深海热液喷口发现的纳米结构可以在没有生命的情况下产生能量

在太平洋深处 —— 马里亚纳海沟深处近6000米（19685英尺）—— 隐藏着一组热液喷口，它们可以提供一些关于地球上生命是如何开始的重要线索。

这是由日本理化学研究所和东京工业大学的一个研究小组领导的一项新研究得出的结论，这组热液喷口之所以引人注目，是因为它们能够在没有任何活细胞帮助的情况下产生能量。

科学家们在喷口周围发现了纳米结构，它们可以作为选择性离子通道，这意味着它们的工作原理有点像水下过滤器 —— 让某些类型的带电粒子通过，同时阻挡其他类型的带电粒子。

通过这种选择，可以产生微小但显著的电压差异，这与我们自己细胞膜上的有机通道没有什么不同。这个案例中没有涉及有机物质，这表明在生命出现之前，地球上就已经有了能量产生 —— 也就是所谓的渗透能量转换 —— 为活细胞的形成提供了合适的环境。

“在深海热液喷口发现的离子通道的自发形成，对地球及其他地方的生命起源有直接的影响，”理化研究所的生物化学家Ryuhei Nakamura说。

热液喷口是渗出地壳的岩浆加热水重新进入海洋的薄弱环节。这种循环水富含矿物质和能量，这就是为什么科学家们认为深海热液喷口可能在生命起源中发挥作用。

目前研究中考虑的喷口是由复杂的矿物质混合物组成的，这使得它们的研究特别有趣。

仔细观察一个84厘米（33英寸）的氢氧化镁样品，可以发现晶体呈直线型排列，控制液体通过气孔的流动，并在表面产生电压差异。

Nakamura说：“出乎意料的是，我们发现渗透能量转换是现代植物、动物和微生物生命的重要功能，它可以在地质环境中以非生物的方式发生。”

除了生命的起源，这一发现还有助于蓝色能量收集 —— 一种利用渗透能从咸水和淡水之间的差异中发电的发电厂过程。通过向大自然学习一些技巧，我们也许能够提高这些技术的效率、可负担性和生态友好性。

最重要的是，它使我们更接近于回答有机生命是如何从无机物质中产生的问题，以及数十亿年前这在地球上是如何发生的。科学家们对生命的起源有很多不同的看法，但热液喷口肯定与之有关。

“特别是，我们的研究表明，渗透能量转换是现代生活中的一个重要功能，如何在地质环境中以非生物方式发生，”Nakamura说。

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

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