生命起源時的第一個化學反應是如何開始的？它們的能量來源是什麼？德國杜塞爾多夫大學（HHU）的研究人員重建了現代生物分化前的最後共同祖先“露卡”（縮寫為LUCA）的新陳代謝。他們發現並確定了長期尋求的、推動這些反應向前發展所需的能量來源，它一直隱藏在眾目睽睽之下：氫氣。
在實驗室中，HHU分子進化研究所的威廉·馬丁教授團隊使用海底熱液噴口中發現的催化劑和條件進行化學實驗，以研究氫氣與二氧化碳之間的反應。他們在計算機上開發了一種分子考古學形式，使他們能夠發現儲存在現代細胞的蛋白質、DNA和化學反應中的許多不同的原始生命痕跡。
研究人員此次不是著眼於基因，而是著眼於生命本身化學反應中所包含的資訊。他們確定了402種代謝反應，這些反應自大約40億年前生命起源以來幾乎沒有變化。因為這些反應對所有細胞都是共同的，所以它們也存在於LUCA中。
在最原始的現代細胞中，一些化合物由現代環境中存在的簡單分子合成，這些分子也存在於早期地球的熱液噴口中：氫、二氧化碳和氨——這代表著LUCA的代謝網路。
研究結果表明，LUCA的新陳代謝不需要外部能源，例如紫外線、隕石撞擊、火山爆發或放射性。相反，在許多現代海底熱液噴口的典型環境中，新陳代謝反應向前發展所需的能量源於新陳代謝本身。換句話說，幾乎所有LUCA的新陳代謝反應都自己釋放能量的：生命的能量源於生命本身。
研究人員解釋稱，在“失落之城”——大西洋中部產生氫氣的熱液場環境中，大約95—97%的LUCA代謝反應可以自發地進行，不需要任何其他能源。在熱液系統的黑暗深淵中，氫氣是“化學陽光”。現代能源技術正在研究利用與生命完全相同的氫特性。只是生命擁有四十億年的“氫技術經驗”，而人類才剛剛起步。
文/科技日報記者 張夢然
編輯/範輝
