一世在创世的第二天到达。劳里·巴什邀请我去她的实验室，模拟生命的起源。她是美国宇航局帕萨迪纳喷气推进实验室的研究科学家，和她的同事、开拓性地质学家迈克尔·j·拉塞尔(Michael J. Russell)是美国宇航局天体生物学研究所的成员。任务是在模拟40亿年前原始海洋的条件下制造一个微型热液喷口。这样的喷口是一个科学创造故事的核心，它违反直觉，几乎不可能是真的，但又如此合乎逻辑，从广义上讲，它几乎肯定是真的。
第一天，巴什和她的学生就创造了海洋。他们从蒸馏水开始，在其中鼓泡氮气，以取代在早期地球上不存在的氧气。我们把两个早期的地球悬挂在钢支架上，支架放在通风柜里的实验室烧杯里。我们在海洋中加入氯化铁，它把海水变成淡啤酒的颜色。我在每个容器的底部插入一个吸管头，并泵入硫化钠，以模拟热流体从地壳的裂缝中上升。钠与氯化物重新结合形成盐水，而硫与铁配对形成硫化铁，硫化铁从溶液中沉淀出来，堆积成空心烟囱。在40亿年前的冥古宙晚期，类似的烟囱在热液喷口处形成，从深海到巴什的实验室，它们仍然在形成。
生命起源于热液喷口的观点对更古老、更熟悉的“原始汤”科学创造故事提出了挑战。在1871年写给约瑟夫·胡克的一封信中，查尔斯·达尔文认为生命源于“一个温暖的小池塘，里面有各种氨和磷盐、光、热、电等物质”，在那里，“一种蛋白质化合物以化学方式形成，随时准备经历更复杂的变化。”在20世纪20年代，俄罗斯科学家亚历山大·奥帕林(Aleksandr Oparin)和英国博学家j·b·s·霍尔丹(J.B.S. Haldane)各自完善了生命如何以这种方式出现的模型，霍尔丹说，生命是在一个古老的海洋中以一种“热的、稀释的汤”的稠度出现的。卡的名称。
那些古老的失落城市都在撒谎。
1953年，诺贝尔奖得主、化学家哈罗德·尤里(Harold Urey)的研究生斯坦利·米勒(Stanley Miller)在实验室里成功地制作了汤。他在假想的原始海洋和大气中设置了烧瓶，用人工闪电点燃系统，收集产生的化合物。他发现了许多诱人的物质，包括几种氨基酸。米勒-尤里的化学已经成为生命起源研究的速记，而米勒的众多学生自己也在向前发展并成倍增长。在今天的生命起源研究中，“汤”指的是通过米勒-尤里化学，生命在海洋表面或附近开始的模型，通过闪电或另一种能量源，不断地将分子震动到越来越复杂的状态，直到达尔文进化占据主导地位。1
雷克斯霸王龙是个懒鬼
近几十年来，在我们对恐龙不断进化的理解中，雷克斯暴龙有了新的角色。它总是专横的，奇怪的敏捷的两吨重的庞然大物，化身为一个憔悴的，灰脸的枪手在酒吧黑暗的尽头，一个没有灵魂的…阅读更多
这道汤有一种直觉上的吸引力:你可以从中汲取生命的基石。但它也有一个致命的缺陷:无论它生产什么，它都是死的。闪电可能会引发生化反应，但能量很快就会消散，系统就会恢复平衡。原始汤需要进化，从热力学的角度，向上升的顺序发展。这就像互联网上记载的那种“重力山”，汽车似乎在往山上滚。从热、岩石和海水开始，氨基酸和核苷酸自组装。它们将自己组织成更有序的分子，如酶和蛋白质。从它们进化出了第一个细胞，最终红杉和玫瑰，蜜蜂和苹果树，鬣狗和人类。
但重力山是一种视角的伎俩。木匠的水平将揭示真相，但你经常在“像魔法”重力山视频中看到一个。实际上，物理定律仍然完好无损。所以也是，发泄理论家，带来了生命的出现。2 - 5只有进化似乎走向更大的秩序;在更大的计划中，它一直在走下坡路。喷口模型假设，在初始条件下，生命的出现几乎不是一个奇迹。这是不可避免的。
H1977年，海洋学家在东太平洋的Galápagos裂谷发现了温泉。6.然后，在1979年，在北纬21度的东太平洋隆起的顶部，人们发现了巨大的烟囱，向寒冷无光的深处喷射着煤烟和超热的酸。准确地说，如果不是富有诗意的话，这些结构被称为“黑吸烟者”。研究人员惊讶地发现，黑吸烟者周围的区域充满了生命，从鱼类到无数的新微生物物种。1981年，Galápagos Rift探险队的海洋学家之一杰克·科利斯(Jack Corliss)与微生物学家约翰·巴罗斯(John Baross)和莎拉·霍夫曼(Sarah Hoffman)提出，海底温泉“为地球上的生命创造提供了所有必要的条件”。你不需要光或闪电。没有汤。
Millerites恢复了火灾。通风口太热了，无法支持生活，写米勒和他的奥斯特少女杰弗里·巴达。如果形成的话，氨基酸和核酸几乎立即分解。糖会融化。生活不可能在这种敌对环境中开始。如果有的话，他们写道，“通风口将在破坏中很重要，而不是在原始海洋的合成有机化合物中。”7.
一个郁郁葱葱的绿色地球，充满了生命，从行星的炎热的中心和太阳吸收的热量比，比如说，火星，更多。
Russell和他的同事艾伦大厅，现在是格拉斯哥大学的考古学家，Chimed。你是对的，他们告诉Millere：黑烟者是太热，酸性，终身在那里形成。虽然，他们写道，一个人应该找到发出冷水，碱性液体的矿物管。他们是生命诞生的理想场所8.
2000年12月4日，正如拉塞尔所预测的那样，这些管子被发现了，尽管完全是意外。斯克里普斯海洋研究所的领导的一个研究小组的唐娜•布莱克曼黛博拉·凯利的华盛顿大学和杜克大学的Jeffrey Karson探索亚特兰蒂斯号地块,10英里长的圆顶神秘岛屿命名的城市,根据柏拉图,沉没在北大西洋后打败了雅典。在为期一个月的考察接近尾声时，这艘机器人潜水器偏离了预定航线，跟随一些似乎在对着镜头打劫的鱼。突然间，研究人员看到了一个巨大的系统，由珍珠白色的结构在远程监视器上显现出来:圆锥体、塔尖和磨砂窗玻璃，有些有建筑物那么大。令人无法抗拒的是，他们将这个网站命名为“失落之城”。9.
探索发现，失落之城的塔楼向略带酸性的海洋中释放出一种清澈、温暖的碱性液体。它的边缘将暖与冷、浓与稀、低pH值与高pH值分开。早期地球上的“失落之城”应该是在碳酸化的海洋中形成的，因此是酸性的海洋。它的多孔的墙壁由硫化铁和氧化物制成，将使之前的失落之城成为一个虚弱但巨大的电池。10活细胞也被一个膜包围，膜与浅酸性外部分离碱性内部。“最后一个普遍的共同祖先”的生活，驳船说，“正在运作电子和质子梯度，就像今天一样。”无论是动物，植物，真菌还是细菌，所有生物都会概括了氧化的化学和在温暖碱性通风口中发现的还原。那些古老的失落城市都在撒谎。
一种巴什和我观看了这个实验，硫化铁烟囱开始形成复杂的结构。上升的液体形成了自己的排气管。一点水晶堵塞了流动;液体在上升的过程中找到了一条新的路径;分支结构。结果是惊人的植物样。前现代的炼金术士们也建造了类似的“化学花园”，一位几乎被遗忘的19世纪生物学家Stéphane Leduc认为，这些有机形式反映了生物生长的原理。勒杜克说:“生命的链条是一个连续的链条，从一端的矿物质到另一端最复杂的生物体。”
现代水热通风机模型建议解释该链的建造。早期丢失的城市的巨型电池驱动发动机，该发动机制造复杂的分子，主要超出碳，氢气和氧气。硫化铁，以及在通风口发现的其他小分子，充当“辅酶” - 催化纳米期间，驱动所有新陈代谢心脏的反应。简而言之，烟囱有一种新陈代谢，可从氢，CO中获取能量2和其他分子，并用它来制造更复杂的分子，主要是由碳、氢和氧组成的。生物学中最古老的代谢途径重现了早期失落之城的化学过程。
既不是艺术，也不是战争，也不是NASCAR，也不是智能手机是不可避免的，但所有人都可以被视为人类熵引擎的工作。
最重要的是，我们的直觉是复杂的结构可以比更简单的结构更好的能量耗散。11催化剂可以帮助你爬上能量山，这样你就可以在另一边继续下降。放眼整个生物进化过程，每个有机体都是这样一座能量山。它只有在热力学有利的情况下才会形成——如果向上泵入能量来产生它，更多的能量会被释放出来。例如，一只蜥蜴需要比蜥蜴更多的能量来制造大肠杆菌，但它消耗更多的能量以更快的速度。因此，一个同时包含蜥蜴和细菌的世界比一个只有细菌的世界更受人们的青睐。这个世界里还有温血的奶牛，它们吃草，排放热量、甲烷和肥料，这是一个更好的熵引擎;有老虎的就更好了。这是生态系统一个生机勃勃的绿色地球会从地球炎热的中心和太阳吸收更多的热量，释放到寒冷、黑暗的太空中，而不是像火星那样。我们的生物圈不过是太阳的一个复杂的冰袋。
一个巨大的耗散引擎出现在现场智人．从根本上说，科技的历史就是不断发展从地球和太阳中提取能量的更强大的方法:火、烹饪、农业、采矿、冶炼、伐木、蒸汽机。就像涓涓细流向下流动，进化和文化的确切路径都不是预先确定的，只有总体趋势。因此，艺术、战争、纳斯卡和智能手机都不是不可避免的，但所有这些都可以被视为人类熵引擎的工作。从这个角度来看，我们的耗散倾向不是一种异常，而是热力学所要求的。
一世如果Barge和我观察我们的实验室模型足够长时间，它也会进化出代谢途径吗?酶吗?基因吗?Barge正在朝着这个方向迈出第一步，尽管步子很小。她没有建造烟囱，而是将硫化铁和其他矿物沉积在一个多孔的惰性圆盘上。这个圆盘可以作为带正电的流体和带负电的流体之间的膜。Barge测量细胞膜上的电压和pH值差异，即电子和质子的流动。这些电流驱动着对生命至关重要的化学反应。下一步将是让化学反应演化出更复杂的分子。“你也可以做实验，”她说，“来测试有机物和矿物质的反馈。” Simple catalysts could favor reactions whose products were more complex catalysts, which could produce yet more complex catalysts, in a feedback loop leading ultimately—way down the road—to protein and DNA.
在我的两个世界之一，烟囱开发了一个纤细的茎，然后在尖端膨胀的笨蛋。“那一个可能会破裂，”驳船说。它确实如：进化的死胡同。但是，其他烧瓶中的烟囱越来越胖，扁平的底座，山上逐渐变成一系列峰，如果你是水蚤，那么看起来很雄伟。劳瑞检查了它，她说这是好的。
纳撒尼尔·康福特(Nathaniel Comfort)是美国国会图书馆/美国国家航空航天局(NASA)天体生物学巴鲁克·布隆伯格(Baruch Blumberg)主席，约翰·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)医学史教授。他最近的一本书是人类完美的科学．他的推文来自@nccomfort。
参考文献
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