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假说众多 新研究探索深海中生命起源的秘密—新

发布时间:2017-12-04 阅读:

  假设许多新的研究探索深海生命起源的秘密 - News - Science Net

  地球上的生命如何开始出现?这是人类主要关心的问题之一,也是世界各地科学家一直在努力但仍未得出的主题。最近,在英国“自然”杂志上发表的一项研究表明,科学家们至少在37.7亿年前发现了深海热液喷口及其周围微生物活动的证据,这可能代表了地球上最早的生命形式。这一发现增加了对生命起源的新见解。

  三十七亿七千万年前,地球上有生命的海洋

  深海热流体附近有很多生物,科学家们认为这可能是地球上第一个支持生命活动的环境之一。

  英国伦敦大学学院的Matthew Dodd及其同事分析了加拿大北部Nuwat Tout的Greenstone地带的碧玉岩,古代的深海热液,为了寻找深海热液环境的早期生命迹象。早些时候的研究估计,Nuwatchit绿岩带已经有37.7亿年的历史,达到42.9亿年。

  在这项研究中,研究人员观察了这些岩石中保存的管状和丝状结构,看起来与其他海底热液环境中的细菌生物结构相似。其他重要的特征保留在这些岩石,如氧化铁颗粒和碳酸盐岩,这被认为是代表生物活性。

  2016年9月,“自然”杂志发表了一篇研究报告,指出在格陵兰岛37亿年的岩石中发现地层,由微生物群落造成的地质构造,可能创造了地球上最古老的生命标志新纪录。研究小组的新发现是这一成就的重要补充,地层结石仅在海洋表面被照亮的水域形成,而新发现的生命迹象来自深海热液体,表明已经有生命存在从这样早期的地球到海洋深处的海洋表面。

  对地球上生命起源的研究有助于我们对当时的地球环境进行推测,然后对当时出现的生命形态的特征进行推测。上海交通大学生命科学与技术教授王凤平在“中国科学报”记者采访时说,对早期生活的研究是非常困难的。因为随着地球环境的变化,我们只能得到有机分子作为证据,当然它们不能生存,而且很容易风化,污染,变质。科学家以前做过很多的研究,有的所得到的证据后来被推翻了,到目前为止,在科学界,早期生活的形式,出现的时间等等仍然存在争议。

  据王凤平介绍,英国研究人员的成就意义在于他们获得了重要的样本,排除了污染等不确定因素的影响,并且通过精心的工作从不同方面验证了微生物来源,获得了更可靠的数据。从这些微生物的结构来看,它们与深海温泉中存在的铁氧化细菌相似。这提供了一个推论,即地球的生命起源于深海热液。

  关于生命的起源有许多假设

  关于地球上的生命起源有太多的假设。其中,原汤的起源说,在地球早期的海洋,原始大气中有由闪电等能源与甲烷,氨,氢等物理,化学相互作用形成的有机分子原始资料。有地球创造的起源说最早的有机生物应该来源于土壤,地球不仅把有机质粒子带到一起,而且有助于逐渐塑造我们的遗传模型,还有外星人的行星输入假说,通过对热液喷口及其生态系统的研究,科学家发现深海热液的环境与早期地球环境非常相似。水热微生物具有独立于日光和嗜热性的特征。因此,源于深海热液的生命的假说已逐渐成为科学家关注的焦点之一。

  这些假设有自己的立足点,不能说是相互排斥的,而有的是相辅相成的。王平说。

  王先生的工作与探索深海环境中的早期生命迹象密切相关,2009年,随着美国阿尔文深潜在瓜伊马斯盆地的深入,王凤平分流了对黑暗生活的研究成为当时最深的中国女科学家。

  早在20世纪30年代,美国Scripps海洋学研究所的Claude Zobel及其同事证实了海洋沉积物中微生物的存在,并推测沉积物中可能发生一些重要的生化过程,如水解,氨化,生产甲烷,纤维素和葡萄糖降解。

  此后,深海热液热液假说的发现和进展,伴随着几十年来全球海洋地质调查。

  1979年,阿尔文深海潜艇首次在太平洋加拉帕戈斯洋中脊发现了深海热液喷口和热液生态系统。在2500米深的热液体环境中,研究人员发现了大量的自养微生物。这些微生物不依靠阳光和氧气来维持生命。他们利用环境丰富的食物作为食物来源,在整个热液生态系统中提供约300种新的动物物种作为生产者。随后,国际海洋钻探计划的科学家们于1994年在海底数百米深的沉积物样本中发现了活性微生物。

  在海底,它可能隐藏着地球上生命起源的秘密。

  仍然需要继续探索

  在对深海早期生命形式的研究中,最近在古菌的发现和研究方面取得了一些突破。

  1990年,伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的微生物学教授Carius在“美国科学院学报”上发表了一篇研究报告。他发现了一种类似大肠杆菌的产甲烷微生物,但是核糖体RNA序列显示它与大肠杆菌不相关。相反,它与生长在高浓度盐水或沸腾温泉中的生物有着密切的关系。

  甲烷是由于缺乏氧气,盐分和热量而产生的,所有这一切都使得卡尔维斯提醒了地球的早期环境,从而得出这些微生物可能是地球上最古老的生物。作为与细菌和真核生物并列形成三域系统的古菌。

  2015年,瑞典Uppsala大学的研究员Tesi Aitema在Nature上发表了一篇关于他发现的具有里程碑意义的新古细菌的一篇在线文章。虽然古细菌,洛基-d“可疑与真核生物共享许多基因,如以前只在真核生物中发现的细胞骨架形成蛋白质Tesi Aitema认为古细菌Rocky的发现弥补了古细菌如何演化为真核细胞,这也是从简单细胞向复杂细胞演变的缺失部分。

  特斯·艾特玛刚刚在“自然”杂志上发表了另外一篇文章,以扩大该类的范畴,王凤平说。

  2013年,王凤平率领的研究小组发现,MCG古菌系统发生了新的变化,与目前所分类的所有古菌家族都有显着差异。因此,他们提出将MCG古菌归入一个新的类别,即古细菌。这一成果发表在“国际微生物学会会刊”上,是中国学者提出的古菌家系的第一个分类,被认为是中国古菌与生命起源与进化研究的重要贡献之一。此后,王凤平队首次发现并证实古菌具有自养乙酸代谢作用,其研究成果发表在“自然”杂志的“自然微生物”上。

  古代的细菌门被提出后,有许多新的研究来跟上很多有趣的发现。例如王凤平说,在古菌门发现了一个与甲烷代谢密切相关的关键酶,用这种酶可以产生甲烷或甲烷。在这种酶被发现之前,人们认为只有古细菌才能代谢甲烷,现在甲烷可以延伸到古细菌。因为甲烷的代谢途径被认为是非常古老的,所以这个发现与生命起源有很大关系。

  如今,在生命起源领域,科学家们正在进行已经绝迹的研究。我们还需要特别小心,因为现在的工作很可能是一个盲人,而我们只涉及到一部分。今后,我们将更加注重整体和全面的视角,包括微生物学的发展等,因为在许多情况下,生物工作也需要合作而不是孤立。为了研究生命的起源,还有许多值得挖掘的未知领域。王平说。

  “中国科学”(2017-03-24第四版)

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