深海喷口中发现的纳米结构可以在没有生命的情况下产生能量

隐藏在太平洋深处 – 深入海底近 6,000 米（19,685 英尺）马里亚纳海沟– 是一组热液喷口，它们可以提供一些关于地球上生命如何开始的重要线索。

这是日本理研科学研究所和东京工业大学的一个团队领导的一项新研究的结论，而这组热液喷口的引人注目之处在于它们能够在没有任何生物帮助的情况下产生能量。细胞。

科学家们发现纳米结构通风口周围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，同时阻止其他类型的带电粒子。

通过这种选择，可以产生微小但显着的电压差异，与我们自己细胞膜中的有机通道不同。在这种情况下不涉及有机材料表明能源产生 - 被称为渗透能转换– 可能在生命出现之前就已经在地球上建立了，为活细胞的形成提供了合适的环境。

“在深海热液喷口中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具有直接影响，”说来自理化学研究所的生物化学家中村龙平。

热液喷口是渗入地壳的岩浆加热的水重新出现到海洋的薄弱点。这种循环水富含矿物质和能量，这就是为什么科学家认为深海热液喷口可以发挥作用。

当前研究中考虑的喷口由复杂的矿物质混合物组成，这使得它们对研究特别有趣。

仔细观察 84 厘米（33 英寸）的氢氧化镁样品，可以发现晶体排列成笔直的通道，控制着通过通风口的液体流量，并在表面产生电压差。

“出乎意料的是，我们发现渗透能转换是现代植物、动物和微生物生命中的重要功能，可以在地质环境中以非生物方式发生，”说中村。

除了生命起源之外，这些发现还可以帮助蓝色能量收集– 利用渗透能通过咸水和淡水之间的差异发电的发电厂过程。通过借鉴大自然的一些技巧，我们或许能够提高这些技术的效率、可负担性和生态友好性。

但最重要的是，它让我们更接近回答有机生命如何从无机材料中产生的问题，以及数十亿年前这在地球上是如何发生的。科学家关于生命的起源，但热液喷口肯定可以。

“特别是，我们的研究表明，现代生活中的重要功能渗透能量转换如何在地质环境中以非生物方式发生，”说中村。

该研究发表于自然通讯。