新模型闡明生命可能起源

數十億年前的地球是什么樣子？哪些特征有助于生命的形成？在《科學》雜志最近發表的一篇論文中，美國羅切斯特大學和科羅拉多大學博爾德分校研究人員揭示了尋找答案的關鍵信息。該研究對發現生命起源、尋找其他行星上的生命都具有重要意義。

對生命及其起源的研究通常涉及多種學科，包括基因組學、蛋白質組學及一個名為金屬組學的新興領域，該領域探索金屬在執行細胞功能中的重要作用。隨著生命的進化，對某些金屬的需求發生了變化，新研究旨在確定數十億年前微生物首次出現時可能存在哪些金屬。

研究人員表示，當針對不同的生命起源情景提出假設時，人們通常假設所有金屬都是可用的，因為沒有研究為地球歷史最早時期的流體金屬濃度提供強有力的限制。

為了填補這個空缺，研究人員分析了數十億年前巖石圈（地球的外層，包括地殼和上地幔）中流體的成分和特征。這些巖石圈流體是在地球內部和可能形成微生物的外部熱液池之間負責“運輸”的關鍵途徑。雖然研究人員無法直接測量數十億年前存在的金屬，但通過確定流體的特性，他們可推斷出在生命出現期間，哪些金屬可能已經在地球內部和外部之間傳輸，并出現在這個星球表面，以及這些金屬的濃度。

研究人員將結果應用于早期地球鋯石，以確定數十億年來巖石圈流體的氧氣壓力、氯含量和溫度，再將這些信息輸入計算機模型。從而成功模擬了哪些金屬可以獲得“入門證”。

結果令團隊非常驚訝。例如，許多生命起源研究者認為銅可能是導致生命產生的化學成分，但是新研究沒發現銅很豐富的證據；而錳卻可能在地球和地球表面新興的生物系統之間起著重要作用。雖然此前在生命起源的場景中很少考慮到錳，但今天錳被認為有助于身體形成骨骼并協助酶分解碳水化合物和膽固醇。