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地球所面临的威胁 地球上何时出现生命( 三 )


与迪默一样，弗伦克尔-品特也认为干湿循环至关主要 。她说，干燥环境为蛋白质和RNA等链状分子的形成提供了机会 。
但是，能简单地制造RNA和其他分子并不等于生命，生命必须形成一个自我维持的动态系统 。弗伦克尔-品特认为，水的破坏性可能是这种系统形成的驱动因素之一 。就像被捕食的动物会演化出更快的速度，或者能分泌毒素以防御捕食者一样，最初的物种分子也可能演变得能够应对水的化学攻击——甚至能更好地利用水的反应活性 。
今年，在之前表明干燥会导致氨基酸自发结合的研究基础上，弗伦克尔-品特的团队继续探索 。他们发现，自发形成的原始蛋白质可以与RNA相互作用，导致二者在水中都变得更加稳定 。实际上，水充当了某种选择压力的角色：只有那些能在水中“存活”的分子组合才能继续存在，因为其他的组合会被摧毁 。
因此，随着每一次干湿循环，较弱的分子（或那些无法通过与其他分子结合来保护自己的分子）就会被摧毁 。邦菲奥的团队在今年的一项研究中也证明了这一点 。在这项研究中，他们尝试将简单的脂肪酸转化为更复杂的脂质，类似于如今细胞膜中的脂质 。研究人员发现，脂质混合物中较简单的脂质被水破坏，而较大且更复杂的脂质则不断积累 。“在某个时刻，你会得到足够的脂质来形成膜，”邦菲奥说道 。换言之，水的量可能存在一个恰到好处的值：既不会多到使物种分子太快破坏，也不是少到什么都改变不了 。
温暖的小水塘
那么，这一过程可能发生在哪里？关于这个问题，该领域存在着代沟 。许多资深的研究者都致力于这样或那样的场景设想，更年轻的研究者则认为，这是一个很开放的问题 。
弗伦克尔-品特认为，开阔海洋显然是行不通的，因为化学物质无法浓缩 。邦菲奥同意他的观点，“这确实是个问题” 。
但也有人持不同意见 。自20世纪80年代以来，NASA喷气推进实验室的独立研究者、地质学家迈克尔·罗素就一直支持另一种海洋起源观点 。他认为，生命起源于海底的热液口，那里的温暖碱性水从地质构造中渗出，温暖的海水与岩石之间发生相互作用，提供化学能量，首先驱动简单的代谢循环，然后生成并利用RNA等化学物质 。
【地球所面临的威胁 地球上何时出现生命】迈克尔·罗素对萨瑟兰的方法持批评态度 。在他看来，萨瑟兰“所有这些奇怪的化学过程”本来都无关紧要 。这是因为，现代物种用的是完全不同的化学过程来产生RNA等物质 。罗素认为，一定是先出现这些过程，而不是先出现物质本身 。“生命会挑选那些非常特殊的分子，但是你不能从替补席上挑选它们 。你得从零开始，这才是生命之道，”他说道 。
萨瑟兰反驳道，一旦RNA、蛋白质等分子形成，演化机制就会接管一切，使原初生命体找到制造这些分子的新方法，从而维持自身的生存 。
与此同时，许多研究者对迈克尔·罗素的海底碱液喷口假说表示怀疑，认为缺乏实验支持 。
在新西兰罗托鲁阿附近“地狱之门”（Hell’s Gate）温泉的一项研究中，来自热液池的样品经过了干燥和再湿润的循环，这促进了化学反应，产生了类似RNA的分子
相比之下，模拟陆地表面条件的化学实验则形成了核酸、蛋白质和脂类的基本成分 。大卫·卡特林说：“在深海热液喷口假说中并没有这些合成过程 。而且没有做过这方面的研究，可能是因为根本做不了 。”
弗伦克尔-品特也对海底热液口的观点持批评态度，因为她研究的分子在这种条件下无法存在很长时间，“这些原始多肽的形成与热液喷口不太兼容” 。
今年5月，德国杜塞尔多夫大学博士后、地球化学家玛蒂娜·普赖纳和同事提出了一个可能的答案 。她认为，在热液喷口下方的岩石中，热量和化学反应会使水分子凝结或分解，从而形成干燥的空间，“在一定程度上，岩石与水的相互作用会使水流失” 。与此同时，海水也会慢慢地流入，这就像是“一种干湿循环” 。普赖纳认为，这一过程将使深海岩石更适合关键分子的形成 。当然，这仍然只是一种假设，“你还需要做相关的实验来证明它可以发生某些反应” 。
目前这方面的证据还不存在 。另一方面，越来越多的实验结果支持生命起源于陆地小型水体的观点 。萨瑟兰倾向于由陨石撞击坑形成的水体，在恒星和剩余冲击能量的加热下，多股水流沿斜坡流下，最终在底部汇合成一个水塘 。这将是一个复杂的三维环境，矿物表面充当催化剂，碳基化学物质则在水中反复溶解，并在阳光下干燥 。“在某种程度上，你可以肯定地说，这一切需要在地表完成，而不能在海洋深处或地壳下十公里处，”萨瑟兰说，“然后我们需要磷酸盐和铁 。铁镍陨石很容易就能将这些东西带到地球上 。”此外，撞击坑理论还有一个更大的优势：陨石在撞击大气层时能产生氰化物 。


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