地球上及更远的早期生命可能是海洋生物

1.原始生命来自海洋

2.水是生命之源

艺术家对早期地球的印象。(图片来源西蒙·马奇/国家航空航天局)

通过研究生命的基因树，科学家们已经确定，地球上最早的生命可能生活在水下，在那里它们可以免受来自太阳的有害紫外线的伤害。

地球上生命的起源仍然是一个谜，但科学家们正在慢慢地把基因拼图拼凑完善，以了解更多关于25亿到40亿年前地球上第一个生命的诞生。现在，来自威斯康星大学麦迪逊分校和加州大学河滨分校的科学家们利用机器学习，将一种名为视紫红质的蛋白质分子的进化发展追溯到地球上存在的一些最古老的微生物生命形式。科学家们认为，这些结果也可能为寻找地外生命提供信息。

加州大学河滨分校的天体生物学家爱德华·施维特曼(Edward Schwieterman)是这项新研究的合著者，他在一份声明中说：“这就像从许多孙辈的DNA中复制出他们祖父母的DNA。”

研究人员推断视紫红质为早期生命提供了能量，将来自太阳的光转化为能量。在现代地球上，视紫红质可以吸收蓝色、绿色、黄色和橙色的光。(它也与我们的眼睛用来观察世界吸收光的杆状细胞和锥状细胞有切线关系。)

施维特曼和他的同事们首先在地球上尽可能广泛的生命中寻找控制视紫红质的基因，然后确定那些具有最长血统的基因。

这一分析表明，古代视紫红质只吸收蓝光和绿光。在早期生命起源于海洋的可能下，这种能力的降低是有道理的，在海洋中，蓝色和绿色波长的光比其他波长的光能穿透更深的海水层：能够吸收这些波长来获得能量是至关重要的。

海洋可能是早期生命形成的少数宜居环境之一，因为行星表面的大部分处于生命的禁区。早期的地球大气中没有游离氧，也就没有臭氧层来保护地球免受有害的太阳紫外线辐射。相反，生命应该潜在地下或海洋深处，免受有害的紫外线的伤害。

这些发现让我们了解了地球上早期生命生活的环境，以及生命如何从环境中获取能量。

威斯康星大学麦迪逊分校的天体生物学家、这项新研究的主要作者贝图尔·卡查尔在同一份声明中说：“我们复活了一个分子的古代DNA序列，这使我们能够将过去的生物学和环境联系起来。”

生命可能在地球早期的海洋中存在，受到保护。(图片来源： 国家航空航天局)

施维特曼说：“在早期的地球上，能量非常稀缺。”他指出，古代微生物一定已经发现了如何利用可用的能量，而不需要像现代植物那样进行光合作用，将阳光转化为储存能量的分子。

虽然视紫红质与叶绿素(光合作用的核心化合物)的能量转化原理相似，但它们并无关联。每一种生物都将单独进化，以填补另一种生物没有占据的生态位。

紫红质真正开始进化成现代的形式大约是在20到25亿年前，当时地球大气中突然充满了由微小的光合作用蓝藻产生的氧气，这就是所谓的大氧化事件。它也被称为氧气灾难，因为不断变化的大气导致了大量无氧呼吸的微生物物种的灭绝。

丰富的氧气形成臭氧层，抵御有害的太阳紫外线辐射，使能够适应新的富氧环境的微生物离开海洋和地下生态位，在地球表面更自由地繁衍。与海洋深处相比，这里有相当波长的阳光，视紫红质也进化出了吸收这些阳光的能力。

这些发现也可以应用于天体生物学。“与宜居世界相比，早期的地球是一个陌生的环境，”施维特曼说。“了解这里的生物如何随着时间和环境而变化的，将教会我们寻找和识别其他地方的生命的重要技能。”

BY:Keith Cooper

FY:jane

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