对热泉进行建模可以将这些生命源从不可能变为几乎不可避免
我在创作的第二天到达。 Laurie Barge邀请我在她的生命源建模实验室中度过一天。 她是位于帕萨迪纳（Pasadena）的NASA喷气实验室的研究员，并与同事，地质学家Michael Russell（美国宇航局天体生物学研究所的成员）合作。 任务是在模拟40亿年前的原始海洋的条件下创建一个微型
热液泉 。 这些来源是创造生命的科学史的中心，这个故事太违反直觉了，以致于无法真实，但又如此逻辑以至于必须加以证实。
在第一天，与学生的驳船造就了海洋。 他们从蒸馏水开始，然后向其中泵送氮气，以代替地球早期所没有的氧气。 烧杯中的两个早期地球放置在引擎盖内的钢制基座上。 然后，我们将氯化铁添加到海洋中，使水变成啤酒的颜色而没有气体[扁平啤酒]。 我将移液器的尖端插入每个容器的底部，并在其中加入硫化钠，模拟了热的液体通过地壳的破裂而上升。 钠与氯化物反应生成盐水，硫与铁结合形成硫化铁，并沉淀为空心管。 类似的管道出现在40亿年前的
Catharchea晚期的热温泉（GI）中，并且仍在无底海和Barges实验室中形成。
水下城市：这种蜂巢状的沉积物形成在失落城市的另一个建筑物的侧面，这是一个大型的水下矿物管群，其中一些达到了散发碱性液体的建筑物的大小。地理标志中的生命起源观念与较古老的，著名的创造生命的科学史“
原始肉汤 ”作斗争。 查尔斯·达尔文（Charles Darwin）在1871年写给约瑟夫·胡克（Joseph Hooker）的信中，认为生命起源于“一个小而温暖的池塘，那里有各种各样的氨和磷盐，那里有光，热，电等。”结果，“化学合成的蛋白质化合物可以应对更复杂的变化”。 1924年，俄国科学家
亚历山大·奥帕林 （
Alexander Oparin）提出了通过在逐渐的化学演化过程中，将含碳分子转变为“原始肉汤”，从而在地球上出现生命的理论。 在1925年，他向英国公众法庭提出了这个想法。 1929年，英国科学家
约翰·伯顿·桑德森·霍尔丹 （
John Burdon Sanderson Haldane）用类似的思想发表了他关于生命起源的著作。 他写了生命如何起源于古老的海洋，它具有“热的稀汤”的一致性。 所以这个名字已经扎根了。
1953年，与诺贝尔奖获得者Harold Urey一起学习的研究生Stanley Miller在实验室成功地制成了汤。 他将烧瓶放置在假定的原始海洋和大气中，在人工闪电的帮助下施加了火花，并收集了所得化合物。 他发现很多很好奇，包括几种氨基酸。 Miller-Yuri的化学成为寻找生命之源的象征，而Miller的学生本身却在成倍增加。 在今天对生命来源的研究中，“汤”是指其中的生命因米勒-尤里化学而开始在海洋表面或其附近开始生长的模型，而闪电或其他能源不断将分子结合成越来越复杂的状态，直到直到达尔文进化开始。 [Plaxco，KW＆Gross，M.天体生物学：简介约翰·霍普金斯大学出版社，巴尔的摩，医学博士（2006）]
汤在直觉上很有吸引力：您可以从中获得生命的基石。 但是他也有一个致命的缺陷：无论他生产什么，它都已经死了。 闪电会触发生化反应，但能量会很快消散，系统恢复平衡。 初级肉汤需要进化以热力学方式向上爬升，以增加顺序。 这类似于
重力山丘 ，在Internet上
对它的描述很完整，因为汽车本身似乎在上坡。 热量，石头和海水产生的氨基酸和核苷酸。 它们组织成更有序的分子，例如酶和蛋白质。 其中，进化建立了第一个细胞，结果是红木和玫瑰，蜜蜂和苹果树，鬣狗和人。
但是引力山是视角的骗局。 施工级别可以揭示这种欺骗，但是您很少在这些带有“神奇”丘陵的视频中看到它。 物理定律尚未取消。 正如地理学专家所说，生命的诞生也是如此。 似乎进化正朝着有序发展。 通常，它总是下坡。 GI模型说，在初始条件下，生命的出现不像奇迹。 这是不可避免的。 [关于细胞起源的假设：从非生物地球化学到化学自养原核生物，从原核生物到有核细胞的进化过渡的假说。 伦敦皇家学会的哲学交易B：生物科学358，59-83（2003）/ Russell，MJ和Martin，W。乙酰辅酶A途径的根源。 生物化学科学动向29，358-363（2004）/ Martin，W.＆Russell，MJ关于碱性热液喷口中生物化学的起源。 伦敦皇家学会的哲学交易B：生物科学362，1887-1925（2007）/马丁·W·巴罗斯，J·凯利，D。和罗素·MJ热液喷口与生命起源。 Nature Reviews Microbiology 6，805-814（2008）]
水下机器人研究失落之城中生长的结构海洋学家于1977年在太平洋东部的加拉帕戈斯裂缝中首次发现了GI。 [Corliss，JB等。 加拉帕戈斯裂谷上的海底温泉。 Science 203，1073-1083（1979）]然后，在1979年，在北太平洋21度的东太平洋上升波峰发现了巨大的管道，将黑色的酸和非常热的酸喷入了寒冷的黑暗深度。 这些结构相当准确，而且几乎是诗意的，被称为“黑烟民”。 研究人员惊讶于黑人吸烟者附近的空间充满了生命，从鱼类到无数新型微生物。 1981年，加拉帕戈斯裂隙探险队的海洋学家之一杰克·科利斯（Jack Corliss）与微生物学家约翰·巴罗斯（John Baross）和莎拉·霍夫曼（Sarah Hoffman）一起提出，水下胃肠道“为在地球上创造生命提供了所有必要条件”。 无需照明或闪电。 没有汤
米勒的追随者发动了报复性袭击。 米勒和他的前学生杰弗里·巴德写道，地理标志太热，无法维持生命。 氨基酸和核酸即使出现，也几乎会立即被破坏。 糖会融化。 在这样一个充满敌意的环境中，生活不可能开始。 他们写道：“资源将是破坏的重要工具，而不是原始海洋中有机成分的合成。” [Miller，SL＆Bada，JL潜水温泉和生命的起源。 Nature 334，609-611（1988）]
拉塞尔和他的同事艾伦·霍尔（Allan Hall）现在是格拉斯哥大学的考古学家，也参与了这场争端。 他们说，米勒当然是正确的-黑人吸烟者太热，体内酸过多，无法在那里生活。 但是他们写道，在他们旁边，您会发现矿物管散发出微弱的碱性液体。 这些是生命诞生的理想场所。 [Russell，MJ，Hall，AJ和Turner，D.硫化铁烟囱的体外生长：可能是生命起源实验的培养室。 Terra Nova 1，238-241（1989）]
在失落之城的热液田地的石头上生活着各种各样的深海无脊椎动物，包括大量的珊瑚。 螃蟹也把这座城市当作自己的家。正如罗素（Russell）预测的那样，在2000年12月4日，尽管偶然发现了这种管子。 由斯克里普斯海洋学研究所的唐娜·布莱克曼（Donna Blackman）领导的研究小组，其中包括华盛顿大学的黛博拉·凯利和杜克大学的杰弗里·卡森，研究了以神话般的城市命名的海拔15公里的大西洋地块，据柏拉图说，这座城市沉没在北部输给雅典后进入大西洋。 在本月探险结束时，水下机器人偏离了原定的路线，跟随着鱼儿，仿佛在做鬼脸。 突然，研究人员在屏幕上看到了珍珠白结构的广泛系统，其中一些是建筑物的大小：视锥，尖顶，冰冻的窗户。 他们忍不住把这个地方叫做“失落的城市”。 [地球向导：大西洋中脊，日记录，12月。 2000年12月]
在研究它的过程中，发现失落之城的塔楼将清洁，温暖的碱性液体排放到略带酸性的海洋中。 边界将温水与冷水分离，从稀释液浓缩，从低pH值到高pH。 地球早期的失落之城将出现在富含碳的酸性海洋中。 它多孔的硫化物和氧化铁壁将使第一个“失落之城”成为一个脆弱但庞大的电池。 [Russell，MJ，Nitschke，W.＆Branscomb，E.成为人类的必然旅程。 伦敦皇家学会的哲学交易B：生物科学368（2013）。 从doi检索：10.1098 / rstb.2012.0254]活细胞还被一层膜包围，该膜将碱性内部物质与微酸性环境分开。 正如Barge所说，生命的“最后的祖先”就像今天的生命一样，由
电子和质子的
梯度所提供 。 无论是动物，植物，真菌还是细菌，所有生物都会重复在温暖的碱性来源中发现的氧化和还原化学反应。 那个古老的失落之城的一小部分生活在每个牢房中。
当我和驳船观察实验时，硫化铁管开始形成复杂的结构。 上升的流体建立了排气管。 一块水晶挡住了水流。 上升的液体找到了新的方法； 结构已经扩展。 结果令人惊讶地让人联想到植物。 古代的炼金术士创建了类似的“化学花园”，而19世纪几乎被遗忘的生物学家斯特凡·勒杜克（StéphaneLeduc）认为这些有机形式反映了生物生长的原理。 莱杜克写道：“生命链从矿物的一端一直延伸到另一端的最复杂的生物，一直在不断地进行着。”
现代的GI模型为创建该链条提供了解释。 早期迷失之城的巨型电池支持一种工具，该工具可以生成主要由碳，氢和氧组成的复杂分子。 硫化铁与来源中发现的其他小分子一样，也像
辅酶一样发挥作用，
辅酶是促进所有新陈代谢核心的反应的催化纳米马达。 简而言之，管道具有一种新陈代谢，该新陈代谢从氢，CO
2和其他分子中吸收能量，并利用它来构建更复杂的分子，主要是碳，氢和氧。 生物学中最古老的代谢途径重复了早期失落之城的化学反应。
与我们大多数直觉相矛盾的是，复杂的结构比简单的结构能更好地耗散能量。 [Mac McClellan，J.什么是最省油的飞机？ [Flyingmag.com（Flyingmag.com）（2008）]催化剂可帮助您攀登一座能量山，另一方面，您甚至可以跌落得更低。 如果我们考虑整个生物进化，那么每个生物都是如此的能量之丘。 它只有在热力学上有利的条件下才能形成-如果我们将能量拖到山上，我们甚至可以释放更多的能量。 与制造一定数量的相同质量的大肠杆菌相比，制造蜥蜴需要更多的能量，但消耗能源的速度也更快。 在既有蜥蜴又有细菌的世界中，它在能量上比只有细菌的世界更为有利。 在这个世界上，也有温血的牛咀嚼草并散发热量，甲烷和化肥-熵引擎的改进版本； 有老虎的世界更好。 拥有一个生态系统在能源上是有益的：拥有茂密植被并充满生命的土地从行星和太阳的热中心消耗更多的热量，比火星将其释放到寒冷，黑暗的空间中。 对于太阳，我们的生物圈是一个非常复杂的冰泡。
智人来了一个巨大的传播工具。 整个技术的历史是开发越来越有效的方法来从中提取能量
地球与太阳：火灾，烹饪，农业，采矿，冶炼，伐木，蒸汽机。 就像从山上流下的细流一样，没有定义进化和文化的确切路径，而只是一般趋势。 因此，艺术，战争，纳斯卡（NASCAR）或智能手机都不是不可避免的-所有这些都可以视为人类熵引擎的工作。 因此，我们的分散趋势不是偏差，而是热力学的必要性。
在喷气实验室进行的海上模拟中，长出了5厘米高的硫化铁微型管。 它再现了与地理标志相关的较大结构，其中生命可能起源于古代地球如果我和Barges很久以来一直在观察实验室模型，它是否会通过进化形成新陈代谢途径？ 酵素？ 基因？ 可能吧 驳船尽管很小，却朝着这个方向迈出了第一步。 它没有建造管道，而是将硫化铁和其他矿物放置在惰性材料的多孔盘上。 圆盘可以用作例如带正电和带负电的液体之间的隔膜。 驳船从膜的两侧测量电压和pH的差异-然后是电子和质子。 这些电流支持生命必不可少的化学反应。 下一步是使化学反应产生更复杂的分子。 她说：“您还可以进行实验，以测试有机物对矿物质的新兴反馈。” 简单的催化剂可能更喜欢反应，其结果将是更复杂的催化剂可能产生更复杂的催化剂，并且随着时间的流逝，这种反馈回路最终会导致蛋白质和DNA。
在我的两个世界之一中，管道变细了，茎杆末端变粗了。 “这可能会破裂，” Barge说。 它打破了：发展的死胡同。 但是另一个灯泡的管子底座很厚，并建了一个圆锥形的山峰，上面有一连串的山峰，对于跳蚤来说似乎很壮观。 洛瑞检查了她并称赞她。
纳撒尼尔·康福特（Nathaniel Comfort）-天体生物学大会的成员。 国会图书馆/美国国家航空航天局（NASA）的Baruch Bloomberg和大学的医学史教授。 约翰·霍普金斯。 他最近的著作是《人类完美科学》。 Twitter @nccomfort。