科学家提出新苏打湖理论 重新思考生命起源

生命可能起源于大型苏打湖，那里的磷浓度足以支持生命起源前的化学反应。上图显示的是莫诺湖，大型苏打湖的一个例子。

磷在生命起源中可能也发挥了至关重要的作用。生命的开始必须满足某些生化条件，其中之一就是磷的可用性。这种元素调节生物体的生长和代谢活动。然而，与氮和碳不同，磷在地球表面相对稀缺，这一限制在生命起源前的地球和今天都存在。

由于磷既稀有又必不可少，科学家长期以来一直在质疑早期生命如何获得足够的磷来出现和繁衍。

为了回答这个问题，他们在实验室里进行了实验。这些实验表明，生命起源前的化学反应需要非常高的磷浓度——大约是水中自然磷浓度的 10，000 倍。这引发了一个问题：数十亿年前地球上水中如此高的磷浓度是如何以及在哪里出现的。

新理论：苏打湖是生命的摇篮

地球科学家克雷格·沃尔顿给出了新的答案：没有自然径流的大型苏打湖可以维持磷浓度足够长的时间，即使生命在某个时刻开始存在于其中（并不断消耗磷）。这项研究的结果刚刚发表在《科学进展》杂志上。

此类湖泊仅通过蒸发来失水。这意味着磷留在水中，而不是通过河流和溪流冲走。因此，这些苏打湖中会积聚非常高浓度的磷。

早在 2020 年，华盛顿大学的研究人员就提出，苏打湖可能是生命的摇篮。沃尔顿现在对此进行了更进一步的研究。作为苏黎世联邦理工学院生命起源与流行中心 (COPL) 诺米斯奖学金项目的一部分，这位研究人员正在从地球化学的角度研究生命起源的问题。

并非所有的苏打湖都适合；沃尔顿排除了小型苏打湖。“一旦生命在其中发展，它们的磷供应就会消耗得比补充得更快。这会扼杀化学反应和正在发展的生命，”沃尔顿说。另一方面，在大型苏打湖中，磷浓度足够高，可以长期维持基本的化学反应和生命。这些高浓度是通过大量流入的含磷河水实现的，而水只能通过蒸发离开湖面。由于磷不易蒸发，它会留在湖中并积聚。

莫诺湖：现存案例

加利福尼亚州的莫诺湖就是这样一个大型苏打湖的例子。它的面积大约是苏黎世湖的两倍。在莫诺湖中，磷浓度始终保持在高位，使各种生物得以繁衍生息。这一点至关重要，因为在小湖中，磷在形成新的磷之前就被消耗殆尽了。因此，莫诺湖中的磷浓度保持在高位，这意味着大量的磷定期流入，而磷含量不会下降得太快。

因此，沃尔顿和他的团队认为，在地球早期历史中，拥有稳定高磷供应的大型苏打湖是生命起源的理想环境。研究人员认为，生命更有可能起源于这样的大型水体，而不是查尔斯·达尔文所怀疑的小水池。

因此，生命的起源可能与大型苏打湖的特殊环境密切相关，这些苏打湖的地质背景和磷平衡为生命起源前的化学反应提供了理想条件。沃尔顿说：“这一新理论有助于解开地球生命起源之谜的另一部分。”

编译自/scitechdaily