“生命起源是否和超临界二氧化碳有关？”

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科技日报记者王健高通讯员王敏

生命的起源与超临界二氧化碳有关系吗？ 最近，中科院海洋研究所阎军和孙卫东课题组合作首次在热水系统中观测到了自然状态下超临界二氧化碳流体的喷出。 science bulletin作为封面复印件(图1 )发表了题为Disco veryo FSupercritic Alcarbondio Xideinahydrothermalsystem的复印件，报道了我的科学家的科学研究成果。

阎军、孙卫东表示，此次观测到的超临界二氧化碳中含有大量氮和有机成分，为生命起源和早期有机质的形成提供了新的启示。

在我国大科学工程“科学”号科考船年深海热液航次上，研究人员利用搭载在“发现”号深海rov机器人上的我国自主开发的深海激光拉曼光谱原位检测系统( rip )在深海热液区( 1400m )发现了超临界二氧化碳流体喷口， 利用自主开发的深海热液温度探针对超临界二氧化碳喷口温度进行约95°c的测量，再利用rip探针在深海原位直接检测出喷出状态的超临界二氧化碳流体(图2 )。 研究表明，深海超临界二氧化碳拉曼光谱的峰在频移、半峰宽等光谱参数上与实验室内模拟得到的超临界二氧化碳完全一致。 另外，原位超临界二氧化碳拉曼光谱中不仅有甲烷、硫化氢、硫酸根等成分的拉曼特征峰，而且有很多氮气和未知成分的拉曼光谱，远远高于周围的海水。 光靠拉曼光谱的新闻不容易弄清与未知峰对应的化学物质，但拉曼特征峰的峰位置可以反映化学键的新闻。 拉曼特征峰的归属表明，这些未知峰大多与c-h、c-c、c-n、n-h有关，表明深海热液区域喷出的超临界二氧化碳流体很可能含有多种有机物质。 考虑到超临界二氧化碳在甲酸、氨基酸等有机合成中的重要意义，推测这些未知有机物很可能与氨基酸合成有关。

地球的生命起源和早期有机质的形成一直备受关注。 生物学研究表明，超嗜热菌很可能是地球上生命的共同祖先。 因为这个热水系统被认为与生命起源密切相关。 但是热水流体中缺乏合成氨基酸的重要元素氮，这是早期生命起源于热水假说的最致命的问题。 这次在深海热液区发现的超临界二氧化碳流体大量浓缩了氮气，为早期地球从无机到有机的过程提供了良好的反应介质。 最近的实验表明，通过超临界二氧化碳和矿物的参与，可以由h2o-co2-n2体系合成丙氨酸、甘氨酸、天冬氨酸、精氨酸4种氨基酸。 因此，作者提出了新的早期地球生命起源模型(图3 )。 月球形成后的数百万年间逐渐形成了原始大气，此时的原始大气中含有数百个大气压的水蒸气、二氧化碳、氮气等。 原始海洋形成后，当温压条件超过31℃、7.3mpa时，由于地球表面存在超临界状态的二氧化碳层，二氧化碳以超临界流体相状态存在。 在水圈和大气层的界面上，氮气和矿物微粒被稠密的超临界二氧化碳吸附。 超临界二氧化碳、水、氮在矿物粒子的催化下，形成早期的有机物氨基酸等物质，完成了无机向有机的转化，产生了生命体所需的氨基酸等有机高分子。