在早期地球，生命本源可能并不是水？

生命的本源可能并不是水，而是一种名为“甲酰胺”的有机化合物。根据一项新研究，甲酰胺或许扮演水的角色，充当地球早期生命的溶剂（能够溶解分子）。研究指出天然浓度的放射元素环境能够形成甲酰胺。

放射元素沉积物附近的小水池能够形成甲酰胺

从最为原始的单细胞生物到现存的种类繁多的复杂多细胞生物，水对生命不可或缺。水溶解生命所需的有机分子，例如氨基酸和糖；水为细胞输送营养，同时还携带信号分子，帮助细胞之间进行通讯。不过，水也有阴暗的一面，会分解核酸和蛋白质等生命构件。这也就是所谓的“水的悖论”。

分布非常广泛

甲酰胺分布广泛，恒星形成区也有这种物质的存在

我们的单细胞祖先如何形成？甲酰胺可能是关键所在。这种化合物由氰化氢的水解形成，氰化氢则由氢、碳和氨形成。甲酰胺的分布非常广泛，不仅地球上有，星际云的恒星形成区、彗星，甚至于星际介质，都有这种物质的存在。甲酰胺与二氧化钛、蒙脱石粘土、独居石、磷灰石、含铁矿物和锆促成了糖、核苷碱基和氨基酸的形成。核苷碱基是RNA的构件，氨基酸是蛋白质的构件。

天然核反应堆

早期地月系统艺术概念图。地球表面遭受大型撞击，岩浆喷涌而出

这些反应如何在生命起源前的地球发生？在原始海洋，甲酰胺的浓度很低，比重只有百万分之一，即使形成也会很快分解。只有甲酰胺的浓度接近纯净物，且与上述矿物质保持接触的情况下，这些反应才能成为可能。此外，形成生命所需的化合物还需要大量热量，温度必须超过水的沸点。对于整个海洋或者湖泊来说，这种温度升高几乎不可能。但在面积较小的环境，例如地热喷口附近的沙粒或者水洼，则存在这种可能性。

科学家发现，将水、氰化氢和放射性矿物混合，能够生成甲酰胺。在原始地球，独居石、沥青铀矿和锆石等放射性矿物能够随着地壳的移动以及海滩和河流的水流，不断聚积，形成所谓的“冲积矿”。在特殊条件下，某些冲积矿拥有极高的铀浓度，形成天然核反应堆，为生命起源前的化学反应提供足够能量。

核间歇泉模型

黄石国家公园的大喷泉间歇泉

此前，科学家曾提出一个名为“核间歇泉”的模型。该模型描述了甲酰胺如何获得足够浓度并暴露在足够量的放射能和热能环境下，形成生命起源前的化合物。根据刊登在《科学报告》的一项研究，哈佛大学地球与行星科学系的进化生物学家扎卡利·亚当博士率领的一支研究小组测试了这一假设。研究显示当暴露在铀等放射元素衰变产生的高能环境下——阿尔法、贝塔和伽玛辐射——生命起源前的地球大气中的化合物能够形成甲酰胺。

亚当此前进行的研究表明，将铀和钍矿与碳、氢、氮和氧化合物混合，能够产生一种名为“乙腈”的化合物，而乙腈是甲酰胺的前身。43亿年前原始地球的放射性沉积物中可能也发生类似过程。地球大气层中的水蒸汽曾存在乙腈。

地球及周边太空的伽玛射线

为了模拟这个过程，研究人员用伽玛射线轰击乙腈，随后利用气相色谱分析仪和质谱分析仪对整个过程进行测量并识别反应产物。实验结果表明甲酰胺数量随着辐射剂量的提高不断增加。此外，他们还将发生反应的混合物的温度加热到100摄氏度以上，模拟富含放射性矿物的沉积物内部温度。水受热蒸发后，留下浓缩的甲酰胺和其它有机溶剂的混合物。这些有机溶剂在伽玛射线的轰击下形成。

实验中，乙腈分解重组，形成乙酰胺、N甲基乙酰胺和N甲基甲酰胺。这一点非常重要，因为这些分子如果与磷酸盐矿物混合，便可形成磷酸化合物，而磷酸化合物在核苷酸合成过程中扮演关键角色。

变化无常的天气

高能宇宙射线轰击地球

基于这些发现，科学家提出了一个假设：在早期地球的湿润期，乙腈和氰化氢降落到放射性矿物沉积区。在随后到来的旱季，甲酰胺的浓度随着水蒸发不断提高。亚当在接受《天体生物学》杂志采访时表示：“我们将目光投向与潮汐效应或者进水/出水有关的快速湿润/干燥周期，以及间歇泉、火山或者其它地热现象周围的短周期。在这些地区，干湿和冷热交替每天或者每隔几个小时便出现一次。”

如果能够在早期地球上发生，是否意味着这些化学反应也在宇宙其它地方上演？亚当指出：“只要存在液态水、氮、碳和辐射，我们研究的反应能够在任何地方发生。宇宙射线、木星周围的辐射带和太阳耀斑，都能产生高能粒子流，为驱动相同的反应提供能量。

研究参与者、美国宇航局戈达德太空飞行中心的科学家弗拉基米尔·艾帕坦在接受《天体生物学》杂志采访时说，他认为任何类地系外行星都存在这样的环境，让相关化学反应成为可能。

亚当指出他们的研究显示，氰化氢和水的辐解（利用辐射分解分子）生成甲酰胺的速度远远超过常规的水基化学过程。水基生命起源于一种非水液体掌控下的微环境，这是一个令人着迷且不断发展的研究领域，吸引了很多研究生命起源的科学家的目光。亚当的研究告诉我们，虽然现今的生命离不开水，但生命的本源可能并不是水，而是甲酰胺。水或许也参与其中，但只起到辅助作用。

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来源：www.space.com