科学家揭开尿素在生命起源中的秘密角色

科学家揭开尿素在生命起源中的秘密角色研究人员开发出一种观察液体中化学反应的新方法，揭示了涉及尿素等分子的反应，这些分子可能促成了地球生命的出现。这项技术涉及一种能产生细小液体射流的特殊仪器和X射线光谱学，使科学家们能够研究在短短飞秒内发生的反应。这一突破是在苏黎世联邦理工学院物理化学教授汉斯-雅各布-沃纳（HansJakobWörner）领导的同一研究小组先前研究的基础上取得的。这项工作针对在气体环境中发生的反应得出了类似的结果。为了将X射线光谱观测扩展到液体，研究人员必须设计一种仪器，能够在真空中产生直径小于一微米的液体射流。这一点至关重要，因为如果射流再宽一些，就会吸收部分用于测量的X射线。利用这种新方法，研究人员得以深入了解地球上生命出现的过程。许多科学家认为，尿素在其中发挥了关键作用。尿素是含有碳和氮的最简单分子之一。更重要的是，尿素极有可能在地球非常年轻的时候就已经存在，20世纪50年代的一项著名实验也表明了这一点：美国科学家斯坦利-米勒（StanleyMiller）调制了一种据信构成地球原始大气层的气体混合物，并将其暴露在雷暴条件下。这产生了一系列分子，其中之一就是尿素。根据目前的理论，尿素可能已经富集在当时没有生命的地球上的温暖水坑中--通常称为原始汤。随着汤中水分的蒸发，尿素的浓度也随之增加。在宇宙射线等电离辐射的作用下，这些浓缩的尿素有可能经过多个合成步骤产生丙二酸。反过来，这可能产生了RNA和DNA的组成元素。苏黎世联邦理工学院和日内瓦大学的研究人员利用他们的新方法，研究了这一长串化学反应的第一步，以找出浓缩尿素溶液在电离辐射下的表现。要知道，浓尿素溶液中的尿素分子会自行成对，即所谓的二聚体。研究人员现在已经能够证明，电离辐射会导致每个二聚体中的一个氢原子从一个尿素分子移动到另一个。这样，一个脲分子就变成了质子化的脲分子，而另一个脲分子则变成了脲自由基。后者具有很高的化学反应活性--事实上，它的反应活性非常高，很有可能与其他分子发生反应，从而形成丙二酸。研究人员还设法证明，氢原子的这种转移发生得非常快，大约只需要150飞秒，即150四十亿分之一秒。Wörner说："这个反应速度如此之快，以至于理论上可能发生的所有其他反应都会被这个反应所取代。这就解释了为什么浓缩尿素溶液会产生尿素自由基，而不是承载会产生其他分子的其他反应。"Wörner和他的同事们希望研究导致丙二酸形成的下一个步骤，希望这将有助于他们了解地球生命的起源。至于他们的新方法，一般也可用于研究液体中化学反应的精确顺序。"一系列重要的化学反应都发生在液体中，不仅包括人体中的所有生化过程，还包括与工业相关的大量化学合成，"沃纳说。"这就是为什么我们现在扩大了高时间分辨率X射线光谱的范围，将液体中的反应也包括在内，这一点非常重要"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382767.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382767.htm

科学家在深海冷渗漏中发现独特的海洋细菌新品种

科学家在深海冷渗漏中发现独特的海洋细菌新品种文章还提供了令人信服的证据，证明这种新物种广泛参与氮同化，并与促进氮代谢的慢性病毒（噬菌体）共存。细菌的氮循环是一个必不可少的过程，它能释放出氮，用于制造核酸、氨基酸和蛋白质--生命的基石。第一作者郑日宽是中国科学院北京海洋研究所和青岛海洋科学与技术国家实验室的副研究员，他说："直到最近，大多数关于Planctomycetes细菌家族的研究都集中在淡水和浅海环境中的菌株上，因为对深海菌株进行采样和培养存在后勤方面的困难。大多数Planctomycetes细菌都是使用营养不良的生长培养基分离出来的，因此我们想看看使用营养丰富的培养基是否能培养并进一步鉴定这个鲜为人知的家族成员。"使用透射电子显微镜（TEM）观察到的新型细菌Poriferisphaerahetertotrophicis。缩写：缩写：CM，外膜；Pi，细胞质；R，核糖体；N，核仁；ICM，细胞质膜；Py，细胞膜。图片来源：RikuanZheng为了分离出这种新型细菌，研究小组从深海冷渗漏处采集了沉积物样本（已知Planctomycetes细菌栖息于此），然后通过在标准生长培养基中添加抗生素利福平和氮源来促进它们的生长。他们将这些富集的细菌培养在琼脂上，并通过基因测序对单个菌落进行了进一步评估。在这些细菌中，他们发现了一种名为ZRK32的菌株，它的生长速度比其他菌株快，看起来很可能是Poriferisphaera属的成员。为了证实这一点，研究小组比较了该菌株与Poriferisphaera属其他成员之间的基因相似性，发现它可以与Poriferisphaeracorsica区分开来，而Poriferisphaeracorsica是唯一一个有有效公开名称的物种。这表明ZRK32是一个新物种，研究小组建议将其称为Poriferisphaerahetertotrophicis。为了进一步了解这个新物种，研究小组研究了它的生长和繁殖方式。他们发现，与其他Planctomycetes家族成员不同， Poriferisphaerahetertotrophicis在营养丰富的培养基中生长得更好，并且通过出芽机制繁殖。由于Planctomycetes细菌家族在氮循环中发挥着重要作用，研究小组接下来探讨了异养茯苓菌是否也是这种情况。为了验证这一点，他们研究了不同含氮物质--硝酸盐、氨和二氧化氮--对异营养真菌生长的影响。他们发现，以硝酸盐或氨的形式添加氮会促进生长，而以亚硝酸盐的形式添加氮会抑制生长。他们还发现，添加硝酸盐或氨氮会导致新型菌株释放噬菌体--一种感染细菌的病毒。噬菌体在海洋中广泛分布，可以调节宿主细菌的氮代谢。这种被称为噬菌体-ZRK32的噬菌体能够通过促进氮代谢，显著提高异养藻类和其他海洋细菌的生长速度。尽管研究小组的基因分析表明，异养茯苓菌含有代谢硝酸盐和氨的所有必要基因，但长期感染这种噬菌体可能有助于进一步优化氮代谢。"我们的分析表明，菌株ZRK32是一个新物种，它在营养丰富的培养基中生长最好，并在氮的存在下释放出一种噬菌体，"资深作者、中国科学院海洋研究所和海洋科学与技术国家实验室教授孙朝民总结道。"这种噬菌体-ZRK32是一种慢性噬菌体，能在宿主体内存活而不杀死宿主。我们的研究结果为研究扁孢菌的氮代谢提供了一个新的视角，也为研究扁孢菌与病毒之间的相互作用提供了一个合适的模型"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380813.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380813.htm

科学家发现海洋会将微塑料释放到大气中

科学家发现海洋会将微塑料释放到大气中奥尔登堡大学海洋环境化学与生物学研究所（ICBM）博士生、论文第一作者伊莎贝尔-戈斯曼（IsabelGoßmann）说："通过我们的研究，我们首次展示了海洋大气中不同类型塑料的质量负荷数据。研究小组是在2021年乘坐"海因克号"考察船进行考察期间采集这些样本的。"最北端的目的地是熊岛，这是斯瓦尔巴群岛最南端的岛屿，位于大陆和群岛最大岛屿斯匹次卑尔根岛的中间。研究小组使用两种不同的设备收集空气样本。这些装置主动抽入空气，安装在研究船船头12米高处。科学家们使用热解-气相色谱-质谱法对空气样本进行了分析。利用这种方法，他们能够通过热降解和选择性分析来识别和量化大气中不同类型的塑料。然后，他们进行了模型计算，重建了颗粒的来源和分布路径，每个颗粒的大小仅为千分之几毫米。分析结果显示，聚酯颗粒无处不在。所有样本中都检测到了聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒，这种颗粒可能是以纺织纤维的形式进入大气的。其他类型的塑料也存在，包括聚丙烯聚碳酸酯和聚苯乙烯。轮胎磨损颗粒，即行驶过程中特别是制动过程中轮胎磨损的微小碎片被确定为微塑料的另一个主要来源。研究人员测得每立方米空气中的微塑料浓度高达37.5毫微克（1毫微克=十亿分之一克）。"这些污染物无处不在。即使在偏远的极地地区，我们也能发现它们，"Goßmann强调说。"到目前为止，人们对海洋大气中包括轮胎磨损颗粒在内的微塑料污染水平知之甚少。"团队负责人Scholz-Böttcher说："关于这些污染物在空气中浓度的研究屈指可数。我们的模型计算表明，海洋大气中的微塑料直接来自陆地和海洋。研究小组认为，漂浮在海面附近的塑料微粒是通过海雾和暴风雨天气中产生的爆裂气泡等进入大气层的。"微塑料会通过河流进入海水，但也会通过大气层--例如，微粒会被雨水冲出大气层。另一个潜在来源是船舶交通：在早前的一项研究中，肖尔茨-博特彻领导的研究小组证明，在开阔的北海，船舶上使用的油漆和涂料是微塑料的主要来源。在目前的研究中，空气样本中也发现了聚氨酯和环氧树脂等化学品，这些化学品通常用于船舶油漆和涂料中。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377935.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377935.htm

恶劣天气导致NASA海洋、大气和气候任务PACE推迟发射

恶劣天气导致NASA海洋、大气和气候任务PACE推迟发射2024年2月5日星期一，在佛罗里达州卡纳维拉尔角航天站的40号太空发射场，一枚装有美国宇航局PACE（浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统）航天器的SpaceX猎鹰9号火箭升至垂直位置。PACE是NASA最新的地球观测卫星，将通过对被称为浮游植物的微型海洋生物进行高光谱观测，以及提供有关云层和气溶胶的新数据，帮助我们加深对地球海洋、大气和气候的了解。图片来源：SpaceX不过，PACE卫星和猎鹰9号火箭的状况都相当健康。美国东部时间2月7日星期三上午12:45，NASA+和NASATV公共频道将开始直播发射过程。美国国家航空航天局的PACE（浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统）航天器在地球上空运行。图片来源：NASAGSFC浮游生物、气溶胶、云层和海洋生态系统（PACE）任务是美国航天局发起的一项战略性科学工作，其主要目标是增进我们对地球海洋和大气层的了解。具体来说，该任务旨在提高我们对海洋浮游生物在碳循环和地球能量预算中所起作用的理解。通过使用一套非常先进的仪器，包括一个用于测量从紫外线到短波红外线的海洋颜色的光谱仪，PACE将使科学家们能够以前所未有的详细程度观测全球海洋的生物、化学和生态过程。此外，PACE还将扩展和增强我们监测空气质量和云层成分的能力，为了解地球气候系统和环境健康提供重要信息。该任务的尖端技术将有助于更好地了解大气与海洋之间的相互作用，包括这些相互作用如何影响气候变化和地球海洋生态系统的健康。通过长期提供全面的全球尺度观测，计算机设备行动伙伴关系旨在为气候模型、海洋资源管理和减轻气候变化影响的战略做出重大贡献。通过其研究地球复杂环境系统的创新方法，PACE任务在环境科学和地球观测领域迈出了关键的一步。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416481.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416481.htm

南极洲的隐秘绿洲：科学家在冰海中发现潜在的生命摇篮

南极洲的隐秘绿洲：科学家在冰海中发现潜在的生命摇篮研究表明，南极洲海冰中的开阔水域面积不断扩大，可能会使沿海动植物在未来得以生长，从而随着气候变化而改变当地的生态系统。图片来源：CeridwenFraser在奥塔哥海洋科学系研究员格兰特-达菲（GrantDuffy）博士的领导下，研究小组发现了意想不到的证据，表明南极洲周围的多水层面积正在急剧增加，而且它遵循着一个有趣的周期，大约每16年增加和缩小一次。达菲博士说："这些趋势令人着迷--我们以前从未注意到它们。我们还不完全清楚是什么在驱动这种周期模式，但它对生态的影响可能是巨大的。"共同作者、澳大利亚莫纳什大学研究海洋-大气相互作用的科学家AriaanPurich博士说，周期模式似乎与大气驱动因素相吻合，其中包括环南极模式，这是一种环绕南极并影响新西兰和澳大利亚天气的气候现象。"最近南极海冰覆盖率创历史新低与海洋变暖有关，"Purich博士说。"在沿海环境中，大规模的大气变化和趋势会与不断变化的海洋条件相互作用，从而影响海冰的覆盖范围。这些发现为我们提供了令人兴奋的见解，有助于我们预测未来沿海海冰的覆盖范围。"该研究的资深作者、海洋科学系的CeridwenFraser教授说，这些结果对于预测南极洲沿海生态系统在气候变暖时会发生什么也至关重要。弗雷泽教授说："我们知道，许多非本地动植物都可以到达南极洲，例如通过漂浮的海带漂流到南极洲。目前，由于沿岸冰层的冲刷，它们大多无法定居。冰层的减少可能会给一些沿海动植物创造定居的机会--这对南极本地沿海生态系统有着重大影响。"达菲博士表示同意。他说："我们的研究表明，随着气候变暖，南极沿岸的开阔水域面积正在不断扩大。这些不断变化的沿海环境意味着生态系统必须适应和改变。"编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422662.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422662.htm

重写地球早期历史：科学家在原始岩浆中发现高氧化铁

重写地球早期历史：科学家在原始岩浆中发现高氧化铁一项新的研究表明，早期地球岩浆海洋的氧化程度明显更高，导致大气中富含二氧化碳和二氧化硫。这可能阻碍了生物大分子的形成，表明后期还原物质的增殖对宜居性至关重要。爱媛大学领导的一项实验研究表明，在相当于下地幔深度的高压条件下，通过金属饱和岩浆中Fe2+的氧化还原歧化形成Fe3+的效率比以前想象的要高。在这一反应中，Fe3+和金属铁（Fe0）由2Fe2+形成，Fe0偏析到地核中增加了残余岩浆中Fe3+的含量及其氧化态。图片中心的亮区为淬火金属熔体，周围的灰色区域为淬火硅酸盐熔体。样品被封装在石墨囊中，在加热实验中转变为金刚石。资料来源：爱媛大学地球动力研究中心实验结果表明，地核形成时地球岩浆海洋中的Fe3+含量比现在的上地幔高出约一个数量级。这表明岩芯形成后的岩浆洋比现在的地幔氧化性强得多，这种高氧化性岩浆中的挥发物脱气形成的大气可能富含二氧化碳和二氧化硫。此外，作者还发现，根据地质记录的推断，估计的地球岩浆海洋氧化态可以解释40多亿年前的哈代岩浆的氧化态。由于生物分子在富含二氧化碳的大气中的形成效率相当低，作者推测地球形成后还原物质的后期增殖在提供生物可用有机分子和形成宜居环境方面发挥了重要作用。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375363.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375363.htm