最大的科学谜团之一是地球上生命的起源。
研究通常集中在深海热液喷口的作用上——海底的那些高耸结构不断地喷出有机和无机物质的混合物。
这些羽流中含有称为硫化铁的矿物质，科学家相信可能有助于引发创造生命的早期化学反应。
如今，在温泉中也发现了这些相同的矿物质，例如美国黄石国家公园的大棱镜温泉。温泉是由地球表面下的火山活动加热的地下水体。
我们的新研究增加了一个虽小但不断增长的证据体这些温泉的古代版本可能在地球上生命的出现中发挥了关键作用。这有助于弥合关于生命可能出现的地方的相互竞争的假设之间的差距。
地球化学到生物学
碳固定是生物体将空气中和溶解在水中的二氧化碳转化为有机分子的过程。
许多生命形式，包括植物、细菌和被称为古细菌的微生物，都有不同的途径来实现这一目标。光合作用就是一个例子。
每条途径都包含一系列酶和蛋白质，其中一些包含由铁和硫制成的核心。
我们可以在所有生命形式中找到含有这些铁硫簇的蛋白质。事实上，研究人员提出，它们的历史可以追溯到最后的普遍共同祖先——一种古老的祖先细胞，科学家提出我们所知道的生命是进化和多样化的。
硫化铁是溶解的铁与硫化氢发生反应时形成的矿物质，硫化氢是一种火山气体，使温泉闻起来像臭鸡蛋。
如果仔细观察这些硫化铁的结构，您会发现其中一些看起来与铁硫簇非常相似。
硫化铁和碳固定之间的这种联系使得一些研究人员提出这些矿物质发挥了作用从早期地球化学到生物学的转变中发挥着至关重要的作用。
我们新发表的研究通过调查古代陆基温泉中硫化铁的化学活性来扩展这一知识，这些温泉的地球化学与深海喷口相似。
定制室
我们定制了一个小房间，可以让我们模拟早期地球上的温泉环境。
然后我们将合成的硫化铁样品散布到腔室中。有些是纯粹的。其他人则服用了温泉中常见的其他金属。这些样本上方的一盏灯模拟了早期地球表面的阳光。使用不同的灯来模拟不同量的紫外线辐射的照明。
二氧化碳和氢气不断地被泵入腔室。这些气体已被证明对碳固定很重要在深海喷口实验中。
我们发现合成的所有硫化铁样品都能够不同程度地产生甲醇（一种碳固定产物）。这些结果表明，硫化铁不仅可以促进深海热液喷口的碳固定，也可以促进陆地温泉的碳固定。
随着可见光照射和更高的温度，甲醇产量也增加。
不同温度、光照和水蒸气含量的实验表明，硫化铁可能促进了早期地球陆基温泉的碳固定。
一条古老的小路
额外的实验和理论计算表明，甲醇的生产是通过一种称为反向水煤气变换的机制发生的。
我们在一些细菌和古细菌将二氧化碳转化为食物的途径中看到了类似的反应。该途径称为“乙酰辅酶A”或“Wood-Ljungdahl”途径。建议将碳固定的最早形式早年出现的。
这两个过程之间的相似性很有趣，因为前者发生在温泉边缘的干燥土地上，而后者发生在细胞内的潮湿环境中。
我们的研究表明，在早期地球的温泉中可能存在的各种条件下都可以产生甲醇。
我们的研究结果扩大了硫化铁促进碳固定的条件范围。他们表明，这种情况在深海和陆地上都可能发生——尽管机制不同。
因此，我们相信这些结果支持了当前的科学共识，即铁硫簇和乙酰辅酶A途径很古老，并且可能在生命的出现中发挥了重要作用——无论它发生在陆地上还是在地球底部。海。
陈国芳，益生元化学博士生，新南威尔士大学 悉尼
