生命的基本组件是如何形成的?海底热泉或起促进作用

2017年04月18日 08:37 新浪科技 微博
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混乱的液流可在热泉环境中加速界面反应。混乱的液流可在热泉环境中加速界面反应。

  新浪科技讯 北京时间4月18日消息,据国外媒体报道,美国德州农工大学(Texas A&M University)的一支研究团队发现了一种物理机制,或能解答生命起源的最关键问题之一:“生命的基本组件究竟是如何形成的?”

  科学家早已得知,生命的基本成分(氨基酸、核碱基和糖)在早期海洋中虽然存在,但浓度很低。要使生命开始孕育,这些基本组件必须相互结合、形成长链分子。这一合成反应的具体过程和发生机制始终是生命起源领域的一大未解之谜。

  “在早期海洋中,这些基本组件虽然存在,但浓度非常低,”尤佳兹指出,“它们的结合过程一直是个未解之谜。因此我们猜测,可能存在某种聚合机制、将这些成分集中到一起,使其形成更长、更复杂的分子。”该研究团队在论文中详细介绍了一种或能使这些分散的化学成分组合成生命所需长链分子的机制。

  研究人员用圆柱形细胞建立了一套模型,模拟一处近日发现的新型海底热泉边矿物的孔状结构。这些热泉中的温度梯度可使液体在狭小的孔洞中循环流动。该团队发现,液体的流动方式十分复杂混乱,虽然每股液体流动的规律大致相同,但并非完全一致。发现这一现象后,科学家便能够分析出这些液流在何种条件下可实现热泉中各种分子的同质化,同时将它们输送到具有催化活性的孔洞表面,使其发生化学反应。

  尤佳兹用一个形象的比喻描述了这一现象:“想象你在搅咖啡,然后倒进了一些奶油之类的、会黏在杯壁上的物质。如果你搅拌方法得当,就会同时发生两件事情:你既使两种液体混合在了一起,又使它们朝杯口某个特定的点流动。

  在热泉孔洞中天然发生的液流或能解释早期海洋中浓度很低的有机分子是如何聚合成复杂的生物大分子的。这一直是生命起源领域的重大未解之谜,对于拥有相似热泉环境的地外行星亦是如此。除此之外,此次研究在众多领域都具有重要意义。

  这些环境中不仅能催化出与生物相关的化学反应,还有利于多种化学反应的进行。首先,该环境的多孔结构有助于将二氧化碳转化为多种碳酸盐。虽然具体机制尚不明确,但此次研究结果说明,这些混乱的液流或许起到了一定作用。

  其次,在更好地了解了这些液流、以及它们对孔洞表面的化学反应起到的促进作用之后,我们便可推断出,它们很可能催生了一种新型反应器。由于液流需要温差才能形成,该反应器也许完全处于被动状态,利用剩余热量推动化学反应。(叶子)

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