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“原始汤”是什么?它是生命起源的证据吗?

理论上讲,研究生命起源最好的证据,是地球上40亿年前的岩石和化石中所包含的信息。

最古老的“原始汤”

发现“原始汤”

理论上讲,研究生命起源最好的证据,是地球上40亿年前的岩石和化石中所包含的信息。然而,历经亿万年的变化,地球早已沧海桑田。随着岁月的变迁,那些岩石和化石也不可避免地缓慢地发生着变化。它们虽然保留了原始的模样,但是我们想要寻找的生命起源信息几乎也所剩无几了。

但是,人类从未放弃寻找生命起源的脚步。有科学家想到,在古老的岩石中,或许封存了与世隔绝数十亿年之久的水。这些水可能从未接触过生命。这就是我们一直在寻找的地球上最古老的“原始汤”,而这一次,是人类有史以来最接近目标的一次。

“原始汤”是什么?它是生命起源的证据吗?

2007年,加拿大多伦多大学的地球化学家芭芭拉·舍伍德和她的团队在蒂明斯市一座铜矿中意外发现了一处“宝藏”。在采矿过程中,一股水流从岩石裂缝中喷薄而出。经过检测,涌出的古水年龄竟然超过了10亿岁。现在,该团队又在另一座矿山中发现了此类情况。这说明,古老的岩石中可能“充斥着”大量类似的时间胶囊,其历史或许可追溯到地球的生命起源时期。

现在,舍伍德团队正在水中寻找古老的生命形式。如果有所发现,这必将是科学史上最重大的发现之一。不过,到目前为止,水中似乎还没有任何生命形式的存在。不过,这也相当令人兴奋,因为这意味着他们发现的水可能和地球生命起源之前的水一模一样。

其实早在10多年前,舍伍德就在加拿大安大略省的一处矿山深处采集过一点这种隐藏颇深的水。在地表之下近2千米的矿藏通道中,她发现一些气体从岩石裂隙中缭绕而出。顺着这些如梦似幻的气体,她顺藤摸瓜发现了一个破裂的孔洞,得到了一滴从破裂孔洞中滴落的小水滴。后续分析显示,这滴小水滴的年龄介于11亿~27亿岁之间。水中夹杂着一股含硫气体的味道,并且,水中还含有甲烷和氢气成分。

虽然小水滴中不含一丝生机,但这充分说明,在地球上的某个角落仍然遗留着一些被生命遗忘或者说生命从未踏足过的“净土”。岩石裂隙中的水已经与世隔绝相当长时间了,它们保留下来的化学构成或许正好反映了地球生命起源之前的情况。当时,或许整个地球上的水都是类似的成分。

“原始汤”是什么?它是生命起源的证据吗?

除了以上两次发现,舍伍德团队还在不断寻找其他古老岩石中存在的“原始汤”。2014年,在美国加州萨克拉门托市举行的一场科学会议上,该团队成员切尔西宣布:他们在加拿大安大略省萨德伯里盆地发现了两座矿山,其中有相当重大的发现。

他们在这两座矿山和之前的矿山发现的一样,都是深入亿万年之久的岩石中进行挖掘才得以发现了“原始汤”。切尔西在距离地表1.3千米和1.7千米处得到了一些古水样本,它看起来和在蒂明斯市矿山发现的古水非常相似。不仅古水中的化学物质相似,而且同位素检测也显示这几滴水滴同样古老,且年龄相近。该团队的进一步分析认为,水样中的惰性气体成分将会提供更精准的年龄数据。

美国普林斯顿大学的塔利斯·斯托特认为,这种“原始汤”来自无生命边缘地带——一个生命或可生存其中,但却没有生命存在的地方。这个被封闭了数十亿年之久的无生命边缘地带,为人类研究生命起源提供了一个非比寻常的机会,同时,也有助于人类探寻其他行星上可能存在的生命形式。

加拿大大学的昂斯托特教授则认为,蒂明斯市和萨德伯里盆地岩石中发现的古水年龄最多不过27亿年,而那时,地球生命早已出现了近10亿年之久。因此,昂斯托特教授并不认同舍伍德科研团队所采集到的古水样本是真正的“原始汤”,但他高度赞同古水的化学构成符合能够诞生生命的要求。

昂斯托特教授说:“从地球化学上来说,这就是我们这颗行星上生命诞生的那种地方,然而我们却看到它孤立于现今的DNA世界之外。”这实在是令人费解。

“原始汤”是什么?它是生命起源的证据吗?

生命起源说

生命的起源是生物学和化学领域最大的谜团之一。关于生命起源于何时,有两个颇具可能性的假说。最有名的假说当属达尔文的推断:生命起源于单一的、能自我复制的有机化合物。能通过简单的化学反应而产生,也能进行自我复制、变异和进化——生命可能始于沐浴在阳光下的“温暖的小池塘”。

最近,有科学家提出了另一个关于生命起源的假说,且广大学者普遍比较接受,即认为海底的热液喷口也许是诞生生命的摇篮。这一假说考虑到早期地球的高温、还原性环境,认为生命从嗜热微生物进化而来,即早期生命存在于矿物质丰富的高温水域环境中。

那么,热液喷口是什么概念呢?科学家认为,在海底发生扩张运动的地方,地壳会有裂口,沿着裂口会逐渐形成热液喷口。由水和一些化学物质组成的滚烫混合物经由地壳喷薄而出,为海洋生命提供了热量和营养。有些深海海底的热液喷口像极了“黑烟囱”,喷出的水柱因含有化学物质而呈灰色或黑色。喷口周围逐渐形成了一些奇特的海洋生物。

舍伍德认为,这就是加拿大蒂明斯市矿山古水的来源,包裹它们的岩石就是数十亿年前在海洋底部热液喷口所形成的产物。舍伍德认为这些被岩石封闭的“原始汤”就是一个把“温暖的小池塘”装进一个“温暖的小裂缝”的地球故事。除了没有阳光,它们简直就如达尔文所描述的“温暖的小池塘”一样。或许地下深处的化学反应曾经已经发展到了生命形成的起源阶段,如生成氨基酸或出现RNA分子。

拥有一瓶地球“原始汤”在手,研究人员可以进行相当仔细地研究。如果他们真能有所发现,这将表明,生命可以在无光的环境下产生。这对科学家在其他星球上寻找生命来说是个好消息,因为许多遥远的星球从未接收到像地球接收到的这么多的光线。但有人怀疑,其中一些星球也有类似地球的深海热液喷口系统,但只有这样的系统才可以产生生命吗?又或是一片死寂?我们不知道。不过,舍伍德的“原始汤”为人类提供了一个前所未有的机会来寻找答案。

之前对“原始汤”并不乐观的加拿大教授昂斯托特说:既然我们都推测这种化学构成可能会产生生命,鉴于它确实存在,而且存在了数十亿年,难道我们不期望看到一些前生命起源的反应吗?一旦我们找到这样一个地方,我们可以把所有装备都用上,看看是否能找到类似原始RNA的物质。

无论我们在“原始汤”中是否找得到这样的生命迹象,但有一件事是相当肯定的:液体中仍然充满了丰富的化学物质,这些物质基础是促使生命突然出现的关键。

最新研究结果表明,“原始汤”中的化学物质正在慢慢地变少。某种生物似乎正在一点一点地“吃”掉被困在岩石里数十亿年的化学物质。当矿工破开岩石的时候,也许某种现代生物趁机跑了进去,占据了这个古代生态位,现在正在那里大吃大喝。而它吃下去的东西,“保质期”可是够久的了。

作者:高思

来源:《大自然探索》 

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