生物学家发现了关于地球上第一批动物的新线索

生物学家发现了关于地球上第一批动物的新线索化石记录显示，地球上的第一个动物生命大约在5.72-6.02亿年前，就在地球走出大规模冰期的时候，尽管分子研究表明开始时间更早，达8.5亿年前。如果是真的，这意味着动物必须经历多次全球冰期，当时世界上大部分地区都被冰覆盖（雪球和泥球），降雪量比此后任何时候都大。如果生命确实可以在这些超强的冰川时代之前或期间出现，它将遇到与今天南极洲和北极地区的海洋生态系统相类似的环境，并需要一套类似的生存策略。在整个寒冷和温暖时期，冰原的扩张和收缩刺激了南极洲数千种不同的动物和植物物种在数百万年中的发展。地球上的动物生命的进化也可能是这样的。虽然极地地区在我们看来是对生命最不利的环境，但它们是研究我们星球以外的宇宙中生命的历史和可能性的理想地点，例如像木卫二这样的冰卫星。海洋生物学家和主要作者，英国南极调查局（BAS）的HuwGriffiths博士说："这项工作强调了极地地区的一些动物是如何令人难以置信地适应冰中和冰周围的生活的，以及它们可以告诉我们在过去甚至在其他星球上的生命进化和生存的情况。无论是生活在冰底的动物，生活在厚厚的浮冰架下数百公里的海绵，适应生活在超过-2℃的海水中的生物，还是在黑暗中依靠不需要阳光的食物来源而存在生命的社区，南极和北极的生命在会杀死人类和大多数其他动物的条件下茁壮成长。但这些寒冷和冰冷的条件有助于推动海洋循环，将氧气带入海洋深处，并使这些地方更适合生命的发展。"浮冰在冬季覆盖了南极洲周围超过1900万平方公里的海域和北冰洋1500万平方公里的海域。在可能是最极端的雪球地球下，在低温时期（7.2亿到6.35亿年前）持续了5000万到6000万年，整个世界（5.1亿平方公里）被认为是被埋在大约一公里厚的冰里，但有一些证据表明，这种冰在赤道上足够薄，允许海洋藻类生存。"在已知的化石记录和分子钟（一种根据生物大分子的突变率推断两个或多个生物在演化历史上分离的时间的技术）之间，动物生命的开启时间存在这种巨大的差异，这意味着关于动物如何以及在哪里进化存在巨大的不确定性，"共同作者、剑桥大学的古生物学家和生态学家EmilyMitchell博士说。"但是，如果动物确实在这些全球冰期之前或期间进化，它们将不得不应对极端的环境压力，但这些压力可能有助于迫使生命变得更加复杂以生存。""就像南极洲在最后一次冰川期（3.3-1.4万年前）一样，大量前进的冰块会推平浅滩，使其不适合生命，破坏化石证据并迫使生物进入深海。这使得发现这些时代的化石的机会减少，而深海是生命进化的最安全的地方"。BAS的极地古生物学家和该研究的共同作者RowanWhittle博士说："古生物学家经常从过去来告诉我们未来的气候变化可能是什么样子，但在这种情况下，我们是在寻找地球上最冷和最极端的栖息地，以帮助我们了解第一批动物可能面临的条件，以及现代极地生物如何在这些极端条件下生长。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333553.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333553.htm

照亮生命的起源：研究人员揭示远古地球上的糖合成过程

照亮生命的起源：研究人员揭示远古地球上的糖合成过程戊糖是现代生命形式新陈代谢中不可或缺的碳水化合物，但由于这些分子不稳定，因此尚不清楚它们在地球早期是否存在。日本东京工业大学地球生命科学研究所（ELSI）领导的一项新研究揭示了一种与早期地球条件相适应的化学途径，通过这种途径，C6醛酸酯可以作为戊糖的来源，而不需要酶。他们的发现提供了原始生物化学的线索，使我们更接近了解生命起源。一项新研究提供了有关原始生物化学的线索，使我们更接近于了解生命的起源。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心概念图像实验室地球早期的生化挑战地球上的生命是从简单的化学物质中产生的，这是生物化学乃至整个科学领域最令人兴奋而又最具挑战性的课题之一。现代生命形式可以通过复杂的化学网络将营养物质转化为各种化合物；此外，它们还可以利用酶催化非常特殊的转化，从而实现对所产生分子的精细控制。然而，在生命出现并变得更加复杂之前，酶是不存在的。因此，在地球历史的早期，很可能存在着各种非酶化学网络，它们可以将环境中的营养物质转化为支持原始细胞功能的化合物。戊糖：早期生命的基石戊糖的合成就是上述情况的一个突出例子。这些只含有五个碳原子的单糖是RNA和其他分子的基本组成单位，而这些分子对我们所知的生命来说是必不可少的。科学家们提出并研究了生命起源之前产生戊糖的各种方式，但目前的理论提出了一个问题：如果这些化合物的寿命极短，那么戊糖如何积累到足以参与生命起源前反应的数量？为了解决这个问题，由ELSI研究员易瑞琴领导的研究小组最近开展了一项研究，为早期地球上戊糖的起源和持续供应寻找另一种解释。他们探索了一个无酶化学网络，在这个网络中，C6醛酸酯（一种稳定的六碳碳水化合物）从各种前生物糖源积累起来，然后再转化回戊糖。(a)导致醛酸酯积累的原生代谢戊糖拟议途径，然后是非选择性氧化成脲酸酯、羰基迁移和β-脱羧。(b)磷酸戊糖途径的前几个步骤，以作比较。戊糖合成的新途径所提出的化学途径以葡萄糖酸盐开始，这是一种稳定的C6醛酸酯，在地球早期通过已知的基本糖类的前生物转化很容易获得。下一步是将C6醛酸酯非选择性地氧化成脲酸酯；这里的"非选择性"是指氧化过程不区分醛酸酯结构中的各种碳原子，因此有五种可能的氧化结果。通过实验和理论分析，研究人员深入研究了各种氧化产物，以弄清反应网络的细节。有趣的是，他们发现，无论氧化发生在哪里，生成的尿酸盐化合物都会发生一种被称为"羰基迁移"的分子内转化，直到形成特定的3-oxo-URONATE化合物。一旦达到这种状态，在H2O2和亚铁催化剂的作用下，3-氧代-尿苷酸盐很容易通过β-脱羧转化为戊糖，而这两种物质都与早期地球的条件相符。在建立并测试了这一复杂反应网络的全部过程后，研究人员注意到它与现代生化途径有着重要的相似之处。领衔作者易瑞勤强调说："我们证明了五碳糖的非酶合成途径，它依赖于化学转化，让人联想到磷酸戊糖途径的第一步，而磷酸戊糖途径是新陈代谢的核心途径。这些结果证明，前生物的糖合成可能与现存的生化途径有重叠。鉴于糖类在现代新陈代谢中无处不在，所提出的反应网络可能对第一批类生命系统的出现非常重要。"天体生物学影响和未来研究本研究的发现对天体化学和天体生物学具有重要意义。在1969年坠落地球的著名碳质陨石默奇森（Murchison）陨石中发现了大量的醛酸酯。与此相反，在现代生物系统中发现的典型碳水化合物却不在其中。这意味着醛酸酯可以在地外条件下形成和积累，而本研究表明，它们可能在生命组成元素的起源过程中扮演重要角色。Yi补充说："我们希望这项工作能掀起下一波天体生物学的热潮，将重点放在醛糖的研究上。"在未来的研究中，研究小组将重点关注C6醛酸酯是否能在地球早期积累到足够的量，以作为原生代谢出现的"养分"。首席研究员易瑞琴总结道："我们希望进一步了解这些醛酸酯如何从经典的前生物糖反应中生成，如甲糖反应和基里亚尼-费舍尔同源反应。值得注意的是，这些经典的前生物糖反应在现代新陈代谢中并不存在，因此，所提出的非酶途径可以作为早期糖类和理论上最早的生命形式所使用的碳水化合物之间一座急需的桥梁。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401995.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401995.htm

科学家发现地球生命的潜在星际起源

科学家发现地球生命的潜在星际起源在地球上出现生命之前，基本的有机分子是由氮、硫、碳和磷等稀缺元素形成的。新的研究表明，富含这些元素的宇宙尘埃可能通过在地球上，特别是在冰原融洞中的高浓度积累，启动了前生物化学，从而有可能导致生命组成元素的形成。资料来源：NASA/JPL-Caltech事实上，生命的基本组成元素是如此稀少，以至于化学反应很快就会耗尽，如果它们真的能够进行的话。地球组成岩石的侵蚀和风化等地质过程也无法确保充足的供应，因为地壳中包含的这些元素实在太少了。尽管如此，在地球历史的前5亿年里，发生了一种前生物化学反应，产生了诸如RNA、DNA、脂肪酸和蛋白质等有机分子，所有生命都是在这些有机分子的基础上诞生的。所需数量的硫、磷、氮和碳从何而来？地质学家、诺米斯研究员克雷格-沃尔顿坚信，这些元素主要是以宇宙尘埃的形式来到地球的。这些尘埃是在太空中产生的，例如当小行星相互碰撞时。即使在今天，每年仍有约3万吨尘埃从太空落到地球上。然而，在地球诞生的早期，尘埃的数量要大得多，每年高达数百万吨。然而，最重要的是，尘埃粒子含有大量的氮、碳、硫和磷。因此，它们有可能引发化学级联反应。然而，灰尘的散布范围很广，在任何一个地方都只能发现极少量的灰尘，这一事实与上述说法相悖。沃尔顿说："但如果把运输过程包括在内，情况就会不同。风、雨或河流在大范围内收集宇宙尘埃，并以浓缩的形式沉积在某些地方。"澄清问题的新模式为了弄清宇宙尘埃是否可能是启动前生物化学（反应）的源头，沃尔顿与剑桥大学的同事们一起建立了一个模型。研究人员利用该模型模拟了在地球历史的最初5亿年里，有多少宇宙尘埃落到了地球上，以及这些尘埃可能在地球表面的哪些地方积聚。他们的研究现已发表在科学杂志《自然-天文学》上。该模型是与剑桥大学的沉积专家和天体物理学家合作开发的。英国研究人员专门从事行星和小行星系统的模拟研究。模拟显示，早期地球上可能存在宇宙尘埃浓度极高的地方。而且，来自太空的补给源源不断。然而，地球形成后，尘埃雨迅速锐减：5亿年后，尘埃流比零年小了一个数量级。研究人员将偶尔出现的上升高峰归因于小行星碎裂并向地球发送了尘埃尾流。冰原上的融化洞是尘埃陷阱大多数科学家和普通人都认为，地球被岩浆海洋覆盖了数百万年；这将在很长一段时间内阻止宇宙尘埃的迁移和沉积。沃尔顿说："然而，最近的研究发现，有证据表明地球表面冷却和凝固的速度非常快，并形成了大面积的冰原。"根据模拟结果，这些冰原可能是宇宙尘埃积聚的最佳环境。冰川表面的融化孔--即所谓的冷冻孔--不仅会使沉积物积聚，也会使来自太空的尘粒积聚。随着时间的推移，尘埃粒子中释放出相应的元素。当它们在冰川水中的浓度达到临界值时，化学反应就会自动开始，从而形成有机分子，这就是生命的起源。即使在熔洞冰冷的温度下，化学过程也有可能开始进行。沃尔顿说："低温并不会破坏有机化学，相反，低温下的反应比高温下的反应更有选择性和特异性。其他研究人员已经在实验室中证明，简单的环形核糖核酸（RNA）会在冰点附近的温度下自发地在这种融水汤中形成，然后进行自我复制。该论点的一个弱点可能是，在低温条件下，形成有机分子所需的元素只能非常缓慢地从尘埃粒子中溶解出来。"启动关于生命起源的辩论沃尔顿提出的理论在科学界并非没有争议。这项研究肯定会引发一场有争议的科学辩论，但它也会引发关于生命起源的新观点。早在18和19世纪，科学家们就确信陨石将沃尔顿所说的"生命元素"带到了地球。即使在当时，研究人员也在来自太空的岩石中发现了大量这些元素，但在地球的基岩中却没有发现。沃尔顿说："然而，从那时起，几乎没有人考虑过前生物化学主要是由陨石引发的这一观点。"沃尔顿解释说："陨石的想法听起来很有吸引力，但有一个问题。一块陨石只能在有限的环境中提供这些物质；陨石撞击地面的位置是随机的，而且无法保证进一步的供应。我认为，生命的起源不太可能依赖于几块广泛而随机散落的岩石。"另一方面，我认为富集的宇宙尘埃是一个可信的来源。"沃尔顿的下一步将是通过实验检验他的理论。在实验室中，他将使用大型反应容器来重现原始熔洞中可能存在的条件，然后将初始条件设定为40亿年前低温熔洞中可能存在的条件，最后再观察是否真的发生了产生生物相关分子的化学反应。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428240.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428240.htm

生命之源-能量,演化与复杂生命的起源

名称：生命之源-能量,演化与复杂生命的起源描述：为什么我们会年华老去，会凋零，最终面临肉身死亡？这中间，最核心的概念是︰「复杂生命」到底是如何崛生而起的？从几万英尺的高空到深不见底的深海海沟，我们的地球到处都充斥着生命。然而，生物学的核心却是一个亘古难解的问题：复杂生命哪里来？或者换句话说，生命最初是如何开始的。大师级生化学家尼克连恩则在本书中针对此问题提出解答。链接：https://www.aliyundrive.com/s/4bUjVvhaQqA大小：10.87M标签：#科普#生物学#生命#起源#能量演化来自：雷锋版权：频道：@shareAliyun群组：@aliyundriveShare投稿：@aliyun_share_bot

科学家发现可能引发地球生命的 "先锋肽"

科学家发现可能引发地球生命的"先锋肽"罗格斯大学的一个科学家小组致力于确定新陈代谢的原始起源--一套首先为地球上的生命提供动力的核心化学反应，现在他们已经确定了一种蛋白质的一部分，可以为科学家提供探测即将产生生命的行星的线索。罗格斯大学高级生物技术和医学中心（CABM）的研究员VikasNanda说，这项研究于3月10日发表在《科学进展》杂志上，对寻找地外生命具有重要意义，因为它为研究人员提供了一条新的线索。根据实验室研究，罗格斯大学的科学家们说，启动生命的最有可能的化学候选物之一是一种带有两个镍原子的简单肽，他们称之为"Nickelback"，不是因为它与加拿大摇滚乐队有什么关系，而是因为它的骨架氮原子与两个关键的镍原子结合。肽是由被称为氨基酸的一些元素组成的蛋白质的一个成分。Nanda说："科学家们相信，在35亿到38亿年前的某个时候，出现了一个转折点，一些东西启动了从生物前化学--生命之前的分子--到生命、生物系统的变化。我们相信这一变化是由一些小的前体蛋白引发的，它们在一个古老的代谢反应中执行关键步骤。而且我们认为我们已经找到了这些'先锋肽'中的一个。"镍背肽的计算机渲染图显示了连接两个关键镍原子（橙色）的骨架氮原子（蓝色）。确定了蛋白质的这一部分的科学家认为它可能为探测即将产生生命的行星提供线索。资料来源：Nanda实验室进行这项研究的科学家是罗格斯大学领导的一个名为"地球圈和微生物祖先的纳米机械进化"（ENIGMA）的团队的一部分，该团队是美国宇航局天体生物学项目的一部分。研究人员正在寻求了解蛋白质是如何演化成为地球上生命的主要催化剂的。当用望远镜和探测器在宇宙中寻找过去、现在或新兴生命的迹象时，美国宇航局的科学家们寻找特定的"生物特征"，这些特征被认为是生命的预兆。研究人员推断，一种原始的煽动性化学物质需要足够简单，以便能够在前生物汤中自发地组装起来。但它必须具有足够的化学活性，以拥有从环境中获取能量来驱动生化过程的潜力。为此，研究人员采用了一种"还原主义"方法。他们首先研究了已知与代谢过程相关的现有当代蛋白质。由于知道这些蛋白质太过复杂，不可能在早期就出现，因此他们将其简化为基本结构。经过一连串的实验，研究人员得出结论，最好的候选者是Nickelback。该肽由13个氨基酸组成，并与两个镍离子结合。他们推断，镍是早期海洋中一种丰富的金属。当与肽结合时，镍原子成为强大的催化剂，吸引额外的质子和电子并产生氢气。研究人员推断，氢气在早期地球上也是比较丰富的，而且会是为新陈代谢提供能量的一个重要来源。Nanda说："这很重要，因为虽然有许多关于生命起源的理论，但对这些想法的实际实验室测试却很少。这项工作表明，不仅简单的蛋白质代谢酶是可能的，而且它们是非常稳定和非常活跃的--使它们成为生命的一个合理的起点。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348925.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348925.htm

普渡大学科学家发现“生命起源背后的化学”

普渡大学科学家发现“生命起源背后的化学”普渡大学的化学家们发现了一种在水中发生肽形成反应的机制--这在过去几十年来一直困惑着科学家们。GrahamCooks说：“这基本上是生命起源背后的化学。”他是普渡大学理学院分析化学的亨利-博恩-哈斯杰出教授。“这是第一次证明原始分子，简单的氨基酸，在纯水滴中自发形成肽，即生命的组成部分。这是一个戏剧性的发现。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1323647.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1323647.htm