热液假说：它是什么，背景和批评 - 生物学

该水热假说旨在说明在生命的最初起源形式在地球上，提出为主要设置位于海洋深处的温泉原始条件。

已经找到了一系列温度高达350°C的热水源，其中栖息着一系列典型的这类条件的动物，例如双壳类，蠕虫，甲壳类，卟啉类和某些棘皮动物（海星及其亲属）。

该证据表明，深海环境可能适合生命起源，最早的生命形式是化学自养微生物。

此外，沸腾水是一系列化学合成细菌的家园，这些化学合成细菌从硫物质中提取能量，而硫物质在这种类型的环境中非常丰富。

化学合成细菌在生态系统中具有生产者功能，是食物链的基础，类似于植物在典型生态系统中的作用。

与热液假说有关的想法开始出现于1977年初，当时研究人员Corliss对位于加拉帕戈斯群岛的热液系统进行了直接观测。

背景和替代理论

几十年来，研究人员提出了数十种理论，试图解释生命的起源和应该发展的有利环境。生命如何起源一直是最古老和最具争议的科学问题之一。

一些作者支持新陈代谢的主要起源，而他们的反对者则支持遗传起源。

1900年代中期，著名的科学家阿伦尼乌斯（Arrhenius）提出了泛精子理论或宇宙学理论。由于空间微生物来自先前存在生命的行星，因此这一想法增加了生命的起源。

从逻辑上讲，宇宙论理论没有提供解决问题的思想，因为它没有解释外星生命如何起源于所述假想行星。

此外，在益生元环境中定居的微观实体不太可能在进入地球之前幸免于太空条件。

非生物模型提出生命起源于有机分子和早期生命形式之间的过渡形式，而不是“微观结构”。该理论的主要捍卫者包括奥帕林，悉尼·W·福克斯和阿方索·埃雷拉。

根据Oparin和Haldane的说法，凝聚层是生命的先驱者，被质膜所限制，质膜可以与其环境相互作用。这组作者说，它们起源于传递遗传信息的分子：DNA或RNA。

斯坦利·米勒（Stanley Miller）和哈罗德·乌瑞（Harold Urey）设法建立了一个模仿“原始的生活氛围”的巧妙系统。假设的气氛中存在的组分与当前的组分非常不同，当施加热量和电压时，它们能够合成生命必不可少的有机分子（例如氨基酸）。

福克斯能够获得大小类似于细菌的微球，并将氨基酸置于热源中。

同样，其他研究人员也已经使用无机分子作为原料完成了有机分子的合成，从而解释了非生物环境的生命起源。

生命起源的另一个位置假定包含遗传信息的分子的出现是主要事件。许多作者捍卫了RNA的生命起源，并认为该分子同时充当模板和催化剂。

最好的证据是核糖体的存在，RNA分子能够催化反应并同时以其核苷酸序列存储信息。

热液假说提出了这些极端的水生环境，作为合成有机化合物的适当场所，这些有机化合物导致了地球上的活生物体起源。

该理论的作者基于太古宙化石，现代水下热液喷口系统以及理论和实验观察。

水热系统的特征是高能量通量，高度还原的环境和丰富的矿物粘土，它们是催化反应的理想表面。另外，它具有高浓度的CH ₄，NH ₃，H ₂和不同的金属。

该假设包括将CH ₄，NH ₃，H ₂依次转换为氨基酸，然后转换为蛋白质，然后转换为更复杂的聚合物，直到达到结构化的新陈代谢和活生物体为止。

对前寒武纪岩石中的化石进行研究后，发现在海底热液组合中发现了大约3.5到38亿年前的细胞状结构。

与先前的假设相反，热液假说提出将热量作为能量来源，而不是将紫外线和放电作为“原始肉汤”的模型。此外，该模型提出了温度，pH和化学浓度方面的环境梯度的存在。

尽管热液假说有几个有效的论据，但它尚未被普遍接受。对温泉生命起源的批评之一是关于益生元时代的地质模型的不协调和缺乏信息。

同样，由于水热环境的高温，生命发展所必需的分子（如核酸，蛋白质和膜）也将面临直接破坏。

但是，第一种生命形式也很可能是热稳定的，类似于当今居住在极端环境中的嗜热生物。

另一方面，出现与组分浓度有关的另一个问题。生命不可能在广阔的益生元海洋中进化，在益生元海洋中生物分子将被高度稀释和分散。

为了使环境适合生命的起源，它必须促进分子之间的相互作用，从而使它们形成更复杂的实体。不要像深海中那样稀释它们。

热液理论的支持者认为，生命可能起源于限定区域，这些区域阻止了新形成的分子（如火山口）的稀释。