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對古代海水的再現揭示了哪些營養物質塑造了早期生命的進化
發布時間：2025-12-07 17:35:25 來源：骨軟筋酥網 作者：娛樂
對古代海水的再現揭示了哪些營養物質塑造了早期生命的進化。信用:uux.cn/Pixabay/CC0公共領域
（神秘的水的塑造生命地球uux.cn）據牛津大學：科學家們對生命最初進化時海洋中的條件知之甚少，但發表在《自然地球科學》上的再現早期新研究揭示了地質過程如何控制哪些營養物質可用于促進它們的發展。
所有的揭示生命都利用鋅和銅等營養物質來形成蛋白質。最古老的營養生命形式進化于太古代，比恐龍首次出現還要早35億年。物質與最近的對古代海的進同類相比，這些微生物表現出對鉬和錳等金屬的水的塑造生命偏好。這種偏好被認為反映了當時海洋中金屬的再現早期可獲得性。
來自開普敦大學(UCT)和牛津大學的揭示研究人員在實驗室中重現了古代海水。他們發現綠柱石是營養太古代巖石中常見的一種礦物，它快速形成，物質并在此過程中去除鋅、對古代海的進銅和釩。水的塑造生命
當綠橄欖石在早期海洋中形成時，再現早期這些金屬將從海水中去除，使海水富含其他金屬，如錳、鉬和鎘。有趣的是，他們預測太古代海水中最豐富的金屬與早期生命形式選擇的金屬相匹配，這解釋了為什么它們在早期進化中受到青睞。
首席研究員Rosalie Tostevin博士(當時是牛津大學的研究人員，現在是UCT地質科學系的高級講師)說:“當我們注意到我們的結果與使用完全不同方法的生物學家的預測相匹配時，我們非常興奮。當其他領域的專家做出類似的發現時，這總是令人欣慰的。”
科學家們一致認為，太古代的海水與今天非常不同，含有更多的溶解鐵和二氧化硅，幾乎沒有氧氣。然而，關于海水化學的其他方面，如營養物的濃度，卻鮮有一致意見。
“我們無法回到過去采集海水樣本并進行分析，因此重建太古代的條件是一個相當大的挑戰。一種方法是觀察沉積巖的化學組成，但是非常古老的巖石的化學成分有時會被改變。相反，我們決定在實驗室創造一個古代海水的微型版本，在那里我們可以直接觀察發生了什么，”托斯提文說。
Tostevin和她的同事Imad Ahmed在一個特殊的無氧室內重建了太古代的海水，并觀察了綠橄欖石開始形成的過程。隨著礦物質的形成，他們觀察到海水中金屬濃度的劇烈變化。他們在鉆石光源同步加速器上使用X射線吸收光譜來證明金屬正在進入礦物。相比之下，其他金屬不受這一過程的影響，并停留在海水中的高水平。
Tostevin說:“我們知道綠橄欖石在早期地球上很重要，因為我們一直在古老的巖石中發現它，例如南非北開普省的鐵礦石，以及澳大利亞的類似巖石。我們認為這可能是太古代最重要的礦物之一。但是我們不知道綠橄欖石在自然界是如何形成的。一種可能性是綠橄欖石形成于海洋深處的熱液噴口。但它也可能是在淺水中形成的，只要pH值有一點點變化。”
Tostevin和Ahmed決定在這兩種條件下進行他們的實驗，發現不管綠橄欖石如何形成，它都以相似的方式去除金屬。
研究人員關心的一個問題是，這些金屬是否會被鎖定很長時間，或者在幾個月或幾年后被釋放回海水中。為了測試這一點，他們加熱礦物質，以模擬當它們被掩埋并經歷結晶時在自然界中發生的情況。這些金屬仍然被困在礦物中，這表明這是對早期海水產生深遠影響的金屬的永久下沉。
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