新模型揭示了生命的起源

研究揭示了当生命被认为已经出现时地球特征的线索。

大约4亿年前，地球上生命的最初迹象以微生物的形式出现。虽然科学家们仍在确定这些微生物出现的确切时间和方式，但很明显，生命的出现与早期地球的化学和物理特征错综复杂地交织在一起。

“有理由怀疑，如果我们星球的早期化学特性不同，生命可能会以不同的方式开始 - 或者根本不开始，”罗切斯特大学的达斯汀特雷尔说。

但是数十亿年前的地球是什么样子的，哪些特征可能帮助生命形成?在发表在《科学》杂志上的一篇论文中，科罗拉多大学博尔德分校的Trail和Thomas McCollom揭示了寻找答案的关键信息。美国国家科学基金会支持的研究对发现生命的起源和在其他星球上寻找生命具有重要意义。

“我们现在正处于一个激动人心的时刻，人类正在其他行星和卫星以及其他行星系统上寻找生命，”特雷尔说。

“但我们仍然不知道生命是如何开始的，甚至是什么时候在我们自己的星球上开始的。像我们这样的研究有助于确定可能支持生命出现的特定条件和化学途径，这肯定会成为寻找地球以外生命的重要因素。

对生命及其起源的研究涉及基因组学，蛋白质组学和金属组学，探索金属在执行细胞功能中的重要作用。随着生命的进化，对某些金属的需求发生了变化，但特雷尔和麦科洛姆想要确定数十亿年前微生物首次出现时可能有哪些金属可用。

他们研究了数十亿年前岩石圈(地球外层，包括地壳和上地幔)中流体的组成和特征。这些岩石圈流体是在地球内部和可能形成微生物生命的外部热液池之间运输岩石和矿物溶解部分的关键途径。

研究人员对模型模拟所显示的内容感到惊讶。例如，许多生命起源研究人员认为铜是化学中可能导致生命的成分。但Trail和McCollom没有发现证据表明在他们的分析限制下铜会很丰富。

他们测试的一种可能具有高浓度的金属是锰。虽然在生命起源场景中很少考虑锰，但锰有助于身体形成骨骼并协助酶分解碳水化合物和胆固醇。

“我们的研究表明，像锰这样的金属可能是'固体'地球和地球表面新兴生物系统之间的重要联系，”特雷尔说。

NSF地球科学部项目主任贾斯汀劳伦斯补充说：“这项研究标志着我们对早期地球的基本理解取得了重要进展。与现代系统和锰等元素的联系可能有助于新兴的地质健康领域。

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