作者:亚利桑那州立大学的卡琳·瓦伦丁
海崖热液喷口场的烟囱结构，位于太平洋和戈尔达构造板块海底边界海面下8800多英尺(2700米)处
信用:海洋勘探信托 在海底这个奇怪而黑暗的世界里，被称为热液喷口的水下裂缝孕育着复杂的生命群落
这些喷口将灼热的液体喷入极冷的海水中，产生了居住在这种极端环境中的小生物生存所必需的化学力量
在一项新发表的研究中，生物科学家杰弗里·迪克和埃弗雷特·斯奇已经确定，特定的海底热液环境为某些生物的繁衍提供了独特的栖息地
通过这样做，它们为地球海洋底部以及整个太阳系的黑暗生活开辟了新的可能性
他们的结果已经发表在《地球物理研究杂志:生物地球科学》上
在陆地上，当生物体从食物中获取能量时，它们是通过一种叫做细胞呼吸的过程来获取能量的，在这个过程中会摄入氧气并释放二氧化碳
从生物学上讲，食物中的分子在氧气存在下是不稳定的，正是这种不稳定被我们的细胞利用来生长和繁殖，这一过程被称为生物合成
但是对于生活在海底的生物来说，生活的条件是截然不同的
亚利桑那州立大学地球与空间探索学院和分子科学学院的合著者Shock说:“在陆地上，在地球富氧的大气中，制造生命的分子需要能量，这是许多人所熟悉的。”
“与此形成鲜明对比的是，在海底的热液喷口周围，热流体与极冷的海水混合，产生了制造生命分子释放能量的条件
" 在深海微生物生态系统中，生物在热液与周围海水混合的喷口附近茁壮成长
由Shock领导的先前研究发现，在喷口由超镁铁质岩石(硅石含量非常低的火成岩和变火成岩)组成的地区，基本细胞构建基块(如氨基酸和糖)的生物合成特别有利，因为这些岩石产生的氢最多
除了像氨基酸和糖这样的基本构件，细胞还需要形成更大的分子或聚合物，也称为生物大分子
蛋白质是细胞中最丰富的分子，聚合反应(小分子结合产生更大的生物分子)本身在几乎所有可能的环境中都需要能量
“换句话说，哪里有生命，哪里就有水，但水需要被赶出系统，以使聚合变得有利，”第一作者迪克说，这项研究开始时，他是华硕的博士后学者，目前是中国长沙中南大学地球科学与信息物理学院的地球化学研究员
“因此，有两种相反的能量流:通过基本构件的生物合成释放能量，以及聚合所需的能量
" 迪克和休克想知道的是，当你把它们加起来时会发生什么:你得到的蛋白质在混合区的整体合成实际上是有利的吗？ 他们利用理论和数据的独特结合来解决这个问题
从理论上讲，他们使用了蛋白质的热力学模型，称为“基团可加性”，它解释了蛋白质序列中的特定氨基酸以及聚合能量
为了获得数据，他们使用了一种被广泛研究的叫做贾那氏甲烷球菌的完整基因组中的所有蛋白质序列
通过运行计算，他们能够表明，基因组中几乎所有蛋白质的整体合成在一个超镁铁质气孔的混合区释放能量，该温度是这种生物生长最快的温度，大约为185华氏度(85摄氏度)
相比之下，在另一个产生较少氢气的通风系统(一个以玄武岩为主体的系统)中，蛋白质的合成是不利的
迪克说:“这一发现不仅为生物化学，也为生态学提供了一个新的视角，因为它表明，在特定的热液环境中，某些生物群体天生更受青睐。”
“微生物生态学研究已经发现，产甲烷菌(其中jannaschii metocaldocus是一个代表)在超镁铁质为主的排气系统中比在玄武岩为主的系统中更丰富
超镁铁质主体系统中蛋白质合成的有利能量学与这种分布一致
" 对于接下来的步骤，Dick和Shock正在寻找在生命之树中使用这些能量计算的方法，他们希望这将在地球化学和基因组进化之间提供更牢固的联系
“当我们探索时，我们一次又一次地被提醒，我们永远不应该把我们生活的地方等同于适合生命居住的地方，”Shock说
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
