生命起源於海底又添新證據
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生命究竟從何而來？這是一個眾說紛紜的謎題。近年來，許多科學家已經不再那麼青睞「水池裡的原始湯」觀點，而是更多地將海洋深處的熱泉視為地球上生命的最初來源。然而，深海熱泉觀點的一個最大問題就是，研究人員一直無法在實驗室中重現這一過程。
具體說來，研究人員還無法在類似海水的條件下形成簡單的細胞膜，而大多數人都認為，產生細胞膜是在這種環境下誕生第一批生物體所必要的過程。然而，在一篇近期發表於《自然-生態與進化》雜誌上的論文中，倫敦大學學院的科學家指出，在過去研究中用來重建這些細胞膜的分子組合併不能真實反映當時海底可能存在的成分。他們發現，如果成分正確，深海熱泉口的環境實際上對形成細胞膜來說是必要的。
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想像一下45億年前的地球，那是一個被我們稱為冥古宙的地質時期，它的歷史其實並不像我們曾經以為的那樣可怕。它不是由無數噴發的火山形成的熔岩海，儘管火山和熔岩確實存在，但當時的世界可能更像是被巨大的海洋包圍著的小塊岩石表面。
不過即便如此，那片海洋也並非我們今天所熟知的海洋。它比現在更溫暖、酸性更強，富含大量鐵元素。當時的大氣成分主要是氮氣、二氧化碳，沒有氧氣。當然也沒有生命。
然而在海底深處，一些事情正在悄然發生。熱的化學物質從海底升起，使氫和二氧化碳發生化學反應，產生簡單的有機化合物。這些有機分子會反應生成越來越複雜的化合物，它們開始被包裹在簡單的細胞膜中，並進一步朝著更加複雜的方向發展，產生能夠攜帶信息的分子——並最終形成DNA。這是第一批能夠生長、分裂和進化的活細胞。
地球上的生命或許就是這樣開始的。而關於生命是如何以及從哪裡開始的，依然具有大量不同的理論，比如熱泉池塘、冰原，甚至外層空間等，都是一些常被提及的理論。為了弄清楚究竟哪種環境才是最合理的，科學家們提取出了一些不同的生命所必需的成分，看看我們能否在實驗室中找到方法讓它們重新出現在不同環境下。
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科學家並不是要在實驗室中創造生命，而是要創造它們所需要的不同的組成部分。雖然並不是所有人都對生命有著相同的定義，但一件被該領域的眾多科學家都認同的事是——第一個活著的有機體應該有細胞膜。
細胞膜主要由磷脂組成，而磷脂則是由脂肪酸、類異戊二烯和糖等簡單分子組成的。磷脂只能由生物體產生，但是脂肪酸卻可以通過岩石和水之間的反應形成，而類異戊二烯以及與它類似的分子也能通過這種方式產生。
這些簡單的分子形成了一種名為囊泡的膜結構，這是一種類似細胞的結構，它們會在充滿水的空間周圍形成雙層膜。研究人員發現，這些囊泡可以起到細胞膜的許多功能。這使得研究生命起源的科學家深入調查了囊泡作為第一批細胞膜的可能性，也使囊泡獲得了「原始細胞」的稱號。
人們對原始細胞做了大量的實驗，看它們是否能經受得住形成第一批活細胞時所必需的環境條件。例如，它們很容易在水中形成，可以包裹其他有機分子，並且在它們的內部可以製造出與DNA類似的分子——RNA。但一個大的問題在於，這些原始細胞不喜歡鹽分，它們不能在海中那樣的鹽濃度環境下產生。
過去已經有研究表明，在富含氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣的海水環境下，原始細胞是不會形成的。這使得許多人相信海洋不可能是生命的起源地。
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但在新的論文中，研究人員注意到了之前一些研究中的問題，他們發現，過去那些研究中的原始細胞只是由一到三種分子組成的，而實驗表明，在原始海洋中還有更多的分子。
當研究人員使用14種分子組合時，發現這些分子完全可以形成能夠包裹有機分子的原始細胞，而且即便是在存在氯化鈉、氯化鎂和氯化鈣的混合物的海水中，也是如此。溶液的溫度必須在70°C左右，pH值在12左右（鹼性）。
新的研究表明，這些原始細胞不僅可以在深海熱泉口所創造的條件下形成，而且它們實際上還需要這樣的條件才能夠生存。雖然這並不能因此徹底證明生命起源於海底熱泉的噴口，但它確實重新證明了生命起源於噴口的可能性。這一結果也可以影響到我們在其他星球上尋找生命的過程。在木星和土星的那些冰冷的衛星上，或許就有這樣的鹼性熱泉噴口存在於海底。
然而，生命起源的問題還沒有被解決，一些秉承著不同理論的科學家正在進行非常值得期待的研究。這是該領域的一個非常激動的時刻，我們正在慢慢接近這個與生命有關的最基本問題的答案。現在我們已經證明，細胞膜可以在過去原以為不可能出現的地方形成。誰又知道未來我們還會發現什麼？隨著這些理論證據的建立，最終我們將會清楚哪種環境才是最有可能誕生生命的地方。
撰文：
Sean Jordan（倫敦大學學院遺傳學系博士後研究員）
原文標題為「Origins of life: new evidence first cells could have formed at the bottom of the ocean」，於2019年11月7日首發於The Conversation，原文鏈接：https://theconversation.com/origins-of-life-new-evidence-first-cells-could-have-formed-at-the-bottom-of-the-ocean-126228，中文內容略有修改，僅供參考，一切內容以原文為準。
