地球生命起源之謎 或起源於地下深處

地球生命或起源於地下深處

國外媒體報道，地球上的生命是如何出現的仍是科學界最大的謎題之一，但對“深層生物圈”的最新研究表明地球上第一批自我複製的生命形式可能起源於地下深處，而非普遍認為的地表。科學家們發現了生活和繁殖在地下5千米深處的微生物，研究表明它們很可能在與地表生物圈完全隔離的環境裡存活，它們甚至可能已經存在了幾十億年。

對深層生物圈的最新研究之一發現，這些微生物形成了獨特的地下群體，後者是由基因相似的個體組成。這些隔離生命形式表現出的全球相似性表明它們可能是從相同的祖先直接進化而成，這些祖先生活在地球生命起源的同一時期，也即35億年前。

日益增多的研究人員相信生命最初可能位於地下岩石的裂縫裡，它們並非依賴陽光提供的能量，而是依賴以氫氣和甲烷形式存在的化學能量，在高溫和高壓環境下特定類型的岩石可以產生這些氣體。

在深層生物圈最新發現的近親全球微生物群落為這一觀點——也即生命並非起源於表面湖泊和海洋的“原始湯”，而是地下岩石充滿水的裂縫裡——提供了進一步的支持，美國密西根州立大學的馬特·施倫克（Matt Schrenk）這樣說道。

“兩年前，我們就有了地下岩石裡存在哪些微生物或者它們以什麼為食的觀點，自那時起，就出現了大量研究極大的擴展和豐富了數據庫。” 施倫克博士說道。

這項研究對比了在北美、歐洲、南非和日本地下深處岩石裂縫裡抽取的以氫為食的微生物的DNA序列。令研究人員感到意外的是，他們發現這些微生物的DNA相似度高達97%——這使得它們幾乎可以被看作是相同物種，施倫克博士說道。這項研究被展示在美國舊金山召開的美國地球物理學會會議上。

“大洋之隔的鳥類或者魚類彼此間非常相似，這很好理解，但想象彼此相隔16000千米、生活在極端深處、高壓和高溫的堅硬岩石裂縫之間的微生物幾乎相同，這並非易事。”發現於約翰內斯堡礦井4千米至5千米深處的微生物據稱能夠生活在更深的海底下方。

“我們並不知道這些有機物能夠存活的深度極限是多少，它們能夠存活於地下10千米深處。有可能生命起源於地下深處，只是我們不知道而已。” 施倫克博士表示。生命起源於原始湯的經典觀點來自於1953年美國芝加哥大學哈羅德·尤里（HaroldUrey）和斯坦利·米勒（Stanley Miller）的研究，研究發現利用原始湯裡較簡單的化學物質並將其結合，在靜電放電的幫助下——據稱它類似於閃電作用，形成相對複雜的生命基本建構單元是可能的。

然而，其它研究人員指出了這一場景裡存在的問題，例如35億年前地球表面遭受密集的紫外線輻射，這將迅速毀壞任何暴露在紫外線下的複雜生物分子，此外還有小行星的撞擊，它能輕而易舉的毀滅地表的生命，更別說有機會進化了。

“生命並非產生於溫暖的小池塘，而是躲避在地殼表面下方溫暖的小裂縫，或者海洋深處不受地表動盪事件的干擾，這一觀點是可以預想和接受的。”加拿大多倫多大學的地球物理學家芭芭拉·舍伍德·洛拉(BarbaraSherwoodLollar)這樣說道，他同時也是施倫克博士一項名為“深碳觀測計劃”(DeepCarbonObservatory)的10年研究項目的同事。

研究還發現，這些地下微生物還利用了一種名為Serpentisation的地質過程，也即在高溫和高壓環境下，當水與礦物橄欖石接觸時就會產生氫氣和甲烷。這些微生物把氫氣作為燃料，把甲烷作為碳的來源，使得它們能夠完全獨立於生活在地球表面的光合微生物。

科學家們還發現這些地下微生物能夠在高達120攝氏度和壓力為地表50倍的環境裡存活，這項發現或具有工業和醫學應用的潛力。“利用它們的基因和編碼的酶具有無限的潛力，” 施倫克博士解釋道。

對地球深層生物圈以及地下微生物是如何在極端環境裡存活的知識可以幫助天體生物學家尋找火星上的生命，據稱火星地表環境非常惡劣，不利於有機生物體的存活。