對(duì)古代海水的再現(xiàn)揭示了哪些營養(yǎng)物質(zhì)塑造了早期生命的進(jìn)化。信用:uux.cn/Pixabay/CC0公共領(lǐng)域
（神秘的水的塑造生命地球uux.cn）據(jù)牛津大學(xué)：科學(xué)家們對(duì)生命最初進(jìn)化時(shí)海洋中的條件知之甚少，但發(fā)表在《自然地球科學(xué)》上的再現(xiàn)早期新研究揭示了地質(zhì)過程如何控制哪些營養(yǎng)物質(zhì)可用于促進(jìn)它們的發(fā)展。
所有的揭示生命都利用鋅和銅等營養(yǎng)物質(zhì)來形成蛋白質(zhì)。最古老的營養(yǎng)生命形式進(jìn)化于太古代，比恐龍首次出現(xiàn)還要早35億年。物質(zhì)與最近的對(duì)古代海的進(jìn)同類相比，這些微生物表現(xiàn)出對(duì)鉬和錳等金屬的水的塑造生命偏好。這種偏好被認(rèn)為反映了當(dāng)時(shí)海洋中金屬的再現(xiàn)早期可獲得性。
來自開普敦大學(xué)(UCT)和牛津大學(xué)的揭示研究人員在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)了古代海水。他們發(fā)現(xiàn)綠柱石是營養(yǎng)太古代巖石中常見的一種礦物，它快速形成，物質(zhì)并在此過程中去除鋅、對(duì)古代海的進(jìn)銅和釩。水的塑造生命
當(dāng)綠橄欖石在早期海洋中形成時(shí)，再現(xiàn)早期這些金屬將從海水中去除，使海水富含其他金屬，如錳、鉬和鎘。有趣的是，他們預(yù)測太古代海水中最豐富的金屬與早期生命形式選擇的金屬相匹配，這解釋了為什么它們?cè)谠缙谶M(jìn)化中受到青睞。
首席研究員Rosalie Tostevin博士(當(dāng)時(shí)是牛津大學(xué)的研究人員，現(xiàn)在是UCT地質(zhì)科學(xué)系的高級(jí)講師)說:“當(dāng)我們注意到我們的結(jié)果與使用完全不同方法的生物學(xué)家的預(yù)測相匹配時(shí)，我們非常興奮。當(dāng)其他領(lǐng)域的專家做出類似的發(fā)現(xiàn)時(shí)，這總是令人欣慰的。”
科學(xué)家們一致認(rèn)為，太古代的海水與今天非常不同，含有更多的溶解鐵和二氧化硅，幾乎沒有氧氣。然而，關(guān)于海水化學(xué)的其他方面，如營養(yǎng)物的濃度，卻鮮有一致意見。
“我們無法回到過去采集海水樣本并進(jìn)行分析，因此重建太古代的條件是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。一種方法是觀察沉積巖的化學(xué)組成，但是非常古老的巖石的化學(xué)成分有時(shí)會(huì)被改變。相反，我們決定在實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造一個(gè)古代海水的微型版本，在那里我們可以直接觀察發(fā)生了什么，”托斯提文說。
Tostevin和她的同事Imad Ahmed在一個(gè)特殊的無氧室內(nèi)重建了太古代的海水，并觀察了綠橄欖石開始形成的過程。隨著礦物質(zhì)的形成，他們觀察到海水中金屬濃度的劇烈變化。他們?cè)阢@石光源同步加速器上使用X射線吸收光譜來證明金屬正在進(jìn)入礦物。相比之下，其他金屬不受這一過程的影響，并停留在海水中的高水平。
Tostevin說:“我們知道綠橄欖石在早期地球上很重要，因?yàn)槲覀円恢痹诠爬系膸r石中發(fā)現(xiàn)它，例如南非北開普省的鐵礦石，以及澳大利亞的類似巖石。我們認(rèn)為這可能是太古代最重要的礦物之一。但是我們不知道綠橄欖石在自然界是如何形成的。一種可能性是綠橄欖石形成于海洋深處的熱液噴口。但它也可能是在淺水中形成的，只要pH值有一點(diǎn)點(diǎn)變化。”
Tostevin和Ahmed決定在這兩種條件下進(jìn)行他們的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不管綠橄欖石如何形成，它都以相似的方式去除金屬。
研究人員關(guān)心的一個(gè)問題是，這些金屬是否會(huì)被鎖定很長時(shí)間，或者在幾個(gè)月或幾年后被釋放回海水中。為了測試這一點(diǎn)，他們加熱礦物質(zhì)，以模擬當(dāng)它們被掩埋并經(jīng)歷結(jié)晶時(shí)在自然界中發(fā)生的情況。這些金屬仍然被困在礦物中，這表明這是對(duì)早期海水產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的金屬的永久下沉。

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