第372章第一道滤网

    “碱性热液喷口啊，也算是预料之中吧。”

    李恒看了一遍王子运上传到乐园网络的那些数据与论文。

    有关于生命起源和生命的共祖露卡，很早之前就有了许多种看上去都很合理的猜测，碱性热液喷口算是其中相当靠谱的一种。

    但真正想要完全确定，仅凭地球上找到的那些证据依旧无法让所有人都信服。

    对十几颗生命星球原始生命进行过充分研究之后，碱性热液喷口成为了唯一剩下的那一个。

    生命有三大域，细菌域，古细菌域，真核生物域。

    在地球上，真核生物诞生于15亿至20亿年前，细菌和古细菌则已经有了近40亿年的历史。

    虽然名称叫做古细菌，但它们并不比细菌更古老，两者有着同样古老的历史。

    寻找生命起源和生命共祖露卡，其实就是研究细菌和古细菌这两大域的生命有着什么共通之处。

    其核心就是生物体内能量的进出和转换，也就是呼吸作用制造Atp的过程以及对于质子梯度的利用。

    简单而言，寻找生命起源之处，就要寻找存在天然质子梯度的区域。

    那个地方就是碱性热液喷口。

    比起依赖于岩浆与海底火山，环境极其不稳定，寿命也短得多的黑烟囱，更温和、更长寿的碱性热液喷口是更完美的生命起源地。

    形成碱性热液喷口的条件也很简单，只需要橄榄石与水反应生成蛇纹岩，这种岩石普遍存在于岩质行星的地幔中。

    这一反应会释放氢气，这些氢气会溶于富含氢氧化镁的碱性溶液中。

    碱性热液喷口具有微孔结构，当热液持续通过这些微孔喷口系统时，核苷酸这种较大的有机分子会被困住。

    有机分子浓度会持续积累形成有机分子浓汤，从而让氨基酸聚合成蛋白质，核苷酸聚合成RNA，形成生命最初所需的原材料。

    有了原材料，剩下的就是持续的能量输入。

    在没有光合作用产氧生物的远古时代，大气中的二氧化碳浓度比现在高得多。

    现代地球的海洋ph值大约为8，但在生命起源的远古时代，高浓度的二氧化碳会使得海洋酸化，ph值只有5~7。

    而在碱性热液喷口的微孔结构中，会持续涌出ph值为10的碱性液体，两者之间的质子浓度相差一千倍至十万倍。

    有了这种天然的质子梯度，最初的生命就有了持续的能量来源。

    在几百年前改造金星大气环境的工程中，为了消耗金星大气层中的大量二氧化碳，人类利用从木星采集到的氢气与其进行反应。

    在中性环境下，这一过程是无法自然发生的，需要高温高压和催化剂才能进行。

    但在酸碱不平衡的碱性热液喷口却不同，氢气与二氧化碳可以自然反应生成甲醛，微孔结构中的硫化铁则在这一过程中充当催化剂的作用。

    整个过程所需要的东西相当简单，岩石，水，二氧化碳。

    橄榄石是宇宙中最丰富的矿物之一，也是星际尘埃和吸积盘的主要成分之一。

    另一种原材料则是二氧化碳，大多数行星大气中，二氧化碳都是主要成分之一。

    如今在宇宙中发现的生命星球也完全符合这一理论。

    在大质量恒星稀疏的银河系外围区域，平均十颗恒星中就有一颗生命星球存在。

    这不算是什么开创性的新理论，只是一种在过往依旧有着争议的理论在如今终于得到了完全肯定地证实。

    相比起生命起源，对于太阳系周边的这十几颗生命星球上原始生命的研究带来了另一个不知是好还是坏的消息。

    “露卡算是一个好消息，许多人多年的研究有了确定性的结果，若不是人类如今长久的寿命，他们只能带着自己的疑惑走向死亡。”

    王子运先是总结了一下得到的成果，然后接着道：

    “十几颗生命星球的原始生命，虽然还不算完全确定的证实，但通过种种迹象我们已经得出了一个与目前所知的事实自洽的理论。”

    “大过滤器的第一道滤网已经清晰可见，我们如今所在的这个寂静宇宙向我们揭示了它那冷漠无情的一角。”

    十几颗生命星球，全都只有原核生物而没有真核生物。

    在地球上，真核生物起源于十五至二十亿年前。

    单以地球的历史来推论，一颗生存环境较为稳定的星球，平均二十五亿年时间就会诞生真核生物。

    这一时间推论直接将类似比邻星b的行星排除了，红矮星的生存环境不足以支持诞生真核生物所需的长久时间。

    另外，类似天仓五和南门二这两个恒星系统中持续受到大量陨石撞击的生命星球也可以去除。

    这些陨石就像是复杂生命的抑制器，让这些生命星球永远都只能维持在简单的原核生物时代。

    但除了这些来自星球之外的因素，人类在宇宙中还发现了两颗类似于太阳系和地球环境的生命星球。

    这两颗星球的历史比起地球还要长久，环境也相当稳定，海洋中的原核生物已经有超过四十亿年的历史。

    但它们之中却仍旧没有诞生真核生物。

    就像是地球上的细菌和古细菌一样，近四十亿年的时间都维持着自身的简单形态。

    原核生物与真核生物有何种区别？

    原核生物的两大域，无论是细菌还是古细菌，基因的多样性和生化反应的多变性都令人叹为观止。

    单独一个细菌的代谢多样性，就能超过整个真核生物域的所有生物，它们生存的那些极端环境更是真核生物完全无法适应的。

    但是，有着如此代谢多样性的细菌和古细菌却从来没有发展出与真核生物相当的复杂结构。

    有某种基本的规则限制了原核生物变得更为复杂，让它们无法发展出真核生物那样复杂的结构。

    这种规则的核心就是能量。

    更准确地说，是平均每个基因能得到的能量。

    单纯从同等质量的代谢率比较，真核生物只有细菌的三分之一，原核生物的能量效率并不比真核生物低。

    但若是考虑到真核生物细胞核中那庞大的基因组，那么真核生物每个基因的平均能量是细菌的10万倍。

    让真核生物打破细菌能量桎梏的是线粒体，一次在历史长河中偶然发生的内共生作用。

    在这次偶然的事件中，一个古细菌和一个细菌内共生体组成了基因嵌合体，这就是最初的真核生物。

    这种内共生作用本身是演化历史中极其罕见的事件，除了线粒体之外，另一个广为人知的事件是蓝细菌变成了叶绿体。

    对于没有线粒体和叶绿体的原核生物而言，单纯地扩大体积没有任何好处，唯有通过内共生作用才能支持核基因组扩大好几个数量级。

    这些是过往已经被人所熟知的理论，对那两颗历史长久，但只有原核生物存在的生命星球研究得到的新结论则是：

    内共生作用发生的概率比起地球历史上发生过的还要低，稳定真核生物的诞生也比起过往所认为的要更困难。

    在地球上，有一种名为“源真核生物”的存在，看名字它们似乎是真核生物的起源。

    它们最初被视为演化过程中缺失的环节，也就是早期的真核生物。

    但随着了解深入，人类发现这些源真核生物并非是演化中间型。

    恰恰相反，它们全都起源于更复杂的真核生物，祖先拥有所有的真核生物细胞特征。

    源真核生物的存在说明，在原核生物与真核生物的生态位之间，存在着足以容纳这种介于两者之间的生物生存的环境。

    也就是说，如果二十亿年前曾经有许多稳定的真核生物种群，它们不会在竞争中快速灭绝，理应会留下痕迹。

    但是人类却没有在地球上发现过任何早期的真核生物存在过的痕迹，真核生物共同的祖先一出现就几乎具有了真核生物的所有特征。

    原核生物与真核生物之间存在着一个巨大的空白区域。

    这意味着早期通过内共生作用诞生的真核生物基因很不稳定。

    就像寒武纪生命大爆发一样，真核生物的共同祖先在短短几百万年内就演化成熟，其余那些基因不稳定的中间型细胞则在这段时间内全部消亡。

    地球上的所有真核生物都有着单一的起源，在那几百万年里活下来的一小群基因稳定的真核生物成为了如今所有复杂生物的祖先。

    正因如此，所有的真核生物都拥有众多完全相同的特征，复杂生物之间的基因才会有着如此多的相似性。

    在水平基因转移盛行的细菌中，同一种细菌的不同菌株之间可能有多达一半基因都不一样，比所有脊椎动物之间的基因差异程度还要大。

    内共生作用在演化史上出现的微小概率，真核生物的单一起源，早期真核生物基因的不稳定性。

    所有这些都说明了从原核生物到真核生物之间存在着一道巨大的鸿沟。

    那两颗历史比起地球还要悠久的生命星球上依旧没有出现真核生物则有力地证实了这个猜测，让它从单纯的假说变成了一个确定性的理论。

    真核生物的诞生只是发生在地球上的一个偶然事件，而非是在宇宙中其他生命星球上随处可见的普遍事件。

    大过滤器的第一道滤网，将大多数生命星球上的原核生命拦了下来，阻止他们演变成更复杂的真核生物。