北京時間1月13日消息，據(jù)國外媒體報道，簡單、毫無生機(jī)的物質(zhì)究竟是如何形成生命的？這是關(guān)于生命最深奧、也最令人迷惑不解的謎團(tuán)之一。我們已經(jīng)知道，生命的火苗最初應(yīng)當(dāng)是由某種化學(xué)反應(yīng)點(diǎn)燃的，但一直不清楚究竟是什么樣的化學(xué)反應(yīng)，也不知道這些反應(yīng)所需的能量從何而來。
不過，德國杜塞爾多夫大學(xué)的研究人員最近宣布，他們找到了生命起源的幕后推手。這味“神秘配料”其實(shí)是現(xiàn)代最清潔、最環(huán)保的能量載體——?dú)錃狻?/p>
研究團(tuán)隊(duì)開展了一系列化學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過使用催化劑、以及模擬海底熱泉的條件，考察了氫氣與二氧化碳之間的化學(xué)反應(yīng)，還采用了一種名叫分子考古學(xué)的計(jì)算方法，對現(xiàn)代細(xì)胞蛋白質(zhì)及DNA中原始生命留下的蛛絲馬跡進(jìn)行了分析。
研究人員想要弄清，究竟是什么樣的化學(xué)環(huán)境孕育出了最早的新陳代謝（即生物的能量處理過程）。于是，他們將目光投向了地球生物所謂的“最后的共同祖先”。
該研究團(tuán)隊(duì)總共考察了402種合成生命分子構(gòu)件的生物化學(xué)反應(yīng)。圖中每個圓圈都代表一種反應(yīng)，顏色則代表各個反應(yīng)釋放出的能量。綠色意味著反應(yīng)可以釋放能量，紫色意味著需要吸收能量。
該團(tuán)隊(duì)總共確定了402個自生命起源以來便基本不曾改變過的代謝反應(yīng)，全部屬于當(dāng)今最簡單的生命形式——細(xì)菌和古細(xì)菌。這些反應(yīng)都保存得十分完好。利用這些反應(yīng)，研究人員揭開了數(shù)十億年前原始生命的神秘面紗，拼湊出了“最后的共同祖先”新陳代謝的真實(shí)面目，
驅(qū)動原始新陳代謝的能量究竟來自哪里？在四十億年前、新陳代謝反應(yīng)剛剛開始時，地球上還沒有進(jìn)化出蛋白質(zhì)或酶，無法催化這些反應(yīng)。新陳代謝一定是由自然環(huán)境中的化學(xué)反應(yīng)引發(fā)的，也許借助了某種無機(jī)催化劑。但光有催化劑還不夠，這些反應(yīng)還會釋放出能量，可是這些能量究竟來自哪里呢？
此前從未有人想到通過考察這些代謝反應(yīng)尋找它們的催化能量來源。
為了尋找這些原始代謝反應(yīng)的能量來源，該團(tuán)隊(duì)計(jì)算出了每種反應(yīng)的“自由能”，又稱“吉布斯能”。而他們的發(fā)現(xiàn)十分驚人：“最后的共同祖先”并不需要借助紫外光照射、隕石撞擊、火山爆發(fā)、或者核輻射來激活早期代謝反應(yīng)。相反，這些反應(yīng)的能量來自其自身的新陳代謝。這意味著這些代謝反應(yīng)可以釋放出“最后的共同祖先”體內(nèi)的自由能，并且這一過程很可能是在類似現(xiàn)代海底熱泉的環(huán)境中發(fā)生的。
現(xiàn)在總共發(fā)現(xiàn)了402種相互關(guān)聯(lián)的代謝反應(yīng)，乍看之下簡直復(fù)雜得令人絕望。沒想到只要在合適的條件下，這些反應(yīng)都可以自然而然地發(fā)生。這說明生命的起源也許遠(yuǎn)沒有我們之前所想的那樣復(fù)雜，只需要有合適的化學(xué)物質(zhì)、以及合適的局部條件即可。針對這402項(xiàng)關(guān)鍵反應(yīng)的計(jì)算機(jī)分析結(jié)果顯示，它們主要發(fā)生在溫度為80℃、pH值為9左右的堿性環(huán)境中，就像我們提到的海底熱泉。不僅如此，這些熱泉還會產(chǎn)生大量氫氣。
在這樣的環(huán)境中，“最后的共同祖先”有95%至97%的代謝反應(yīng)都可以自行發(fā)生，不需要其它任何能量來源。在深不可測、漆黑一片的海底熱泉中，氫氣就是化學(xué)界的“陽光”。
假如沒有氫氣，什么都不會發(fā)生，因?yàn)樵谛玛惔x反應(yīng)剛開始時，首先需要由氫將二氧化碳中的碳提取出來。因此，點(diǎn)燃生命火花所需的能量其實(shí)相當(dāng)簡單。我們不需要陽光，不需要隕石，也不需要紫外線，只要有氫氣和二氧化碳、再加上一些氨和鹽就行了。
人類如今正開始嘗試駕馭氫能，堪稱“返本溯源”。現(xiàn)代能量研究對氫的利用方式與生命幾乎完全相同，只不過生命的“氫技術(shù)史”已有四十億年之久，而我們才剛剛起步。
本文來自“新浪科技”，作者：葉子，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。
