画一条线回到生命的起源

剑桥大学的科学家认为，对生命发展至关重要的分子可能是由石墨化过程形成的。一旦在实验室得到验证，我们就可以尝试重建生命出现的合理条件。

生命所需的化学物质是如何到达那里的?

长期以来，人们一直在争论看似偶然的生命条件是如何在自然界中产生的，许多假设都陷入了死胡同。然而，剑桥大学的研究人员现在已经模拟了这些条件如何发生，从而大量生产生命所需的成分。

生命由蛋白质、磷脂和核苷酸等分子控制。过去的研究表明，有用的含氮分子，如腈——氰乙炔(HC3N)和氰化氢(HCN)——以及异腈——异氰化物(HNC)和甲基异氰化物(CH3NC)——可以用来制造这些生命的组成部分。但到目前为止，还没有明确的方法可以在同一环境中大量生产所有这些产品。

在最近发表在《生活》杂志上的一项研究中，该小组发现，通过一种称为石墨化的过程，理论上可以制造大量这些有用的分子。如果该模型可以通过实验得到验证，这表明该过程可能是早期地球迈向生命之旅的一个步骤。

为什么这个过程比其他过程更有可能发生?

以前的模型的大部分问题在于，与腈一起产生了一系列其他产品。这使得系统变得混乱，阻碍了生命的形成。

“生活的很大一部分就是简单，”卡文迪什实验室实验天体物理学助理教授、该研究的合著者保罗·里默博士说。 '这是命令。它正在想出一种方法，通过控制可能发生的化学反应来消除一些复杂性。

我们并不期望生命是在混乱的环境中产生的。因此，令人着迷的是石墨化本身如何清洁环境，因为该过程专门产生这些腈和异腈，并且大部分是惰性副产物。

“起初，我们认为这会破坏一切，但实际上，它让一切变得更好。它可以净化化学物质，”里默说。

这意味着石墨化可以提供科学家正在寻找的简单性以及生命所需的清洁环境。

整个进程如何运作?

冥古纪是地球历史上最早的时期，当时的地球与我们现代的地球非常不同。碎片(有时是行星大小)的撞击并非闻所未闻。该研究推测，大约 43 亿年前，当早期地球被一个与月球大小相当的物体撞击时，其中所含的铁与地球上的水发生了反应。

剑桥大学天文学研究所和地球科学系自然哲学教授、合著者奥利弗·肖特尔博士说：“月球大小的物体撞击了早期地球，它会沉积大量的铁和其他金属。”

铁水反应的产物在地球表面凝结成焦油。然后焦油与岩浆在超过 1500°C 的温度下发生反应，焦油中的碳变成石墨(一种高度稳定的碳形式)，这也是我们在现代铅笔芯中使用的材料!

一旦铁与水发生反应，就会形成雾气，雾气会凝结并与地壳混合。加热后，你瞧，剩下的就是有用的含氮化合物，”肖特尔说。

有什么证据支持这个想法?

支持这一理论的证据部分来自科马提岩的存在。科马提岩是一种火山岩，当非常热的岩浆(>1500°C)冷却时形成。

“科马提石最初是在南非发现的。这些岩石的历史可以追溯到大约 35 亿年前，”肖特尔说。 “至关重要的是，我们知道这些岩石只能在 1700°C 左右的高温下形成!”这意味着岩浆已经足够热来加热焦油并产生我们有用的腈。

联系得到证实后，作者建议通过这种方法制造含氮化合物——自从我们看到科马提岩以来，我们就知道早期地球上岩浆的温度有时一定超过 1500°C。

接下来是什么?

现在，实验必须尝试在实验室中重现这些条件，并研究系统中不可避免的水是否会吞噬氮化合物并将其分解。

里默说：“虽然我们不确定这些分子是否起源于地球上的生命，但我们确实知道生命的组成部分必须是由在水中生存的分子构成的。” “如果未来的实验表明腈全部分解，那么我们就必须寻找不同的方法。”