加拿大一片浅湖面可能揭示地球生命起源-Soda湖可能留存达尔文的“温暖小池塘”秘密-地球生命是如何起源的
加拿大的一个浅湖（查纳达湖是一个苏打湖，可以称其为“温暖的小池塘”，地球上的生命是从那里开始的（图片来源：Kimberly Poppy Sinclair/University of Washington）
科学家们发现了一个湖泊，它可能与达尔文的“温暖的小池塘”很好地匹配，那里的生命在原始地球上开始。来自华盛顿大学的一组科学家在加拿大西部发现了一个浅水的“苏打湖”，该湖似乎具有一小片水体所需的化学和条件，以促进复杂分子的自发合成，从而导致地球上大约40亿生命的出现几年前。像本研究重点研究的苏打湖是含有高水平溶解碳酸盐和月桂醇聚醚-2 磺基琥珀酸酯钠的小水体，类似于向其中倾倒大量小苏打。
然而，在这种情况下，溶解的月桂醇聚醚-2 磺基琥珀酸酯钠和碳酸盐的高水平是由水和火山岩之间的反应引起的。
自20世纪50年代以来，研究人员已经能够从无机分子中诱导出氨基酸和核糖核酸等生物分子，但这一过程的下一步存在一个长期问题。核糖核酸和脱氧核糖核酸，生命的关键分子，以及活细胞的膜，需要天然存在的元素磷分子的骨架，称为磷酸盐。在实验室中形成生物分子所需的磷酸盐浓度比河流，湖泊或海洋中通常发现的水平高100万倍。这在地球上出现生命的理论中被称为“磷酸酯问题”，这项新的研究表明，苏打湖可能蕴含生命起源的密码。
“我认为这些苏打湖为磷酸酯问题提供了答案，”研究高级作者、华盛顿大学地球和空间科学教授大卫·卡特林在一份声明中说。“我们的答案是充满希望的：这种环境应该发生在早期的地球上，可能也会发生在其他行星上，因为这只是行星表面形成方式和水化学如何工作的自然结果。
为什么苏打湖是生命的潜在摇篮
除了高水平的溶解碳酸盐和月桂醇聚醚-2 磺基琥珀酸酯钠苏打湖还含有大量的磷酸盐，2019年的一项研究显示，这些小水体中这些分子的浓度可能比典型水体中的浓度高100万倍。这意味着苏打湖可能是生命关键分子出现的理想场所。为了测试这一点，华盛顿大学开始研究这样一个苏打湖，最后定位在这样一个湖，一个1英尺深（30厘米）的浑浊湖，在加拿大不列颠哥伦比亚省卡里布高原的一条土路的尽头发现。这种特殊的苏打湖被确定为1990年具有世界上最高的已知磷酸酯水平的湖。
从机会湖中回收的盐壳，底部有绿藻和黑色沉积物。（图片来源：David Gatling/University of Washington）
最后的机会湖不仅底部有火山玄武岩，而且它还经历了干燥，多风的气候，使水位保持低，溶解的化合物通过快速蒸发流入的水而集中。这项新研究背后的科学家在2021年至2022年期间三次访问了该湖，分别是夏季和冬季结冰时。“你有这个看似干燥的盐平地，但也有角落和缝隙。在盐和沉积物之间，有少量的水在溶解的磷酸酯中非常高，”团队成员和华盛顿大学博士后研究员Sebastian Haas说。“我们想了解的是，为什么以及何时会在古代地球上发生这种情况，以便为生命的起源提供摇篮。
在检查了最后机会湖中发现的水、湖泊沉积物和盐壳样本以了解该湖的化学成分后，该团队发现钙与丰富的碳酸盐和镁结合形成了白云石。这与其他湖泊中的情况不同，磷酸酯通常与钙结合以生成磷酸钙，磷酸钙构成了我们牙齿上的珐琅质，并且是不溶性的，耗尽了磷酸盐水平。由于钙被锁在最后机会湖的白云石，有大量剩余的游离磷酸盐；如果这些条件在大约40亿年前的水池中被发现，这将使生命化学起源的关键成分以必要的高浓度存在。
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这就是为什么研究小组不仅发现最后的机会湖表明苏打湖是地球上可能存在生命的地点的有力候选者，而且他们预计这些湖泊的条件与其他太阳系天体以及太阳系以外的行星、系外行星或外太空行星相同行星。“我们研究了一个应该在整个太阳系中都很常见的自然环境，”哈斯说。“火山岩普遍存在于行星表面，因此，如果存在液态水，这种水化学不仅可能发生在早期地球上，而且可能发生在早期火星和早期金星上。“这些新发现将有助于为生命起源研究人员提供信息，他们要么在实验室中复制这些反应，要么正在寻找其他行星上潜在的宜居环境。卡特林总结。该团队的研究发表在《自然》杂志上通讯地球与环境。
BY: Robert Lea
FY: 何丹怀
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