地球上最早的生命出现在35亿年前,生命起源仍是科学界未解决的谜题之一,但有两件事科学家几乎可以肯定。首先,那段时间地球上的生命几乎完全是微生物,其次,一定存在生命起源前(prebiotic)的前体化合物,如氨基酸、有机酸和脂质,可以快速构建DNA、酶和细胞壁,并促使复杂生命的形成。
由伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution,WHOI)地球化学家兼国家海洋科学加速器质谱(National Ocean Science Accelerator Mass Spectrometry,NOSAMS)设施主任Susan Q. Lang共同领导的美国海洋钻井船JOIDES Resolution即将进行的探险将试图揭示地球历史早期启动生命形成过程的新认识。
大西洋中部海底失落之城热液活动区(Lost City Hydrothermal Field,LCHF)是了解早期生命形成过程的一个重要窗口,它以幽灵般的白色喷口烟囱而闻名,烟囱有房子那么高,碱性喷口液体富含氢和甲烷,强大的来源热力学能量可能推动了地球上第一个生命有机组成部分的形成。类似的系统也可能出现在其他星球之上,例如天体生物学家正在将土星视为外星生命的可能家园。
Lang表示,要了解地球上生命的形成,我们需要了解为早期生命形成提供能量的整个系统。海底的某些地方让我们能够完整地看到这个系统,并找到和识别创造第一个原细胞和第一个细胞所需的前生物分子。
LCHF位于大西洋中部山脊北纬30°的“亚特兰蒂斯断层块”(Atlantis Massif)之上。该地块是由伸展断层形成,将下地壳和地幔中的岩石带到海底,并与海水相互作用产生蛇纹石和氢气。先前对亚特兰蒂斯断层块的海洋钻探和调查表明,除了氢气外,还产生了大量生命起源前化合物,包括有机酸、短链烃、甲烷和氨基酸。这些化合物为生活在高温、高压和极碱性LCHF烟囱内中的古代微生物提供营养。IODP Expedition 399旨在发现氢、甲烷和更复杂的化合物在亚特兰蒂斯断层块内的产生地点和方式,探索这些化学物质如何进入热液喷口流体,以及支持微生物群落所需的能量和营养物质的产生方式。
Lan表示,从亚特兰蒂斯断层块收集样本并不容易,但这些研究可以填补地球生命演化历史缺失的部分,并为发现地球以外的生命奠定基础。该次航行由美国国家科学基金会OCE-1405528资助,是综合海洋发现计划(IODP)的一部分。(张灿影 编辑)