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如果地球被海水淹没,人类怎么生存?人类失去多少水会危及生命( 四 )


温暖的小水塘
那么，这一过程可能发生在哪里?关于这个问题，该领域存在着代沟 。许多资深的研究者都致力于这样或那样的场景设想，更年轻的研究者则认为，这是一个很开放的问题 。
弗伦克尔-品特认为，开阔海洋显然是行不通的，因为化学物质无法浓缩 。邦菲奥同意他的观点，“这确实是个问题” 。
但也有人持不同意见 。自20世纪80年代以来，NASA喷气推进实验室的独立研究者、地质学家迈克尔·罗素就一直支持另一种海洋起源观点 。他认为，生命起源于海底的热液口，那里的温暖碱性水从地质构造中渗出，温暖的海水与岩石之间发生相互作用，提供化学能量，首先驱动简单的代谢循环，然后生成并利用RNA等化学物质 。
迈克尔·罗素对萨瑟兰的方法持批评态度 。在他看来，萨瑟兰“所有这些神奇的化学过程”其实都无关紧要 。这是因为，现代生物用的是完全不同的化学过程来产生RNA等物质 。罗素认为，一定是先出现这些过程，而不是先出现物质本身 。“生命会挑选那些非常特殊的分子，但是你不能从替补席上挑选它们 。你得从零开始，这才是生命之道，”他说道 。
萨瑟兰反驳道，一旦RNA、蛋白质等分子形成，演化机制就会接管一切，使原初生命体找到制造这些分子的新方法，从而维持自身的生存 。
与此同时，许多研究者对迈克尔·罗素的海底碱液喷口假说表示怀疑，认为缺乏实验支持 。
在新西兰罗托鲁阿附近“地狱之门”(Hell’s Gate)温泉的一项研究中，来自热液池的样品经过了干燥和再湿润的循环，这促进了化学反应，产生了类似RNA的分子
相比之下，模拟陆地表面条件的化学实验则形成了核酸、蛋白质和脂类的基本成分 。大卫·卡特林说：“在深海热液喷口假说中并没有这些合成过程 。而且没有做过这方面的研究，可能是因为根本做不了 。”
弗伦克尔-品特也对海底热液口的观点持批评态度，因为她研究的分子在这种条件下无法存在很长时间，“这些原始多肽的形成与热液喷口不太兼容” 。
今年5月，德国杜塞尔多夫大学博士后、地球化学家玛蒂娜·普赖纳和同事提出了一个可能的答案 。她认为，在热液喷口下方的岩石中，热量和化学反应会使水分子凝结或分解，从而形成干燥的空间，“在一定程度上，岩石与水的相互作用会使水流失” 。与此同时，海水也会慢慢地流入，这就像是“一种干湿循环” 。普赖纳认为，这一过程将使深海岩石更适合关键分子的形成 。当然，这仍然只是一种假设，“你还需要做相关的实验来证明它可以发生某些反应” 。
目前这方面的证据还不存在 。另一方面，越来越多的实验结果支持生命起源于陆地小型水体的观点 。萨瑟兰倾向于由陨石撞击坑形成的水体，在太阳和剩余冲击能量的加热下，多股水流沿斜坡流下，最后在底部汇合成一个水塘 。这将是一个复杂的三维环境，矿物表面充当催化剂，碳基化学物质则在水中反复溶解，并在阳光下干燥 。“在某种程度上，你可以肯定地说，这一切需要在地表完成，而不能在海洋深处或地壳下十公里处，”萨瑟兰说，“然后我们需要磷酸盐和铁 。铁镍陨石很容易就能将这些东西带到地球上 。”此外，撞击坑理论还有一个更大的优势：陨石在撞击大气层时能产生氰化物 。
迪默一直支持的是另一种观点：火山温泉 。在今年的一项研究中，他和同事布鲁斯·戴默提出，脂质可能在热泉中形成了原始细胞，正如他在早先实验中所揭示的那样 。温泉边缘的干湿循环驱动了RNA等核酸分子的形成和复制 。
迪默在现代火山温泉中进行了若干实验，以验证他的观点 。2018年，他的团队发现囊泡可以在温泉中形成，甚至可以包裹核酸——但它们无法在海水中形成 。去年的一项后续研究发现，当产生的囊泡干燥后，核苷酸会连接形成类似RNA的链 。
缩小生命起源地的范围需要对生命起源前的化学有更广泛的了解，包括许多反应如何结合在一起，以及反应发生的条件范围等 。化学家Sara Szymku?是创业公司Allchemy的总裁，她所领导的团队试图挑战这一庞大的任务 。在9月发表了一项综合研究中，该团队利用计算机算法探索了一个庞大的已知前生物反应网络如何产生如今众多的生物分子 。
这个网络是高度冗余的，因此即使多个反应被阻断，关键的生物化合物仍然可以形成 。出于这个原因，Szymku?认为目前排除任何生命起源场景都为时过早 。我们需要系统地检验一系列不同的环境，看看哪些反应会在哪里发生 。


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