最古老的“原始湯”

高思

發(fā)現(xiàn)“原始湯”

理論上講，研究生命起源最好的證據(jù)，是地球上40億年前的巖石和化石中所包含的信息。然而，歷經(jīng)億萬(wàn)年的變化，地球早已滄海桑田。隨著歲月的變遷，那些巖石和化石也不可避免地緩慢地發(fā)生著變化。它們雖然保留了原始的模樣，但是我們想要尋找的生命起源信息幾乎也所剩無幾了。

但是，人類從未放棄尋找生命起源的腳步。有科學(xué)家想到，在古老的巖石中，或許封存了與世隔絕數(shù)十億年之久的水。這些水可能從未接觸過生命。這就是我們一直在尋找的地球上最古老的“原始湯”，而這一次，是人類有史以來最接近目標(biāo)的一次。

2007年，加拿大多倫多大學(xué)的地球化學(xué)家芭芭拉·舍伍德和她的團(tuán)隊(duì)在蒂明斯市一座銅礦中意外發(fā)現(xiàn)了一處“寶藏”。在采礦過程中，一股水流從巖石裂縫中噴薄而出。經(jīng)過檢測(cè)，涌出的古水年齡竟然超過了10億歲。現(xiàn)在，該團(tuán)隊(duì)又在另一座礦山中發(fā)現(xiàn)了此類情況。這說明，古老的巖石中可能“充斥著”大量類似的時(shí)間膠囊，其歷史或許可追溯到地球的生命起源時(shí)期。

現(xiàn)在，舍伍德團(tuán)隊(duì)正在水中尋找古老的生命形式。如果有所發(fā)現(xiàn)，這必將是科學(xué)史上最重大的發(fā)現(xiàn)之一。不過，到目前為止，水中似乎還沒有任何生命形式的存在。不過，這也相當(dāng)令人興奮，因?yàn)檫@意味著他們發(fā)現(xiàn)的水可能和地球生命起源之前的水一模一樣。

其實(shí)早在10多年前，舍伍德就在加拿大安大略省的一處礦山深處采集過一點(diǎn)這種隱藏頗深的水。在地表之下近2千米的礦藏通道中，她發(fā)現(xiàn)一些氣體從巖石裂隙中繚繞而出。順著這些如夢(mèng)似幻的氣體，她順藤摸瓜發(fā)現(xiàn)了一個(gè)破裂的孔洞，得到了一滴從破裂孔洞中滴落的小水滴。后續(xù)分析顯示，這滴小水滴的年齡介于11億～27億歲之間。水中夾雜著一股含硫氣體的味道，并且，水中還含有甲烷和氫氣成分。

雖然小水滴中不含一絲生機(jī)，但這充分說明，在地球上的某個(gè)角落仍然遺留著一些被生命遺忘或者說生命從未踏足過的“凈土”。巖石裂隙中的水已經(jīng)與世隔絕相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間了，它們保留下來的化學(xué)構(gòu)成或許正好反映了地球生命起源之前的情況。當(dāng)時(shí)，或許整個(gè)地球上的水都是類似的成分。

除了以上兩次發(fā)現(xiàn)，舍伍德團(tuán)隊(duì)還在不斷尋找其他古老巖石中存在的“原始湯”。2014年，在美國(guó)加州薩克拉門托市舉行的一場(chǎng)科學(xué)會(huì)議上，該團(tuán)隊(duì)成員切爾西宣布：他們?cè)诩幽么蟀泊舐允∷_德伯里盆地發(fā)現(xiàn)了兩座礦山，其中有相當(dāng)重大的發(fā)現(xiàn)。

他們?cè)谶@兩座礦山和之前的礦山發(fā)現(xiàn)的一樣，都是深入億萬(wàn)年之久的巖石中進(jìn)行挖掘才得以發(fā)現(xiàn)了“原始湯”。切爾西在距離地表1.3千米和1.7千米處得到了一些古水樣本，它看起來和在蒂明斯市礦山發(fā)現(xiàn)的古水非常相似。不僅古水中的化學(xué)物質(zhì)相似，而且同位素檢測(cè)也顯示這幾滴水滴同樣古老，且年齡相近。該團(tuán)隊(duì)的進(jìn)一步分析認(rèn)為，水樣中的惰性氣體成分將會(huì)提供更精準(zhǔn)的年齡數(shù)據(jù)。

美國(guó)普林斯頓大學(xué)的塔利斯·斯托特認(rèn)為，這種“原始湯”來自無生命邊緣地帶——一個(gè)生命或可生存其中，但卻沒有生命存在的地方。這個(gè)被封閉了數(shù)十億年之久的無生命邊緣地帶，為人類研究生命起源提供了一個(gè)非比尋常的機(jī)會(huì)，同時(shí)，也有助于人類探尋其他行星上可能存在的生命形式。

加拿大大學(xué)的昂斯托特教授則認(rèn)為，蒂明斯市和薩德伯里盆地巖石中發(fā)現(xiàn)的古水年齡最多不過27億年，而那時(shí)，地球生命早已出現(xiàn)了近10億年之久。因此，昂斯托特教授并不認(rèn)同舍伍德科研團(tuán)隊(duì)所采集到的古水樣本是真正的“原始湯”，但他高度贊同古水的化學(xué)構(gòu)成符合能夠誕生生命的要求。

昂斯托特教授說：“從地球化學(xué)上來說，這就是我們這顆行星上生命誕生的那種地方，然而我們卻看到它孤立于現(xiàn)今的DNA世界之外。”這實(shí)在是令人費(fèi)解。

生命起源說

生命的起源是生物學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域最大的謎團(tuán)之一。關(guān)于生命起源于何時(shí)，有兩個(gè)頗具可能性的假說。最有名的假說當(dāng)屬達(dá)爾文的推斷：生命起源于單一的、能自我復(fù)制的有機(jī)化合物。能通過簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生，也能進(jìn)行自我復(fù)制、變異和進(jìn)化——生命可能始于沐浴在陽(yáng)光下的“溫暖的小池塘”。

最近，有科學(xué)家提出了另一個(gè)關(guān)于生命起源的假說，且廣大學(xué)者普遍比較接受，即認(rèn)為海底的熱液噴口也許是誕生生命的搖籃。這一假說考慮到早期地球的高溫、還原性環(huán)境，認(rèn)為生命從嗜熱微生物進(jìn)化而來，即早期生命存在于礦物質(zhì)豐富的高溫水域環(huán)境中。

那么，熱液噴口是什么概念呢？科學(xué)家認(rèn)為，在海底發(fā)生擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)的地方，地殼會(huì)有裂口，沿著裂口會(huì)逐漸形成熱液噴口。由水和一些化學(xué)物質(zhì)組成的滾燙混合物經(jīng)由地殼噴薄而出，為海洋生命提供了熱量和營(yíng)養(yǎng)。有些深海海底的熱液噴口像極了“黑煙囪”，噴出的水柱因含有化學(xué)物質(zhì)而呈灰色或黑色。噴口周圍逐漸形成了一些奇特的海洋生物。

舍伍德認(rèn)為，這就是加拿大蒂明斯市礦山古水的來源，包裹它們的巖石就是數(shù)十億年前在海洋底部熱液噴口所形成的產(chǎn)物。舍伍德認(rèn)為這些被巖石封閉的“原始湯”就是一個(gè)把“溫暖的小池塘”裝進(jìn)一個(gè)“溫暖的小裂縫”的地球故事。除了沒有陽(yáng)光，它們簡(jiǎn)直就如達(dá)爾文所描述的“溫暖的小池塘”一樣。或許地下深處的化學(xué)反應(yīng)曾經(jīng)已經(jīng)發(fā)展到了生命形成的起源階段，如生成氨基酸或出現(xiàn)RNA分子。

擁有一瓶地球“原始湯”在手，研究人員可以進(jìn)行相當(dāng)仔細(xì)地研究。如果他們真能有所發(fā)現(xiàn)，這將表明，生命可以在無光的環(huán)境下產(chǎn)生。這對(duì)科學(xué)家在其他星球上尋找生命來說是個(gè)好消息，因?yàn)樵S多遙遠(yuǎn)的星球從未接收到像地球接收到的這么多的光線。但有人懷疑，其中一些星球也有類似地球的深海熱液噴口系統(tǒng)，但只有這樣的系統(tǒng)才可以產(chǎn)生生命嗎？又或是一片死寂？我們不知道。不過，舍伍德的“原始湯”為人類提供了一個(gè)前所未有的機(jī)會(huì)來尋找答案。

之前對(duì)“原始湯”并不樂觀的加拿大教授昂斯托特說：既然我們都推測(cè)這種化學(xué)構(gòu)成可能會(huì)產(chǎn)生生命，鑒于它確實(shí)存在，而且存在了數(shù)十億年，難道我們不期望看到一些前生命起源的反應(yīng)嗎？一旦我們找到這樣一個(gè)地方，我們可以把所有裝備都用上，看看是否能找到類似原始RNA的物質(zhì)。

無論我們?cè)凇霸紲敝惺欠裾业玫竭@樣的生命跡象，但有一件事是相當(dāng)肯定的：液體中仍然充滿了豐富的化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)基礎(chǔ)是促使生命突然出現(xiàn)的關(guān)鍵。

最新研究結(jié)果表明，“原始湯”中的化學(xué)物質(zhì)正在慢慢地變少。某種生物似乎正在一點(diǎn)一點(diǎn)地“吃”掉被困在巖石里數(shù)十億年的化學(xué)物質(zhì)。當(dāng)?shù)V工破開巖石的時(shí)候，也許某種現(xiàn)代生物趁機(jī)跑了進(jìn)去，占據(jù)了這個(gè)古代生態(tài)位，現(xiàn)在正在那里大吃大喝。而它吃下去的東西，“保質(zhì)期”可是夠久的了。