地球早期生命可能从毒温泉开始研究有助在太阳系其他星球上寻找生命形式

作者:小菜 更新时间:2025-04-27 点击数:
简介:地球早期生命可能从毒温泉开始 研究有助在太阳系其他星球上寻找生命形式

【菜科解读】

地球早期生命可能从毒温泉开始研究有助在太阳系其他星球上寻找生命形式

地球早期生命可能从毒温泉开始 研究有助在太阳系其他星球上寻找生命形式

()据新浪科技:国外媒体报道,地球生命起源一直是困惑科学家数十年的未解谜团,目前,最新研究表明,地球早期生命可能是从毒温泉开始的,同时,深入了解地球上复杂分子的形成过程,将有助于指引我们在太阳系其他星球上寻找生命形式。

在美国加州拉森火山国家公园的邦帕斯地狱(Bumpass Hell),地面处于沸腾状态,空气中弥漫着臭鸡蛋气味,气泡从泥坑中喷涌,释放出黏稠液体的爆裂声,灼热的蒸汽从地球火山口喷出。

这处可怕的地形是以牛仔肯德尔·邦帕斯(Kendall Bumpass)的名字命名 ,1865年,当邦帕斯走近这里,踩到薄薄的地壳,沸腾的酸水严重烧伤了他的腿部,导致他不得不进行截肢。

图中是美国加州拉森火山国家公园的邦帕斯地狱(Bumpass Hell),地热池边缘的湿润和干燥循环被认为促进了生物分子的聚集。

一些科学家主张称,地球上的生命是在看似不适宜居住的条件下逐渐形成的,生物在地球上游荡之前,像邦帕斯地狱这样的高温温泉可能促进化学反应,使简单分子连接在一起,从而向复杂生命迈出第一步。

然而,其他科学家将地球生命的起点聚焦于海底深处的热液喷口,在海底热液喷口处,富含矿物质的热水从海底裂缝中翻滚而出。

当研究人员研究和辩论地球生命最初在哪里诞生以及如何爆发式生长时,这项最新研究提供了重要的理论支持。

美国加州大学圣克鲁兹分校天体物理学家娜塔莉·巴塔哈(Natape Batalha)称,了解这颗行星上生命的起源可能为何处寻找地外生命提供重要线索。

美国宇航局艾姆斯研究中心化学家威诺娜·维康特雷(Wenonah Vercoutere)对此表示赞同,她说:这项最新研究对于太空探索的未来具有重要意义,整个宇宙的物理规则都是相同的,那么为什么生物学规律无法延续下来?为什么整个宇宙不存在生物活跃性呢?

陆地温泉

从生物化学核心来看,生命的组成仅依赖于几种元素:化学元素、水或者其他可以发生化学反应的介质,以及为这些反应提供动力的能量来源。

在地球上,所有这些成分都存在于陆地温泉中,这里是一些顽强生物的家园。

例如:2016年发表在《自然通讯杂志》的一篇文章指出,美国内华达州的大沸泉(Great Boipng Spring),温泉温度高达77摄氏度,但是微生物还是设法在温泉粘土滩附近水域生存下来。

加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室微生物生态学家詹尼弗·佩特里奇(Jennifer Pett-Ridge)说:像这样的生存环境可能非常接近地球早期环境,所以这些生命形式最有可能与一些地球早期生命有关。

温泉中的微生物可以形成称为微生物垫(microbial mats)的生物群落,由微生物垫是由多层微生物构成,它们遍布世界各地的地热区域,其中包括:美国黄石国家公园、俄罗斯南部的加尔加温泉,以及美国加州拉森火山国家公园——邦帕斯地狱所在地。

随着时间的推移,微生物垫可以形成叠层岩,微生物和矿物质累积叠层的结构,叠层岩的分层结构映射了随时间流逝的地质变化,就像树木的年轮一样。

研究人员在西澳大利亚内陆地区35亿年前岩石中发现叠层岩证据,同时还发现温泉矿床的相关证据,相关内容发表在2017年出版的《自然通讯杂志》上。

这项最新发现以及之前的微生物相关迹象,使得研究小组认为,地球上部分最早生命是在这样温泉环境中繁衍发展的。

加州大学圣克鲁兹分校生物物理学家大卫·德默(David Deamer)用45年的时间探索地球上的生命是如何起源进化的,他开始研究脂质,即构成细胞周围膜的油性分子。

德默是温泉-生命起源论的大力支持者,他曾证实地球温泉可以产生类似气泡的囊泡,该囊泡外层是脂质构成。

像这样的结构可能是现代细胞的祖先前体。

科学家认为,冰岛的布拉佛温泉是早期地球上可能形成生命的环境之一。

加州大学圣克鲁兹分校天体生物学家布鲁斯·戴默(Bruce Damer)运用计算机科学方法解决生命起源问题,他与德默合作测试温泉的条件能否促使凝聚反应,即两个分子结合成一个更大的合成物。

地球早期生命可能从毒温泉开始研究有助在太阳系其他星球上寻找生命形式

当水从温泉中溅出并蒸发时,液体中的分子会发生凝结反应并连接起来,随后的飞溅会增加更多的分子,这些分子可以在液体再次蒸发时进行额外的冷凝反应,反复的润湿和蒸发可以产生分子链。

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2018年,戴默在新西兰一处活跃的地热区域进行了实验,该实验被命名为地狱之门,为了验证这一假设,他准备了装有组装RNA链所需成分的小瓶,RNA是一种核酸,在蛋白质合成过程中起到信使作用,可能催化了与早期地球生命起源有关的化学反应,这种混合物包括四种RNA构建成分中的两种,这些核苷酸连接在一起形成RNA链。

戴默将打开的小瓶放在一个金属盒中,该金属盒有两个CD盒大小,然后将该装置放在一个接近沸腾的热液池中。

为了模拟原始地球时而湿润、时而干燥的环境,他向小瓶中注入酸性温泉水,使小瓶逐渐蒸发干燥,然后再重复几次湿-干循环。

当他将小瓶拿回实验室时,发现其中含有1000个核苷酸长度的类RNA链。

这项研究结果发表在2019年12月出版的《天体生物学杂志》上,该研究表明温泉中可以形成复杂的分子,从而支持了地球生命可能在这样的环境中生存发展的假设。

2020年,达默和德默以及同事再次返回地狱之门实验地点,来确认达默的研究结果,并进行了更多的湿-干循环研究。

美国亚特兰大市乔治理工学院化学家尼古拉斯·胡德(Nicholas Hud)从一个略微不同的角度研究生命起源:他探索了DNA和RNA核苷酸是如何起源的,他同意这些分子在陆地上比海洋中更有可能通过凝结反应连接在一起,在那里可以发生干湿循环。

这些反应将产生水,当生活环境周围存在很多水的时候,这样的化学键的形成在能量上是不利的。

胡德说:形成这种结构的最佳地点是炎热干燥的地方,潮湿、炎热的环境最不容易形成它们。

水下环境

然而,有证据表明,潮湿、高温环境正是生命起源的地方,在黑暗深海底的热液喷口,加热的水喷涌进入海水之中,其温度仅高于冰点几摄氏度。

2017年,研究人员在加拿大魁北克省发现37.7亿年前的化石证据,其源自远古海底,显示出热液活动的多种迹象。

研究人员称,这些独特化石结构类似于微生物,从而表明深海环境中可能存在地球早期生命的相关证据。

在大西洋遗失之城发现的石灰岩烟囱等喷口的化学成分支持着微生物的生存。

这些海底环境可能非常极端:一些喷涌黑色水柱的热浪喷口温度高达400摄氏度,然而,如果热液喷口在孕育早期生命方面发挥重要作用,那么它很可能是温度适宜的热液喷口。

例如:遗失之城是大西洋中部的一个热液区,从火山口流出的流体温度在40-90摄氏度之间,这里因其引人注目的石灰岩烟囱而闻名,一些海底石灰岩烟囱高度大约60米。

这些石灰岩烟囱是微生物的家园,它们以一种叫做蛇纹岩化的化学反应产物为食,加州美国宇航局喷气推进实验室天体物理学家劳里·巴格(Laurie Barge)说:热液喷口是非常有趣的环境,因为它们位于水和岩石的交界面。

像遗失之城这样的区域,水和岩石之间的化学反应使得从喷口流出的水比海洋中的水碱性更高,而海水中含有更高浓度的正电荷氢离子。

从碱性水向酸性水的梯度变化就像电池正极和负极之间的差异,它可作为化学活性的能量来源。

为了研究水下热液喷口的状况,巴格在实验里了建立了模拟环境,她说:我们可以模拟自然界所看到的事物。

为了描绘早期地球的海洋环境,她在一个倒置玻璃瓶中装满了含铁但不含氧的酸性混合物,塑料管一端穿过玻璃瓶狭窄底部,连接着稳定的碱性溶液,其作用就像一个排气口。

当巴格和同事将含有RNA核苷酸的碱性喷口溶液注射到一个海洋模拟瓶时,单个的RNA核苷酸将连接成短链。

这些短链仅有3-4个核苷酸长度,但研究人员在2015年发表在《太空生物学》杂志的研究报告中称,深海热液喷口的条件状况可能支持地球生命孕育的相关反应。

潜在的问题

地球早期生命可能从毒温泉开始研究有助在太阳系其他星球上寻找生命形式

对德默而言,在水下热液喷口附近组装生命元素存在着巨大障碍:浩瀚海洋会稀释分子,所以它们不会浓缩到足以引发化学反应的状态。

此外,水下环境没有干-湿循环。

这需要反复蒸发处理,才能将足够多的分子聚集在一起,使其相互碰撞发生反应,从而形成更长的链。

此外,德默表示,与温泉中的淡水不同,咸海水会抑制薄膜的形成,并抑制分子连接在一起的反应。

然而,学术界对德默的热温泉理论也提出了批判,美国宇航局艾姆斯研究中心天体生物学家大卫·德斯马拉斯(David Des Marais)说:DNA和RNA链是由磷酸盐和糖分子交替组成的,但是糖在温泉环境中非常不稳定。

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现在排除水下干-湿循环可能还为时过早,美国盐湖城犹他大学海洋微生物学家比尔·布雷泽尔顿(Bill Brazelton)说:可能会有一些水保存在喷口处,之后由于火山口消耗水进行蛇纹岩化反应,从而制造出其他分子,你可以在海底岩石中进行这些脱水循环。

当前科学家可能无法确定地球生命如何孕育诞生:地球最早期大多数地质记录都已消失,除地球上的温泉和深海喷口之外,还有许多生命起源的推测理论。

例如:最新研究表明,小行星碰撞可能会将过热的海水输送至地壳中,产生类似温泉的水热系统。

德斯马拉斯说:我认为我们必须承认一点,为了促进生命孕育繁衍,早期生命可能历经了许多坎坷之路。

地外生命

研究人员正在使用自己所学到的知识,分析生命在地球上何时何地起源发展,这些知识或将指引人类在地球之外寻找生物特征。

目前太阳系存在几颗颇有希望的星球,很可能在这些星球上发生神秘的生命形式。

加州大学圣克鲁兹分校科学家巴塔哈说:美国宇航局真正感兴趣的是在木卫二和土卫二等冰封卫星表面之下的海洋中是否存在生命。

科学家有证据表明,这两颗卫星表面冰壳之下有含盐液态海洋。

图中是美国宇航局卡西尼号飞船拍摄的土卫二冰冻表面喷涌的水蒸气,其中含有:碳、氮和氧的化合物。

羽流中的氢是冰下海洋热液活动的证据,类似于地球上的深海喷口。

这些卫星有趣之处在于除了存在液态水之外,它们的表面喷射水柱,从而表明存在着热液活动。

美国宇航局卡西尼号太空探测器甚至在土卫二喷射羽流中发现含有碳、氮和氧的化合物,以及构成蛋白质的氨基酸等一些成分。

木卫二和土卫二之所以吸引天文学家,是因为它们的海底活动可能类似于我们地球海洋的热液喷口,这样的环境将潜在地为生命提供化学条件。

表面冰冻卫星也可能促进凝结反应,巴格说:即使你处于一颗冰冷的卫星,你也会经历冰的冻结和融化过程,所以,我认为有必要说,如果干湿循环很重要,那么我们应该在太阳系中寻找任何可能促进脱水振荡的环境条件。

但是要寻找远古生命迹象,德默和戴默认为火星是更有可能存在生命的星球。

矿床样本分析表明,地球远古时期曾存在温泉和热液活动,维持了湿润和干燥循环,这对于凝结反应孕育生命是至关重要的。

目前,多个国家提出了火星探索计划,美国宇航局毅力号火星车将在2021年2月登陆火星耶泽洛陨坑,寻找远古生命的迹象,例如:采集岩石样本中的矿物质。

尽管火星和邦帕斯地狱相隔5460万公里,但它们两者环境的差别并不大。

来自野生卷尾猴母亲的富有同情心的残疾婴儿护理

来自野生卷尾猴母亲的富有同情心的残疾婴儿护理Credit: Primates (2023). DOI: 10.1007/s10329-023-01052-1(神秘的地球uux.cn)据美国物理学家组织网(by Justin Jackson , Phys.org):在巴西雨林的树冠高处,一只新生的野生长胡子卷尾猴不稳定地依附在母亲的背上,它的左腿失去了功能,正在战胜困难。

对残疾幼猴和它母亲的观察让研究人员对树栖环境下的护理有了罕见的一瞥。

根据研究人员记录的观察结果,婴儿的腿没有外部损伤迹象,但表现为膝盖脱臼,原因不明。

由于不能用左脚抓握,婴儿在母亲的背上走动时常常站立不稳。

据观察,这位母亲经常停下来,重新定位这只估计不到一个月大的小卷尾猴,比另一位有着相似年龄婴儿的母亲更频繁地调整它。

每当母亲用石头砸开包裹的水果时,这种不稳定性也会发生。

在这些情况下,人们看到母亲抬起她的尾巴,这对卷尾猴来说是一种不寻常的行为,因为将尾巴压向地面通常是为了增加杠杆作用。

研究人员认为,抬起尾巴可能是为了防止婴儿在突然动作中掉下来。

当母乳喂养时,婴儿在需要时接受额外的复位支持,尽管有时可以看到它在没有帮助的情况下进行哺乳。

多次观察到一名成年男子背着婴儿,有时靠近母亲休息,有时在母亲不在视线范围内时背着婴儿。

有人看到,当小婴儿难以支撑时,他在调整婴儿的背部位置。

在这项研究中,研究人员指出,虽然受伤护理的进化起源尚不清楚,但记录各种非人类灵长类动物的观察结果可以提供见解。

他们认为,将残疾婴儿抱到树上的困难可能有助于解释新世界猴子护理报告的缺乏。

此外,他们还考虑了在地面上生活和增加两足动物的数量可能对更多陆生灵长类动物护理行为的进化产生了积极的影响。

这些观察是由新热带灵长类动物研究小组(NeoPReGo)的研究人员做出的,这是一个由野外生物学家创建的非营利性非政府组织,旨在支持巴西的长期灵长类动物研究。

他们在《灵长类动物》杂志上发表了他们的论文“一只残疾野生卷尾猴婴儿的生与死”。

不幸的结局不幸的是,年幼的卷尾猴没能活过八周。

研究人员没有观察环境,而是继续监控母亲的行为。

他们注意到当她带着尸体穿过树冠时,她的行为有了明显的变化。

有时她“用一只手把它紧紧地贴在身上”,有时,”...抓住尾巴或另一个附肢,让身体随着她移动而摇摆。

”尽管有腐烂的味道,她还是继续给她的孩子梳洗。

她以前允许群体成员接近婴儿并与之互动,但现在她回避接触,特别是当其他成员试图触摸或梳理尸体时,最终远离群体。

根据论文中引用的“无意识”假设,灵长类动物母亲死后所做的努力被认为是一种进化的护理措施,以防止在暂时无意识或无反应的情况下被遗弃。

在这种情况下,一只手拿着近16%体重的母亲在一公里以上的树林中穿行,以较低的能力觅食,这可能是遵循许多灵长类动物的疾病护理生存策略。

最终,扩展的努力克服了母亲的身体能力,或者只是达到了一个不可避免的意识点——她在树间跳跃时松手,让无生命的身体自由降落到下面的地面。

人类祖先来自外星球 外星人曾拜访地球

近日,美国媒体放出一个重磅炸弹:经过和多位科学家们的共同研究,发现猿类并非人类真正唯一的祖先,人类是地球猿类和地外生命共同繁殖产生。

达尔文在着名的《物种进化论》提出这样一个论点:一切物种都是在进化中求生存,人是由猴子进化而来的。

那么,为什么猴子并没有都变成人或与人接近?为什么世界上的人种分成了3种截然不同的外观肤色呢?从体质人类学来看,白人与黑人很相似,而黄种人与他们不同。

从这个角度来考虑,黄种人与白人或黑人的分化从很古远的时代就开始了。

据英国生物学家赫胥的发现表明,人与高级猿类之间有一个缺环,就是说,从高级猿向人过渡中缺少有力的证据。

近代日本人类学家认为,在猿与人之间应该有一种"类猿人"的过渡阶段。

人类是地球猿类和地外生命共同繁殖产生在6400万年前,曾在地球上大量繁殖、横行一时的恐龙突然灭绝,可据考证,在同一时期的猿类却没有消失。

这就令人产生一个疑问:是谁对恐龙斩尽杀绝,而对猿类则手下留情呢?答案似乎只有一个:有"人"要这么做。

可这个"人"是谁呢?为什么要这样做?恐龙突然灭绝有人认为,当年有一批外星人来地球考察,不幸的是,他们的宇航器损坏了,而无法再离开地球,他们便将能威胁他们生命的恐龙逐一杀掉,然后在多种动物身上作人工授精试验,并对这些动物产下的后代进行观察、对比,直至选留出几种他们较为满意的后代再进行优化。

黑种人是外星人与黑猩猩产生的后代;黄种人是外星人与猴子产生的后代;白种人是与一种高大白巨猿产生的后代。

"外星说"即"人类的始祖来自外星球",是一位来自北大西洋公约组织的科学家马莱斯提出的新见解。

他认为,大约在几亿年前,一批有着高度智慧和科技知识的外星人来到了地球。

他们没携带充足设施来应付地球的地心吸引力,一时间无法走脱,所以便改变初衷,试图制造一种新的人种。

这种新人种是由外星人跟地球猿人的结合而产生的。

当时地球十分原始,最高等的生物只是猿人,也未发现火种。

外星人选择具有高智力和精力充沛的雌性猿人作为对象,设法使她们受孕,结果便产生了今天的人类。

马莱斯提出了证明,他对最近在圣地亚哥发现的一个5万年前的头骨的研究结果表明,他的智慧远远高于今天的人类,从而推断,他就是当时来到地球的外星人之一。

马莱斯认为目前惟一的问题是:找到他们来自哪个星球。

他指出,安第斯山脉的巨型图案,有可能是外船降落地球的基地。

很多证据都清晰表明现代人只是由外星高级生命和地球的猿类相结合而生马莱斯斩钉截铁地说,很多证据都清晰表明现代人只是由外星高级生命和地球的猿类相结合而生的。

无独有偶,中国特异功能大师张维禅先生也提出高级生命和地球上母猿相合生人的说法。

这里联系神话中的"处女生殖"现象进行探讨。

在各民族早期的英雄神话中,英雄或者圣人常常表现为处女所生,这是一个比较普遍的现象。

就中国古代神话来看,这方面的材料也不少。

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