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數(shù)十億年前的地球是什么樣子？哪些特征有助于生命的形成？在《科學(xué)》雜志最近發(fā)表的一篇論文中，美國羅切斯特大學(xué)和科羅拉多大學(xué)博爾德分校研究人員揭示了尋找答案的關(guān)鍵信息。該研究對(duì)發(fā)現(xiàn)生命起源、尋找其他行星上的生命都具有重要意義。

對(duì)生命及其起源的研究通常涉及多種學(xué)科，包括基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)及一個(gè)名為金屬組學(xué)的新興領(lǐng)域，該領(lǐng)域探索金屬在執(zhí)行細(xì)胞功能中的重要作用。隨著生命的進(jìn)化，對(duì)某些金屬的需求發(fā)生了變化，新研究旨在確定數(shù)十億年前微生物首次出現(xiàn)時(shí)可能存在哪些金屬。

研究人員表示，當(dāng)針對(duì)不同的生命起源情景提出假設(shè)時(shí)，人們通常假設(shè)所有金屬都是可用的，因?yàn)闆]有研究為地球歷史最早時(shí)期的流體金屬濃度提供強(qiáng)有力的限制。

為了填補(bǔ)這個(gè)空缺，研究人員分析了數(shù)十億年前巖石圈（地球的外層，包括地殼和上地幔）中流體的成分和特征。這些巖石圈流體是在地球內(nèi)部和可能形成微生物的外部熱液池之間負(fù)責(zé)“運(yùn)輸”的關(guān)鍵途徑。雖然研究人員無法直接測(cè)量數(shù)十億年前存在的金屬，但通過確定流體的特性，他們可推斷出在生命出現(xiàn)期間，哪些金屬可能已經(jīng)在地球內(nèi)部和外部之間傳輸，并出現(xiàn)在這個(gè)星球表面，以及這些金屬的濃度。

研究人員將結(jié)果應(yīng)用于早期地球鋯石，以確定數(shù)十億年來巖石圈流體的氧氣壓力、氯含量和溫度，再將這些信息輸入計(jì)算機(jī)模型。從而成功模擬了哪些金屬可以獲得“入門證”。

結(jié)果令團(tuán)隊(duì)非常驚訝。例如，許多生命起源研究者認(rèn)為銅可能是導(dǎo)致生命產(chǎn)生的化學(xué)成分，但是新研究沒發(fā)現(xiàn)銅很豐富的證據(jù)；而錳卻可能在地球和地球表面新興的生物系統(tǒng)之間起著重要作用。雖然此前在生命起源的場景中很少考慮到錳，但今天錳被認(rèn)為有助于身體形成骨骼并協(xié)助酶分解碳水化合物和膽固醇。

【總編輯圈點(diǎn)】

金屬在生物體內(nèi)起著重要作用。繼基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)之后，金屬組學(xué)也成為揭示生命規(guī)律的一個(gè)重要前沿學(xué)科。是的，研究金屬，探究微量元素的存在和演變，也能對(duì)生命及其產(chǎn)生時(shí)的環(huán)境形成更深入的認(rèn)識(shí)。這次，研究人員分析了數(shù)十億年前巖石圈中流體的成分和特征，通過模型模擬，發(fā)現(xiàn)了一些和傳統(tǒng)觀點(diǎn)有出入的結(jié)果，比如銅和錳的作用。新的研究手段的介入，帶來驚喜和疑問，當(dāng)然，我們?nèi)孕枰M(jìn)一步研究去佐證新的發(fā)現(xiàn)。