深海热液喷口、陆地火山温泉的暖水池、蓄水的陨石坑……地球生命究竟诞生在哪里？这一直是科学界多年来不断争议的热点。
近日，中国科学院南京地质古生物研究所科学家领衔的国际研究团队，在最新一期的国际著名学术刊物《自然·通讯》上联合发文称，在早期地球的陆地热泉中，铁硫化物为生命起源提供了关键的化学基础。
验证达尔文“猜想”
1871年，达尔文在给英国植物学家胡克的信里写道：“我们设想这样一种情况，在一些温暖的小池塘里有各种铵盐和磷酸盐的物质，在具备光、热、电等条件下，蛋白质化合物就以化学的方式形成了，之后会发生更复杂的变化”。
之后，美国科学家米勒实验证明了达尔文的先见之明。但达尔文提出的小池塘究竟在哪里？1977年，美国阿尔文号深潜器潜入东太平洋海深1650—2610米处，研究人员发现了令人难以置信的“黑烟囱”和围绕着它的各种热液生物。在高温、高压以及含有丰富的还原性物质等的极端环境里存在明显的化学浓度梯度和水温变化梯度，尤其是在热液口。
因此，深海热液喷口的微生物生存环境与地球形成早期的环境十分相似。特别是在热液喷口发现的嗜超高温微生物，它们是“进化树”（在生物学中，用来表示物种之间的进化关系）的根基微生物。于是，生命诞生于深海热液喷口的假说风靡至今。
“黑烟囱”假说难以自圆其说
2020年，中国科学家发文称，在西太平洋一处深海热液区首次发现了超临界二氧化碳（含有大量氮气和有机分子）。而氮的发现，预示着生命起源可能源自深海。
但是，“黑烟囱”假说存在难以自圆其说的疑问。首先，科学家在模拟海底热泉合成有机物时发现，这类化学反应较依赖碱性环境，但实际上，海底热泉口附近是典型的酸性环境。因此，海洋或许对于维持生命是有用的，但不是生命起源的理想之地。
其次，科学家研究还发现，不管细胞属于哪种生物，它们都含有许多磷酸、钾以及其他金属，细胞中钾的含量是钠的10倍。而海水的钠离子浓度高，钾离子浓度低。显然这不支持生命起源于海洋的假说。而活火山附近的地热池塘，拥有前面所说细胞中的所有金属物。另外，也有科学家注意到，核糖核酸（RNA）在紫外线下可以保持稳定的状态，这说明生命最初可能出现在富含紫外光的地球表面，而非海洋深处。
火山热泉经受日照，不仅可以接收太阳能提供化学反应所需的能量，还有利于累积生命所需分子材料的形成。当水从火山热泉中蒸发时，即使是稀溶液也会变得极其浓稠，这有利于简单分子聚合为复杂分子。虽然热泉存在着干湿循环，会使原始细胞脱水，进而创造生成复杂细胞器的有利环境。但在海底热液这样的环境中存在的变量，不足以支撑形成多样化的细胞器。
近年来，科学家还提出了生命可能起源于蓄水的陨石坑、小行星碰撞产生类似温泉的水热系统。然而，无论是海底热液喷口还是陆地火山热泉，有关生命起源的探索和争议还将继续下去，一步步逼近事实的真相。
（作者冯伟民系中国科学院南京地质古生物研究所研究员、南京古生物博物馆名誉馆长）
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