發現生命的能量起源在哪裏

發現生命的能量起源在哪裏

來自倫(lun) 敦大學，杜塞爾多夫大學的研究人員*次追蹤到了活細胞生物能量特征的起源：僅(jin) 由岩石，水和二氧化碳組成的一種途徑。這一研究成果公布在Cell雜誌上。

在生命起源的問題上，首先需要解決(jue) 的是能源問題，因為(wei) 生物體(ti) 要進行新陳代謝和複製，就需要大量的能量，而此時能催化特異性反應的酶還沒有進化出來，大多數能量如果不用，那麽(me) 就隻能丟(diu) 棄。

那麽(me) ，早期地球上的這所有的能量來自於(yu) 哪裏呢？又是如何能驅動生命所需的有機化學反應的呢？

答案就在海底熱液噴口（hydrothermal vent）的化學成分中。在這篇論文中，倫(lun) 敦大學的Nick Lane和杜塞爾多夫大學的Bill Martin解答了這個(ge) 關(guan) 於(yu) 能量來源的問題，以及為(wei) 什麽(me) 所有生命都采用了一種膜上節能性的離子梯度。

“生命實際上是一個(ge) 能源利用反應過程的副反應。活體(ti) 生物體(ti) 需要大量的能量維持生存，”Nick Lane說。
發現生命的能量起源在哪裏
人類每天需要消耗超過一公斤（700升）的氧氣，並呼出二氧化碳。zui簡單的細胞，依賴於(yu) 二氧化碳與(yu) 氫的反應，也能在其呼吸過程中產(chan) 生40倍重量的廢物。這些所有的生物體(ti) 中，來自呼吸產(chan) 生的能量都以膜上離子梯度的形式進行存儲(chu) 。

這種奇特的特征與(yu) 遺傳(chuan) 密碼一樣普遍，Lane和Martin發現通過氫和二氧化碳生長的細菌，其碳代謝和能量代謝的方式與(yu) 在一種特殊的海底熱液噴口中出現的非化學平衡情況很相似，這種特殊的噴口就是堿性海底熱液噴口（alkaline hydrothermal vents）。

研究人員根據檢測值發現天然質子梯度（沿著薄的半導電鐵硫礦物壁起作用），能帶動有機碳的同化，從(cong) 而導致了這些噴口微孔中生命起源：原型細胞protocells的增多。

之後研究人員又證明了這些protocells受到透氣性的限製，zui終迫使它們(men) 由自然質子梯度轉變成了生化鈉離子梯度，進化成了一個(ge) 簡單的Na+/ H+轉運。這一假設還推測一組早期節約能源所需的核心蛋白，並解答了關(guan) 於(yu) 呼吸蛋白既有質子，又有鈉離子的題。

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同時這項研究也解釋了細菌和古細菌（單細胞微生物）之間的巨大差別。Lane說，這是*次“發現了這種僅(jin) 由岩石，水和二氧化碳組成的途徑，如何發展成目前現存所有細胞奇特生物能量特征的。”