黄石公园的超热水可能蕴藏着地球第一次呼吸的秘密

根据蒙大拿州立大学研究人员最近的一项分析，黄石公园下间歇泉盆地的微生物生命可能为生命利用氧气的进化提供了线索。

T该盆地的章鱼泉和海螺泉的居民生活在海带状的凝胶状“流带”结构中，这些结构在过热的洋流中疯狂摆动，过热的洋流徘徊在 88 摄氏度（190 华氏度）左右。在基因上与古代细菌和古细菌相似，t继承人的存在是一扇窗户，通往生命诞生的原始汤。

虽然这些微生物群落有许多共同特征，但泉水的环境在一些基本方面有所不同。

Octopus Spring 的级别要高得多（关于20 微摩尔）的溶解氧比邻近的海螺泉 （Conch Spring） 少1 微摩尔的溶解氧几乎没有。

同时，海螺泉含有更多的剧毒溶解硫化物（超过 120 微摩尔）比章鱼泉（小于 2-3 微摩尔）.

这些化学差异意味着每个春天群落之间的比较可以帮助我们了解生命在大氧化事件（GOE） 在大约 25 亿年前，我们最喜欢的气体淹没了地球几乎无氧的大气层。

毫无疑问，地球上最早的微生物在此之前就已经开发出将微量氧编织到其生物化学中的方法，但高活性分子氧的出现本来会要求全新防御战术的演变。

更重要的是，高浓度的硫化物会阻塞当今好氧生物的呼吸机制，进一步提出了一个问题，即温泉中的古代生命是如何进化来对抗和利用不断上升的氧气水平的。

由于它们的氧和硫化物水平差异很大，这些泉水可以被认为是 GOE 两侧生命的代表，为研究人员提供了挖掘这一重要转变线索的完美依据。

这项研究由地质微生物学家比尔·英斯凯普 （Bill Inskeep） 领导，他自 1999 年以来一直在研究黄石公园的喜热微生物。

“在实验室中重现这种实验将非常困难;想象一下，试图用适量的氧气和硫化物创造热水流，“Inskeep说.

“这就是研究这些环境的好处。我们可以在这些生物茁壮成长所需的确切地球化学条件下进行这些观察。

通过分析微生物样本的基因及其产物，该团队可以比较两个泉水的微生物多样性和呼吸活动。

"主播社区的结构足够大，可以用肉眼看到，“Inskeep 写道自然界的研究社区.

“T他的物理现实告诉我们，气体交换对于最佳生长是必要的，这也进一步受到大型丝状结构的快速振荡的影响，这些结构会产生湍流并可能增加与大气的气体交换速率。

在章鱼泉的高氧环境中，嗜氧微生物的多样性更大，它们必须吃掉其他生物才能生存（而不是像其他微生物有时那样通过化学反应制造自己的食物）。

事实上，章鱼泉的生活总体上更加多样化。几乎所有的微生物都有氧呼吸的活性基因。

但即使在硫磺酸、令人窒息的海螺泉中，其”非常流鼻涕“ 飘带，氧气使用的潜力似乎是潜在的。

在最常见的人群中发现了多种通过添加氢气来分解氧气的酶，并且在两个泉水中都产生。值得注意的是，对氧具有最高亲和力的酶仅在硫化物浓度高的栖息地中表达。

"这些高亲和力加氧酶在纳摩尔水平的氧中具有活性，并解释了在海螺泉，”因斯泰普写.

他们的结果表明，这些基因古老、喜热的微生物在氧气水平下呼吸，在我们今天认为毒性太大的条件下，通常被认为太低，无法支持这样的任务。如果他们能做到，为什么不能在大氧化事件之前出现的生命形式呢？

在地球的早期可能没有太多工作要做，但一些早期的有氧代谢可能已经勉强够用氧气来传递基因，这些基因有一天会在富氧大气中茁壮成长。

因此，下次您享受深呼吸时，请记住这并不总是那么容易。

该研究发表在自然通讯.

宝宝起名 起名