別是其在光熱催化作用下將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇的能力，為我們打開了探索生命起源的新窗口。這一發(fā)現(xiàn)不僅對地球早期生命的起源研究具有重要意義，也為尋找地外生命提供了新的理論基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們對生命起源的理解將會越來越深入，揭開生命起源之謎的那一天也許并不遙遠(yuǎn)。