-我们从何而来,地球上的生命是如何产生的,千百人苦心思考,总有一个令人信服的答案。上帝和上帝创造了什么,外星人深入研究没有答案,上帝和上帝创造了人,那么谁创造了上帝和上帝呢?至于外星人,深究之下永无止境。随着科学技术的进步,世界各地科学家的不解努力,利用现代先进的科学仪器,按照科学的方法扣除思路,逐步实现生物化学中的重大发现,逐步接近问题。最后,锁定生命起源于远离时代深海的多孔石头。中间发生了什么事?在这个过程中,有许多精彩的故事可能会吸引感兴趣的朋友。以下作者将从以下几个方面逐一向您介绍:《无始汤的故事》、《黑烟囱的故事》、《白烟囱的故事》、《神奇的三羧酸循环》
元始汤的故事及其争论
/953年诺贝尔奖得主哈罗德·尤里的实验室,博士生特坦利和米勒做了一个试验,将水和氨、甲烷和乳气放入一个大玻璃烧杯中,然后将电火花放入这个混合物中模拟闪电。然后是等待,分别在几天、几周、几个月后不断分析,最后出现了自己的野性想象。种氨基酸是蛋白质的组成部分,得到了一堆几乎神秘的有机分子混合物。这是最具象征意义的生命分裂汤,事实上,生命的起源已经成为一个简单的问题,米勒给一个困难和简单的温合物通电,生命的基本组成部分诞生了,这个想法反映了当时的时代精神。因此,在《时代》周刊的封面上,这一科学实验得到了史元前例的曝光。然而,随着隋朝时间的流逝,元始汤的假设逐渐失宠。科学家们分析了古代的岩石,发现地球从未被甲烷、氨和氢填满过古代的大气层。在古代,时代充满了二氧化碳和氮,给二氧化碳和氮充电;:几乎没有氨基酸能获得有机分子。原始汤是一种玩物,它的声誉跌到了每一个底部。但其意义仅限于证明有机分子可以在实验室中通过相对简单的步骤生成,从而开始合成生命基础物质。接下来,天体生物学家似乎拯救了被否认的原始汤,他们在太空中检测到了大量的有机分子。几乎所有的小天体都由脏冰和有机分子组成,其食基酸阵列与原汤非常相似。这一惊人的事实提供了原始汤可能从外太里送来的可能性。人们认为小行星撞上地球后,大多数有机分子都会消失,但不能排除偶尔会有幸运的活体。很有可能装满几锅汤。”。直到现在,这一观点仍然受到天体生物学家的喜爱和保持。他们认为在自然环境中复制一锅好汤,形成复杂的多聚物,最终操纵其他分子形成复杂的蛋白质或细胞。生命可以在时间之外诞生,但热力学家否认了这一观点。关键是原始汤是死汤,没有动力继续反应。没有动力,为什么会形成复杂的多聚物,缺乏白质的形成量,脂质多糖,尤其是RNA和DNA的能量,一般来说是拿走汽车发动机,不可能指望调节计标机来完成驾驶。正是这种观点将人们几十年来对原汤的关注转移回了对现实生活的关注:,起源。地球早期环境必须从研究入手。
比如黑烟囱的故事
20世纪70年代,人类不断探索字宙,探索地球深海。美国海军深潜器“阿尔文号”降落在深海加拉帕戈斯的大裂谷中,寻找产生暖水柱的海底热浪口。我惊讶地看到,在黑暗的裂谷底部有一座像黑烟囱一样的摩天大楼,周围有丰富的生命。巨大的管状蠕虫,两米长的盘状蛤蜊和台湾贝类,数量丰富。人们研究了黑烟囱喷出的所谓烟雾,不是真正的烟雾,而是地壳深处岩浆熔炉上升的燃烧金属硫化物,温度高达400℃,接近醋的酸度。粗硫、硫化氢组或腐臭的硫铁矿在广阔的冷果海中逐渐聚集成烟囱状。生活在热泉口的生物之所以繁荣,是因为硫细菌可以从富含硫化氢和二氧化碳的温暖矿物质中提取氢,连接到二氧化碳产生有机质,产生氧气和硫化氢反应产生水和硫单质•。这种反应发生在泉口和'海水之间
•,只有同时接触这两个动态不稳定重叠世界的细菌才能完成义务。一些生活在泉口的动物以细菌为生(热泉虾)、有些人体内培养细菌,形成巨大的管状蠕虫等体内农场。它甚至不需要消化道。只有成群的细菌才能生存
没过多久,热泉口的环境就被研究了生命起源'物
科学家们注意到,华盛顿大学西志图分校最早的海洋学家约翰·巴罗斯是其中之一。他认为热泉口解决了原汤中的许多问题,最明显的问题是热力学问题。在不断喷发的黑烟囱里,没有什么是平衡的_,德国化学家甘特·瓦西特·肖瑟。想象一套生命,
.起源试验方案。他选择了一氧化碳作为一种更活跃的反应中间体,这也存在于酸性热泉口。在实验室里,他和同事们把许多缓慢的有机反应和各种不同的硫铁矿物放在一起,发现硫化物具有惊人的催化能力。经过反复试验,他们提出了一套强有力的论证,推翻了几十年来其他生命起源的观点,认为生命诞生在黑烟囱的地狱环境中。一氧化碳和硫化亚铁这两种有毒气体和愚人金这两种意想不到的材料反应
许多科柴家对西特肖瑟给出的图片表示怀疑。关键是实验室与现实环境之间存在巨大差距。人们根据他提出的实验计划进行了重复实验,但都没有成功。后来,他们发现他之前建议的实验是在碱性条件下实现的,黑色婚姻烟囱周围的l环境呈西酸性,黑色烟囱表面光滑,不可能聚集成高浓度的有机物,至于溶解在海水中的有机物,很难遇到像RNA和DNA这样的多聚物。黑烟肉周国可以适合一些生物生活,但不太可能在其中诞生,至少有温度、浓度和酸碱环境之间的问题。
白烟囱的故事。
20世纪80年代中叶,麦克·罗素在爱尔兰泰纳村发现了35亿年前的碱性泉口化石。通过用电子显微镜观察切片,发现岩石呈多孔状。这些小空腔的大小与细胞的生命非常接近直径;一毫米,相互连接,形成迷宫样网络。因此,他猜测类似矿物。
当碱性热液和酸性海水混合时,细胞可能会形成。很快,他在实验室混合了碱和酸液,得到了类似的多孔岩石结构。罗素在一篇关于1988年自然的论文中指出,碱牲热泉口的环境应该足以成为生命的理想摇篮。这些空腔由方硫铁矿组成,具有催化矿物细胞的功能,提供了一种天然的有机分子聚集方式。1994年,罗素和他的同事在一篇论文中提出;生命来自生长的硫化铁泡沫聚合物,其中含有高度还原的碱性热泉口溶液。四十亿年前,这些小气泡位于富硫海底热泉口,与海洋扩张中心有一段距离,由水压形成。这个措辞很有远见,因为当时人们从来没有发现过活着的深海碱性泉口,直到几千年前,“亚特兰蒂斯”深海探测器上的科学家们偶尔会在大西洋中眷l5om——也叫亚特兰蒂斯山的水中山中/发现这样的热泉口,成片纤细的碳酸盐白色石柱伸向潦草的海水,就像一座精致的白色无烟塔。石化的手指总是指向天空。有些仍然沉默,有些仍然活跃。白色烟囱腔内有成群的细菌,动物的多样性不亚于黑色烟囱。研究发现,它们是在水压和温暖地幔的相互作用下,在新暴露的地面上慢慢接触海水,形成碱性熔柱,呈白色烟囱状。研究发现,它们与海水接触缓慢,在水压和温暖地帘的相互作用下形成碱性熔化柱,呈白色烟囱状。白色烟囱的生命是建筑物在二氧化碳和氢气的直接反应上产生的“古菌”,这是导致真核生命诞生的主要菌种。冷却地慢直接与海水反应,当时非常普遍。早期的地球海洋中到处都是溶解铁,更容易形成由催化硫铁矿组成的墙壁微型空腔的迷宫。同时,白烟囱是一个温暖的碱性环境,地面慢,海水反应持久,不急。就像一个天然的水流反应堆,将相关物质送入催化能力的空腔,并流出和传播生成的生命细菌,那么生命是如何从这个天然反应堆变成神奇的生命因子细菌的呢?三羧酸循环是生物化学领域的核心圣地。
神奇的三羧酸循环
这个循环是诺贝尔奘得主汉斯·克雪布斯在2世纪3o年代在英国谢菲尔德发现的。它是当今所有生命共享代谢的核心。最近的生理医学研究表明,它是细胞生理学和生物化学的核心,几乎影响一切,从衰老到癌症,再到生物能量使用,更令人惊讶的是,三羧酸循环可以反向进行。一般来说,这种循环消耗有机分子(来自食物)输出氢(用于与呼吸中的氧气结合)和二氧化碳:因此,这种循环不仅提供了代谢通道的前体,还提供了氢以ATP的形式储存能量。如果这个循环倒车,它所做的完全相反。它吸入二氧化碳和氢,形成新的有机分子生命的所有基本部分,不再释放能量,而是消耗ATP。只要给.它•提供ATP、二氧化碳使三羧酸循环反向运行?生命的基本部分可以吐出来。在白烟囱里,是什么促进了三羧酸的反向运转?正是热泉口本身,我知道二氧化碳非常稳定,很难与氢反应,但很容易与铁和腺硫形成的酸催化自由基片断反应。这些在热泉口都有,所以说服二氧化碳和氢反应的能量来自泉口的自由基。反应的结果是产生乙酸硫酯,乙酸硫酯与二氧化碳自发反应,释放能量,产生三碳分子丙酮酸。•这个名字使化学家的眼睛明亮,这不是三酸循环的起点之一。接下来只需要几个简单的反应,就不会浪费吹灰之力把我们带到生命代谢的核心三羧酸循环。一旦闯入三羧酸循环大厅,只要稳定的ATP不断供应,这种反向操作就会自动产生生命部件。综上所述,碱性热泉口可以继续产生乙酸硫西酯,不仅是复杂气体,硫铁、镍磷碳等元素不断送入迷宫,混合均匀,成年积累,最终在热的推动下怀孕。细菌和“古菌”只能在显微镜下看到,它们相互吞咽和溶解,产生真核生物。由于酸性海水和碱性热溶液自然形成质子梯度,具有化学渗透性,生命因子细菌源々不断离开热泉口,在不同的环境中发展进化出不同的生良细菌和古镍细胞吞成真核细胞。它是如何进化到世界上丰富多彩的动植菌的?氧气作为一个重要元素起着极其重要的作用,这个问题将在下一篇文章《生命的生存和成长取决于蓝细菌》中详细介绍。
综上所述,地球上所有生命的共同祖先都诞生在碱性和温暖的海底白色烟囱中。它是由矿物细胞组成的岩石迷宫墙。铁硫和镍具有催化能力,由天然质子梯度提供能量。最初的生命是所有多孔石头,产生能量和复杂分子,直到蛋白质和DNA形成。因此,生命是从石头中诞生的,而不是假神话。