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新的研究拒绝80年的“原始汤”理论作为生命的起源

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80年来,人们已经接受了早期的生命开始于有机分子的“原始汤”,然后才从数百万年后的海洋发展而来。今天的'汤'理论已经翻过了一个开创性的论文生物论文,声称这是地球的化学能,从海底的热液通风口,启动早期生活。

“教科书认为,生命起源于有机汤,第一个细胞通过发酵这些有机物以ATP形式产生能量而生长。我们提供了一个新的观点,为什么这个老的和熟悉的观点根本无法工作,“伦敦大学学院队长Nick Lane博士说。 “我们提出生命是由气体(H 2 ,CO 2 ,N 2 和H 2 S)引起的替代,而第一生命的能量来自利用地球母亲创造的地球化学梯度一种特殊的深海热液通风口 - 一个充满了微小的相互连接的隔间或毛孔的地方。“

1929年,JBS Haldane发表了他关于生命起源的有影响力的文章,他提出紫外线辐射提供了将甲烷,氨和水转化为早期地球海洋中第一批有机化合物的能量。然而,对汤理论的批评指出,没有任何持续的动力来作出任何反应。没有能源,我们所知道的生活是不可能存在的。 “杜塞尔多夫植物学三世研究所的进化生物学家威廉·马丁(William Martin)说:”尽管有生物能和热力学的缺陷,80年前的原始汤的概念仍然是生命起源的主流思想的核心。 “但是汤没有能力产生对生命至关重要的能量”

在拒绝汤理论的过程中,研究小组转向了地球的化学过程,以确定能够为有机体的第一个原始前辈提供动力的能量来源:蜂窝状地球化学梯度在热液喷口的微观天然洞穴。这些催化细胞产生了脂质,蛋白质和核苷酸,产生了第一批真正的细胞。

该团队专注于地球化学家Michael J. Russell开创的碱性深海通风口的创意,这些通风口产生的化学梯度非常类似于今天几乎所有生物体所使用的化学梯度 - 膜上的质子梯度。早期的生物体可能通过称为化学渗透的过程来利用这些梯度,其中质子梯度被用于驱动通用能量货币ATP或更简单的等价物的合成。之后,细胞通过从供体到受体的电子转移产生自己的质子梯度。该小组认为,第一个捐助者是氢气,第一个捐助者是CO 2 。合着者约翰·艾伦(John Allen)说:“现代活细胞继承了同样大小的质子梯度,关键的是,同样的方向 - 正面外部和负面内部 - 就像它们出现的无机囊泡一样。”玛丽女王的生物化学家,伦敦大学。

Lane表示:“热力学约束条件意味着化学渗透对所有生物体中的碳和能量代谢都是必不可少的,这些生物体由今天简单的化学成分[autotrophy]生长出来,可能是第一个自由活细胞。 “在这里,我们考虑最早的细胞如何利用地球化学的力量,然后学会自己制造。”

这是一个至关重要的转变,因为化学渗透是生物体从通风口逸出的唯一机制。 “今天所有的生物都是化学渗透的原因,就是他们从第一个细胞进化的时间和地点继承了它?如果没有它,它们是不可能发展的,“马丁说。 Lane Lane总结说:“远不能过于复杂地为早期生活提供动力,几乎不可能看到生活如何开始而没有化学渗透作用。 “现在是时候摆脱一些原始汤发酵的束缚,如”没有氧气的生活“?一个可以追溯到a的想法 那么在生物学的任何人对ATP如何产生有任何了解的时候。“



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