新的研究揭示了氢是如何在时间之初启动生命的

生活作者 / 世界之声 / 2025-01-27 01:06
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      新的研究表明,氢气在细胞内产生能量方面起着至关重要的作用,对地球上的生命起源至关重要。  现在,德塞尔多夫大

  

  

  新的研究表明,氢气在细胞内产生能量方面起着至关重要的作用,对地球上的生命起源至关重要。

  现在,德塞尔多夫大学的威廉·f·马丁(William F. Martin)和马尔堡马克斯·普朗克陆地微生物研究所(MPI)的玛蒂娜·普雷纳(Martina Preiner)的一项研究强调了地球上第一批细胞是如何利用氢气作为能源的。

  地球上最早的细胞起源于热液喷口产生的氢气,氢气与二氧化碳的反应产生了活分子。

  为了获取能量,电池必须将氢气中的电子大力推向上坡。该研究的作者之一马克斯·布拉本德(Max Brabender)解释说:“这就像要求河流向上游而不是向下游流动一样,所以细胞需要工程解决方案。”15年前,沃尔夫冈·巴克尔和罗尔夫·托尔才发现细胞是如何做到这一点的。

  他们发现,细胞将氢中的两个电子发送到不同的路径。一个电子往下坠的距离太大,以至于它启动了一个类似滑轮的系统,用能量把另一个电子拉向上坡。这个过程被称为电子分岔。在细胞中,这个过程需要几种酶。

  因此,在酶或细胞出现之前的早期进化中,能量上坡反应是如何发生的,一直是一个难以解开的谜团。

  马丁说:“有几种不同的理论提出,在电子分叉出现之前,环境可能会把电子大力推向铁氧还蛋白。”“我们已经确定了一个不能再简单的过程,并且在热液喷口的自然条件下有效。”

  自从发现电子分岔以来,科学家们已经确定这一过程是古老的,而且对于依靠氢气生存的微生物来说是必不可少的。但在蛋白质出现之前,氢气是如何转化为二氧化碳的呢?

  “金属提供了答案,”普雷纳说。“在生命开始时,古代环境条件下的金属可以将(氢气)中的电子发送到山上,我们可以看到保存在现代细胞生物学中的原始化学的遗迹。”

  但仅靠金属是不够的。

  “(氢气)也需要由环境产生,”来自Preiner实验室的共同第一作者Delfina Pereira补充道。

  现代和古代的热液喷口都会产生大量的氢气,这些气体可以把含铁的矿物变成闪亮的金属铁。然而,这并不是什么新鲜事。令人惊讶的是,大自然也会这样做,尤其是在热液喷口,这些自然沉积的铁可能在生命起源中发挥了至关重要的作用。

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