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生命的起源来源于氢能?点燃生命火花所需的能量其实相当简单

现代能量研究对氢的利用方式与生命几乎完全相同,只不过生命的“氢技术史”已有四十亿年之久,而我们才刚刚起步。 北京时间1月13日消息,据国外媒体报道,简单、毫无生机的物质究竟是如何形…

现代能量研究对氢的利用方式与生命几乎完全相同,只不过生命的“氢技术史”已有四十亿年之久,而我们才刚刚起步。

北京时间1月13日消息,据国外媒体报道,简单、毫无生机的物质究竟是如何形成生命的?这是关于生命最深奥、也最令人迷惑不解的谜团之一。我们已经知道,生命的火苗最初应当是由某种化学反应点燃的,但一直不清楚究竟是什么样的化学反应,也不知道这些反应所需的能量从何而来。

不过,德国杜塞尔多夫大学的研究人员最近宣布,他们找到了生命起源的幕后推手。这味“神秘配料”其实是现代最清洁、最环保的能量载体——氢气。

研究团队开展了一系列化学实验,通过使用催化剂、以及模拟海底热泉的条件,考察了氢气与二氧化碳之间的化学反应,还采用了一种名叫分子考古学的计算方法,对现代细胞蛋白质及DNA中原始生命留下的蛛丝马迹进行了分析。

研究人员想要弄清,究竟是什么样的化学环境孕育出了最早的新陈代谢(即生物的能量处理过程)。于是,他们将目光投向了地球生物所谓的“最后的共同祖先”。

该研究团队总共考察了402种合成生命分子构件的生物化学反应。图中每个圆圈都代表一种反应,颜色则代表各个反应释放出的能量。绿色意味着反应可以释放能量,紫色意味着需要吸收能量。

该团队总共确定了402个自生命起源以来便基本不曾改变过的代谢反应,全部属于当今最简单的生命形式——细菌和古细菌。这些反应都保存得十分完好。利用这些反应,研究人员揭开了数十亿年前原始生命的神秘面纱,拼凑出了“最后的共同祖先”新陈代谢的真实面目,

驱动原始新陈代谢的能量究竟来自哪里?在四十亿年前、新陈代谢反应刚刚开始时,地球上还没有进化出蛋白质或酶,无法催化这些反应。新陈代谢一定是由自然环境中的化学反应引发的,也许借助了某种无机催化剂。但光有催化剂还不够,这些反应还会释放出能量,可是这些能量究竟来自哪里呢?

此前从未有人想到通过考察这些代谢反应寻找它们的催化能量来源。

为了寻找这些原始代谢反应的能量来源,该团队计算出了每种反应的“自由能”,又称“吉布斯能”。而他们的发现十分惊人:“最后的共同祖先”并不需要借助紫外光照射、陨石撞击、火山爆发、或者核辐射来激活早期代谢反应。相反,这些反应的能量来自其自身的新陈代谢。这意味着这些代谢反应可以释放出“最后的共同祖先”体内的自由能,并且这一过程很可能是在类似现代海底热泉的环境中发生的。

现在总共发现了402种相互关联的代谢反应,乍看之下简直复杂得令人绝望。没想到只要在合适的条件下,这些反应都可以自然而然地发生。这说明生命的起源也许远没有我们之前所想的那样复杂,只需要有合适的化学物质、以及合适的局部条件即可。针对这402项关键反应的计算机分析结果显示,它们主要发生在温度为80℃、pH值为9左右的碱性环境中,就像我们提到的海底热泉。不仅如此,这些热泉还会产生大量氢气。

在这样的环境中,“最后的共同祖先”有95%至97%的代谢反应都可以自行发生,不需要其它任何能量来源。在深不可测、漆黑一片的海底热泉中,氢气就是化学界的“阳光”。

假如没有氢气,什么都不会发生,因为在新陈代谢反应刚开始时,首先需要由氢将二氧化碳中的碳提取出来。因此,点燃生命火花所需的能量其实相当简单。我们不需要阳光,不需要陨石,也不需要紫外线,只要有氢气和二氧化碳、再加上一些氨和盐就行了。

人类如今正开始尝试驾驭氢能,堪称“返本溯源”。现代能量研究对氢的利用方式与生命几乎完全相同,只不过生命的“氢技术史”已有四十亿年之久,而我们才刚刚起步。

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