最早的細(xì)胞可能是從海底的溫泉中冒出來(lái)的

我們?nèi)匀徊恢赖厍蛏系纳侨绾伍_(kāi)始的超過(guò) 35 億年前,但一項(xiàng)新的研究支持了這樣一種觀點(diǎn),即我們最早祖先的重要成分來(lái)自涉及古代熱液噴口的反應(yīng)。

單元格最明顯的特征之一是脂肪膜它劃定了一個(gè)邊界,將生物化學(xué)集中在內(nèi)部,并將其與外部的混沌分開(kāi)。

通過(guò)在模擬的古代海水中混合氫、碳酸氫鹽和富含鐵的磁鐵礦,英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的一組研究人員發(fā)現(xiàn)它們可以形成一系列有機(jī)分子,包括一組長(zhǎng)鏈脂肪酸。

研究人員寫(xiě)道,這些長(zhǎng)鏈脂肪酸是形成地球上最早細(xì)胞膜的“有力候選者”,但它們本身的起源仍然籠罩在神秘之中。

“生命起源的核心是細(xì)胞隔室,這對(duì)于將內(nèi)部化學(xué)與外部環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)至關(guān)重要,”說(shuō)主要作者Graham Purvis,杜倫大學(xué)博士后研究員。

“這些隔間通過(guò)濃縮化學(xué)物質(zhì)和促進(jìn)能量產(chǎn)生來(lái)促進(jìn)維持生命的反應(yīng),”他增加,“有可能成為生命最早時(shí)刻的基石。

熱液噴口被廣泛認(rèn)為是最早時(shí)刻的可能環(huán)境,因?yàn)樗鼈兪欠巧锇l(fā)生所必需的熱量和化學(xué)成分的關(guān)鍵組合。

大洋中脊熱液噴口處的黑煙熏者。(圖片:NOAA)

研究人員在實(shí)驗(yàn)室中重建了地球原始海洋的關(guān)鍵化學(xué)特征,以及旨在模仿某些類型的熱液噴口流出的熱堿性水。

他們將這些富氫流體與一氧化碳混合2-富含磁鐵礦的海水,磁鐵礦是一種富含鐵的礦物,當(dāng)時(shí)地球上已經(jīng)存在。

所得脂肪酸的長(zhǎng)度可達(dá) 18 個(gè)碳原子,具有具有親水性(吸水性)或疏水性(拒水性)的獨(dú)立區(qū)域,使它們能夠在水生環(huán)境中自然形成有機(jī)“口袋”。

作者解釋說(shuō),一旦古代熱液噴口周圍的條件產(chǎn)生了形成細(xì)胞膜所需的脂肪酸,這些膜就可能被卷入更廣泛的生化傳奇中,最終為地球增添了生命。

雖然我們?nèi)匀粵](méi)有關(guān)于那部古代戲劇如何展開(kāi)的細(xì)節(jié),但像這樣的研究可以大大有助于拼圖拼湊在一起。

細(xì)胞膜的出現(xiàn)是地球歷史上一個(gè)具有里程碑意義的事件,盡管存在許多揮之不去的問(wèn)題,但這提供了一個(gè)令人信服的重演,說(shuō)明它是如何發(fā)生的。

“我們認(rèn)為這項(xiàng)研究可能為生命如何起源于我們的星球邁出了第一步。說(shuō)喬恩·特林(Jon Telling),紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的生物化學(xué)家。

“我們實(shí)驗(yàn)室的研究現(xiàn)在繼續(xù)確定第二個(gè)關(guān)鍵步驟,”他補(bǔ)充道,并進(jìn)一步闡明了“第一個(gè)潛在的'原型細(xì)胞',這些細(xì)胞繼續(xù)形成第一個(gè)細(xì)胞生命。

除了對(duì)理解我們星球上生命的影響外,研究人員指出,類似的膜形成反應(yīng)可能仍然發(fā)生在一些外星海洋中,例如那些冰冷的衛(wèi)星,如歐羅巴恩克拉多斯.

該研究發(fā)表在通信、地球與環(huán)境.

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