化学反应引起的海底反应，为什么对生命的出现很重要？

kugoo2009

尽管对生命的起源尚不清楚，但有一群科学家怀疑发生在深海热液环境中或附近。在这些地方，由于与来自地球地幔热岩接触而加热的水流入较低海洋，流过和通过矿物，而矿物本身是由于这种热水与冷海水的相互作用而沉淀下来。矿物通常包括金属硫化物，如硫化铁，也称为黄铁矿或愚人金。当沉淀时，这些矿物沉淀物开始形成热喷口水的通道，由于含有金属的矿物具有导电性，而且喷口水和海水的成分不同，就产生了一种电梯度。

就像天然电池一样，电流从喷口水通过矿物流入海洋。由东京理工学院/地球生命科学研究所(ELSI)领导的科学家通过实验室实验证明，这种电流可以将金属硫化物矿物还原为天然金属和混合金属硫化物/金属砾岩，从而可以减少和催化各种有机化合物的减少。由东京理工学院/地球生命科学研究所(ELSI)的科学家北田Norio Kitadai以及日本海洋与地球科学技术厅(JAMSTEC)科学家领导的研究小组在实验室中产生了一系列电化学反应。

这些反应被怀疑是在海底早期热液喷口环境中产生，证明了金属硫化物，包括铁、铜、铅和银(其中一些是热液喷口环境中常见的组成矿物)，通过电还原转化为原生金属。在此过程中还产生了金属硫化物和还原性金属络合物。还发现，这些配合物促进了现代生命中不可缺少的几种有机化学反应。作者认为金属和金属硫化物是这些反应的还原剂和催化剂。本研究为热液发电驱动有机化合物的生成提供了一种新机制。这项研究的一个令人兴奋是，由于电流似乎普遍产生于地球上的深海热液喷口环境中。

宇宙中任何发生这种热液过程的地方都应该同样促使这种化学反应。事实上，天文和基于航天器的观测表明，土星和木星(土卫二和木卫二)的卫星上可能存在强烈的水热活动，而在火星早期，水热活动可能很常见。对各种金属和电梯度影响的进一步研究，有望揭示更多有利于生物前化学的环境条件，这最终可能更好地理解宇宙中生命的普遍性和相似性。关于生命起源最可信的假设之一是，在富含硫化物的热液喷口环境中，存在前生物自养代谢。然而，利用水热系统提供还原力的地球化学机制仍有待阐明。

在这项研究中展示了，在早期海洋热液系统中可以实现的地球电化学条件下，几种金属硫化物(FeS、Ag2S、CuS和PbS)在≤- 0.7 V(相对于标准氢电极)下，经过小时到一天的尺度转换，转化为相应的金属。电化学制备的FeS- fe0组合促进了还原三羧酸循环中的各种反应，包括某些步骤，其效率远远高于纯FeS。在富含h2的碱性热液系统中，阈电位很容易产生，而这些系统在海底可能是普遍存在。因此，广泛的金属生产和金属维持的原始代谢，很可能作为活跃在地热液作用的自然结果而发生。

博科园｜研究/来自：东京工业大学

参考期刊《科学进展》

DOI: 10.1126/sciadv.aav7848

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linsunche

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