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生命科学
科学家发现地球生命或起源于地下深处
2014年01月02日   admin   浏览:2265
  

凤凰科技讯 国外媒体报道,地球上的生命是如何出现的仍是科学界最大的谜题之一,但对“深层生物圈”的最新研究表明地球上第一批自我复制的生命形式可能起源于地下深处,而非普遍认为的地表。科学家们发现了生活和繁殖在地下5千米深处的微生物,研究表明它们很可能在与地表生物圈完全隔离的环境里存活,它们甚至可能已经存在了几十亿年。

对深层生物圈的最新研究之一发现,这些微生物形成了独特的地下群体,后者是由基因相似的个体组成。这些隔离生命形式表现出的全球相似性表明它们可能是从相同的祖先直接进化而成,这些祖先生活在地球生命起源的同一时期,也即35亿年前。

日益增多的研究人员相信生命最初可能位于地下岩石的裂缝里,它们并非依赖阳光提供的能量,而是依赖以氢气和甲烷形式存在的化学能量,在高温和高压环境下特定类型的岩石可以产生这些气体。

在深层生物圈最新发现的近亲全球微生物群落为这一观点——也即生命并非起源于表面湖泊和海洋的“原始汤”,而是地下岩石充满水的裂缝里——提供了进一步的支持,美国密西根州立大学的马特·施伦克(Matt Schrenk)这样说道。

“两年前,我们就有了地下岩石里存在哪些微生物或者它们以什么为食的观点,自那时起,就出现了大量研究极大的扩展和丰富了数据库。” 施伦克博士说道。

这项研究对比了在北美、欧洲、南非和日本地下深处岩石裂缝里抽取的以氢为食的微生物的DNA序列。令研究人员感到意外的是,他们发现这些微生物的DNA相似度高达97%——这使得它们几乎可以被看作是相同物种,施伦克博士说道。这项研究被展示在美国旧金山召开的美国地球物理学会会议上。

“大洋之隔的鸟类或者鱼类彼此间非常相似,这很好理解,但想象彼此相隔16000千米、生活在极端深处、高压和高温的坚硬岩石裂缝之间的微生物几乎相同,这并非易事。”发现于约翰内斯堡矿井4千米至5千米深处的微生物据称能够生活在更深的海底下方。

“我们并不知道这些有机物能够存活的深度极限是多少,它们能够存活于地下10千米深处。有可能生命起源于地下深处,只是我们不知道而已。” 施伦克博士表示。生命起源于原始汤的经典观点来自于1953年美国芝加哥大学哈罗德·尤里( Harold Urey )和斯坦利·米勒(Stanley Miller)的研究,研究发现利用原始汤里较简单的化学物质并将其结合,在静电放电的帮助下——据称它类似于闪电作用,形成相对复杂的生命基本建构单元是可能的。

然而,其它研究人员指出了这一场景里存在的问题,例如35亿年前地球表面遭受密集的紫外线辐射,这将迅速毁坏任何暴露在紫外线下的复杂生物分子,此外还有小行星的撞击,它能轻而易举的毁灭地表的生命,更别说有机会进化了。

“生命并非产生于温暖的小池塘,而是躲避在地壳表面下方温暖的小裂缝,或者海洋深处不受地表动荡事件的干扰,这一观点是可以预想和接受的。”加拿大多伦多大学的地球物理学家芭芭拉·舍伍德·洛拉(Barbara Sherwood Lollar)这样说道,他同时也是施伦克博士一项名为“深碳观测计划”(Deep Carbon Observatory)的10年研究项目的同事。

研究还发现,这些地下微生物还利用了一种名为Serpentisation的地质过程,也即在高温和高压环境下,当水与矿物橄榄石接触时就会产生氢气和甲烷。这些微生物把氢气作为燃料,把甲烷作为碳的来源,使得它们能够完全独立于生活在地球表面的光合微生物。

科学家们还发现这些地下微生物能够在高达120摄氏度和压力为地表50倍的环境里存活,这项发现或具有工业和医学应用的潜力。“利用它们的基因和编码的酶具有无限的潜力,” 施伦克博士解释道。

对地球深层生物圈以及地下微生物是如何在极端环境里存活的知识可以帮助天体生物学家寻找火星上的生命,据称火星地表环境非常恶劣,不利于有机生物体的存活。

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