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揭开生命的起源:过去五年的五个关键突破

时间:2024-05-06来源:网络作者:小白

(神秘的地球uux.cn)据对话(Seán Jordan和Louise Gillet de Chalonge):关于地球上生命的起源,我们仍然有很多不了解的地方。


生命本身的定义是科学家们争论的焦点,但大多数研究人员对活细胞的基本成分达成了一致。水、能量和一些基本元素是细胞出现的先决条件。然而,这种情况如何发生的确切细节仍然是个谜。


最近的研究集中在试图在实验室中重现我们所知的构成生命的化学反应,在早期地球(大约40亿年前)的条件下。由于技术进步和对早期地球状况的更好理解,实验变得越来越复杂。


然而,实验工作的兴起非但没有让科学家们团结起来并解决争论,反而导致了许多相互矛盾的理论。一些科学家认为,生命出现在深海热液喷口,那里的条件提供了必要的能量。另一些科学家则认为,陆地上的温泉会提供更好的环境,因为它们更有可能容纳陨石中的有机分子。这只是正在调查的两种可能性。


以下是过去五年中最引人注目的五项发现。


早期细胞的反应


是什么能源推动了生命起源的化学反应?这就是德国一个研究小组试图解开的谜团。该团队深入研究了402种已知反应的可行性,这些反应可以产生生命的一些基本成分,如核苷酸(DNA和RNA的构建块)。他们使用了早期地球上可能发现的一些最常见的元素。


这些反应存在于现代细胞中,也被认为是LUCA的核心代谢,LUCA是最后一个普遍的共同祖先,是一种单细胞、类细菌的生物体。


对于每一个反应,他们都计算了自由能的变化,这决定了一个反应是否可以在没有其他外部能量来源的情况下进行。令人着迷的是,这些反应中的许多都独立于外部影响,比如三磷酸腺苷,这是活细胞中普遍的能量来源。


生命的基本组成部分的合成不需要外部能量的提升:它是自我维持的。


火山玻璃


生命依赖于分子来储存和传递信息。科学家们认为,核糖核酸链是DNA发挥这一作用的前体,因为它们的结构更简单。


RNA在我们星球上的出现长期以来一直让研究人员感到困惑。然而,最近取得了一些进展。2022年,美国的一个合作团队在实验室中产生了稳定的RNA链。他们通过将核苷酸穿过火山玻璃来实现这一目标。他们制作的线束足够长,可以存储和传输信息。


由于频繁的陨石撞击和高火山活动,早期地球上存在火山玻璃。研究中使用的核苷酸也被认为在地球历史上的那个时候就存在。火山岩可能促进了将核苷酸组装成RNA链的化学反应。


热液喷口


碳固定是二氧化碳获得电子的过程。构建构成生命基础的分子是必要的。


电子供体是驱动这种反应所必需的。在早期的地球上,H2可能是电子供体。2020年,一组合作者表明,这种反应可以自发发生,并由类似早期海洋深海碱性热液喷口的环境条件推动。他们使用微流体技术来完成这项工作,微流体技术是一种通过模拟碱性通风口来操纵微小体积液体进行实验的设备。


这一途径与许多现代细菌和古菌细胞(没有核酸的单细胞生物)的运作方式惊人地相似。


克雷布斯循环


在现代细胞中,碳固定之后是一系列化学反应,这些化学反应在酶驱动的复杂代谢网络中组装或分解分子。


但科学家们仍在争论代谢反应在这些酶出现和进化之前是如何展开的。2019年,法国斯特拉斯堡大学的一个团队取得了突破。他们表明,铁,一种在早期地壳和海洋中含量丰富的铁,可以推动克雷布斯循环的11个步骤中的9个。克雷布斯循环是存在于许多活细胞中的一种生物途径。


在这里,亚铁充当了碳固定的电子供体,这推动了一连串的反应。这些反应产生了所有五种普遍的代谢前体——五种分子是所有生物体各种代谢途径的基础。


古代细胞膜的构建块


理解生命的组成部分及其复杂的反应是理解生命出现的一大步。


然而,无论它们是在陆地上的温泉中还是在深海中展开,如果没有细胞膜,这些反应都不会走得很远。细胞膜在原始细胞的生物化学及其与环境的联系中发挥着积极作用。


现代细胞膜主要由一种名为磷脂的化合物组成,磷脂含有一个亲水性的头部和两个疏水性的尾部。它们的结构是双层的,亲水性的头向外指向,疏水性的尾向内指向。


研究表明,磷脂的一些成分,如构成尾部的脂肪酸,可以在一系列环境条件下自行组装成这些双层膜。但是这些脂肪酸存在于早期的地球上吗?英国纽卡斯尔大学最近的一项研究给出了一个有趣的答案。研究人员通过结合H重新创造了这些分子的自发形成₂-富含流体,可能存在于古代碱性热液喷口,富含二氧化碳的水类似于早期海洋。


这一突破与稳定的脂肪酸膜可能起源于碱性热液喷口的假说一致,有可能发展成活细胞。作者推测,类似的化学反应可能会在冰卫星的地下海洋中展开,这些卫星被认为有类似于陆地的热液喷口。


这些发现中的每一个都为生命起源的谜题增添了新的一块。无论哪种理论被证明是正确的,对比鲜明的理论都在推动寻找答案。


正如查尔斯·达尔文所写:“虚假的事实对科学的进步是非常有害的,因为它们往往会长期存在:但虚假的观点,如果有一些证据支持,几乎不会造成伤害,因为每个人都乐于证明自己的虚假性;当这一点得到证实时,通往错误的一条道路就会关闭,通往真理的道路往往同时也会打开。”

默克尔:当初若不是我阻止乌克兰加入北约,俄乌冲突早就爆发了

【文/观察者网 刘程辉】“如果默克尔没有阻止乌克兰加入北约,俄乌冲突还会爆发吗?”英国广播公司(BBC)11月25日发表了对德国前总理默克尔的专访报道。默克尔在采访中说,她任内与俄罗斯达成的天然气协议是为了帮助德国公司,并维护与俄罗斯的和平。默克尔坚称,如果她没有在2008年阻止乌克兰加入北约,俄罗斯与乌克兰的冲突早就爆发了。 “我们早就预见了军事冲突。我完全清楚,俄罗斯总统普京不会袖手旁观,放任乌克兰加入北约。”默克尔说,“在那个时候,乌克兰这个国家肯定不会像2022年2月那样做好(战争)准备。” 乌克兰总统泽连斯基曾抨击默克尔阻止乌克兰加入北约是明显的“误判”,他抱怨这一决定促使俄罗斯更加“大胆”。 默克尔接受BBC采访画面 值得一提的是,默克尔2022年12月在德媒《时代周报》发表的采访文章中坦言,德国和法国在2014年推动明斯克协议谈判是为了“争取时间”,让乌克兰得以“增强军事力量”,“所有人都清楚,冲突已暂时冻结,问题还没有得到解决,但这给了乌克兰宝贵的时间。” 对于默克尔的这一说法,普京后来回应说,默克尔关于明斯克协议的评价表明,俄方对乌克兰发起特别军事行动的决定是正确的。他称,对乌克兰的特别军事行动本可以更早开始,但俄罗斯曾希望在明斯克协议的框架内解决问题,“事实证明,没有人会执行明斯克协议”。 谈及俄罗斯可能在战场上使用核武器的猜测,默克尔在专访中说:“我们必须尽一切可能阻止使用核武器。”“我们不应该因为恐惧而束手无策,我们也必须承认,俄罗斯是与美国并列的世界上最大的两个核大国。” 尽管已退出政坛,默克尔的对俄政策仍饱受批评,其中包括德国对廉价俄罗斯天然气的依赖,特别是与俄罗斯直接相连的“北溪”天然气管道。2022年,她拒绝了道歉的呼吁,坚持认为自己的决定是基于当时的实际情况。 意大利前总理马泰奥·伦齐曾表示,作为欧洲最大经济体德国的掌舵人,默克尔是欧洲事实上的领导者——“欧盟的老板”。 “人们不能因为与俄罗斯的关系而攻击默克尔。”伦齐说,“2005年和2006年,(发展对俄关系)是欧洲每个人的目标,而不仅仅是安格拉·默克尔的目标。” 2019年12月,泽连斯基、默克尔、马克龙和普京在巴黎举行会晤。路透社 默克尔对BBC说,她在任内尽其所能确保与俄罗斯的和平合作。 至于为何要修建天然气管道,默克尔给出了两个原因:一是为了德国的商业利益,二是为了与俄罗斯保持和平。 默克尔坚称,她试图通过外交和谈判遏制俄罗斯对乌克兰的袭击,但最终失败了。她说,在乌克兰遭到俄罗斯的全面进攻后,欧洲与俄罗斯关系进入了“令人遗憾”的新时代。 对于特朗普的第二任期,默克尔给现任德国政府提了个建议。 “搞清楚你的优先事项是什么,然后清楚地表达出来,别害怕,这真的很重要,因为特朗普就是个非常直言不讳的人。”默克尔说,“他会把话说得很清楚。因此如果你也是这么做的,那么你们就会建立一定的相互尊重。” “无论如何,这就是我的经验。”她说。 返回搜狐,查看更多 责任编辑:

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