在早期地球，生命本源可能並不是水？

生命的本源可能並不是水，而是一種名為「甲醯胺」的有機化合物。根據一項新研究，甲醯胺或許扮演水的角色，充當地球早期生命的溶劑（能夠溶解分子）。研究指出天然濃度的放射元素環境能夠形成甲醯胺。

放射元素沉積物附近的小水池能夠形成甲醯胺

從最為原始的單細胞生物到現存的種類繁多的複雜多細胞生物，水對生命不可或缺。水溶解生命所需的有機分子，例如氨基酸和糖；水為細胞輸送營養，同時還攜帶信號分子，幫助細胞之間進行通訊。不過，水也有陰暗的一面，會分解核酸和蛋白質等生命構件。這也就是所謂的「水的悖論」。

分布非常廣泛

甲醯胺分布廣泛，恆星形成區也有這種物質的存在

我們的單細胞祖先如何形成？甲醯胺可能是關鍵所在。這種化合物由氰化氫的水解形成，氰化氫則由氫、碳和氨形成。甲醯胺的分布非常廣泛，不僅地球上有，星際雲的恆星形成區、彗星，甚至於星際介質，都有這種物質的存在。甲醯胺與二氧化鈦、蒙脫石粘土、獨居石、磷灰石、含鐵礦物和鋯促成了糖、核苷鹼基和氨基酸的形成。核苷鹼基是RNA的構件，氨基酸是蛋白質的構件。

天然核反應堆

早期地月系統藝術概念圖。地球表面遭受大型撞擊，岩漿噴涌而出

這些反應如何在生命起源前的地球發生？在原始海洋，甲醯胺的濃度很低，比重只有百萬分之一，即使形成也會很快分解。只有甲醯胺的濃度接近純凈物，且與上述礦物質保持接觸的情況下，這些反應才能成為可能。此外，形成生命所需的化合物還需要大量熱量，溫度必須超過水的沸點。對於整個海洋或者湖泊來說，這種溫度升高几乎不可能。但在面積較小的環境，例如地熱噴口附近的沙粒或者水窪，則存在這種可能性。

科學家發現，將水、氰化氫和放射性礦物混合，能夠生成甲醯胺。在原始地球，獨居石、瀝青鈾礦和鋯石等放射性礦物能夠隨著地殼的移動以及海灘和河流的水流，不斷聚積，形成所謂的「沖積礦」。在特殊條件下，某些沖積礦擁有極高的鈾濃度，形成天然核反應堆，為生命起源前的化學反應提供足夠能量。

核間歇泉模型

黃石國家公園的大噴泉間歇泉

此前，科學家曾提出一個名為「核間歇泉」的模型。該模型描述了甲醯胺如何獲得足夠濃度並暴露在足夠量的放射能和熱能環境下，形成生命起源前的化合物。根據刊登在《科學報告》的一項研究，哈佛大學地球與行星科學系的進化生物學家扎卡利·亞當博士率領的一支研究小組測試了這一假設。研究顯示當暴露在鈾等放射元素衰變產生的高能環境下——阿爾法、貝塔和伽瑪輻射——生命起源前的地球大氣中的化合物能夠形成甲醯胺。

亞當此前進行的研究表明，將鈾和釷礦與碳、氫、氮和氧化合物混合，能夠產生一種名為「乙腈」的化合物，而乙腈是甲醯胺的前身。43億年前原始地球的放射性沉積物中可能也發生類似過程。地球大氣層中的水蒸汽曾存在乙腈。

地球及周邊太空的伽瑪射線

為了模擬這個過程，研究人員用伽瑪射線轟擊乙腈，隨後利用氣相色譜分析儀和質譜分析儀對整個過程進行測量並識別反應產物。實驗結果表明甲醯胺數量隨著輻射劑量的提高不斷增加。此外，他們還將發生反應的混合物的溫度加熱到100攝氏度以上，模擬富含放射性礦物的沉積物內部溫度。水受熱蒸發後，留下濃縮的甲醯胺和其它有機溶劑的混合物。這些有機溶劑在伽瑪射線的轟擊下形成。

實驗中，乙腈分解重組，形成乙醯胺、N甲基乙醯胺和N甲基甲醯胺。這一點非常重要，因為這些分子如果與磷酸鹽礦物混合，便可形成磷酸化合物，而磷酸化合物在核苷酸合成過程中扮演關鍵角色。

變化無常的天氣

高能宇宙射線轟擊地球

基於這些發現，科學家提出了一個假設：在早期地球的濕潤期，乙腈和氰化氫降落到放射性礦物沉積區。在隨後到來的旱季，甲醯胺的濃度隨著水蒸發不斷提高。亞當在接受《天體生物學》雜誌採訪時表示：「我們將目光投向與潮汐效應或者進水/出水有關的快速濕潤/乾燥周期，以及間歇泉、火山或者其它地熱現象周圍的短周期。在這些地區，乾濕和冷熱交替每天或者每隔幾個小時便出現一次。」

如果能夠在早期地球上發生，是否意味著這些化學反應也在宇宙其它地方上演？亞當指出：「只要存在液態水、氮、碳和輻射，我們研究的反應能夠在任何地方發生。宇宙射線、木星周圍的輻射帶和太陽耀斑，都能產生高能粒子流，為驅動相同的反應提供能量。

研究參與者、美國宇航局戈達德太空飛行中心的科學家弗拉基米爾·艾帕坦在接受《天體生物學》雜誌採訪時說，他認為任何類地系外行星都存在這樣的環境，讓相關化學反應成為可能。

亞當指出他們的研究顯示，氰化氫和水的輻解（利用輻射分解分子）生成甲醯胺的速度遠遠超過常規的水基化學過程。水基生命起源於一種非水液體掌控下的微環境，這是一個令人著迷且不斷發展的研究領域，吸引了很多研究生命起源的科學家的目光。亞當的研究告訴我們，雖然現今的生命離不開水，但生命的本源可能並不是水，而是甲醯胺。水或許也參與其中，但只起到輔助作用。

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來源：www.space.com