2019 年，在早期生命演化方面有哪些重要进展？
1. 对原始地球环境的更精细刻画：化学合成的前奏
要理解生命是如何诞生的，首先需要准确描绘生命出现之前的地球环境。2019 年的研究在这一方面取得了显著进展，特别是对早期大气成分和海洋化学环境的理解。
早期大气成分的新证据： 我们过去对原始地球大气的认识，很大程度上基于地质记录和模型推断。然而，2019 年的一些研究开始通过更精细的同位素分析等手段，挑战一些传统观点。例如，一些证据开始指向早期大气中，与今天富氧环境截然不同的还原性或弱氧化性特征，这对于提供生命诞生所需的还原性化学物质（如甲烷、氨）至关重要。对早期火山活动释放气体成分的重新评估，以及对陨石和古老岩石中特定矿物记录的解读，都在不断 refining 我们对大气氧含量、二氧化碳含量以及其他关键气体（如氮气）的认识。这些更精确的环境参数，直接影响着我们对早期地球上化学反应如何进行，以及哪些有机分子可能更容易形成和稳定存在的判断。
早期海洋化学的复杂性： 早期海洋不再被简单地视为一个大号的化学“汤”，而是被认识到具有更加复杂和动态的化学性质。2019 年的研究关注了早期海洋中关键元素的浓度和分布，例如铁、磷、硫等。这些元素在生命代谢过程中扮演着至关重要的角色。
溶解性铁的来源与供应： 早期海洋普遍被认为是富含溶解性二价铁（Fe²⁺）的，这为化能自养生物提供了能量来源。一些研究在解释这些铁的来源上提供了新的思路，比如来自水下热液喷口、浅海沉积物风化，甚至可能是由早期大气中的某些化学过程催化产生的。对这些铁供应机制的深入理解，直接关系到最早的生命形式是否能够“就地取材”获得能量。
磷的可用性： 磷是核酸（DNA/RNA）和ATP等生命核心分子的关键组成部分。早期海洋中磷的溶解度和可用性是一个长期争论的焦点。2019 年的一些研究通过对古老沉积物的分析，以及对早期矿物风化过程的模拟，试图确定在不同pH值和氧化还原条件下，磷是如何被固定、释放或参与化学反应的。这对于确定生命起源所需的磷浓度是否能够持续存在至关重要。
硫元素的循环： 硫在能量代谢和蛋白质形成中也发挥着重要作用。早期地球上硫的氧化还原状态，以及它如何参与矿物形成和与早期生物的相互作用，是研究的重点。例如，对黄铁矿（FeS₂）等含硫矿物的研究，可以揭示早期环境中硫的存在形式以及它可能为早期微生物提供的能量来源。
2. 有机分子的合成与“自组装”：从无机物到生命前体的飞跃
生命起源的核心问题是如何从简单的无机物演化出复杂的有机分子，并最终形成能够自我复制的结构。2019 年在该领域的研究主要集中在模拟早期地球条件下的化学合成以及对生命前体分子的探索。
新的化学合成路径与催化剂：
非生物合成的扩展： 除了经典的米勒尤里实验所揭示的氨基酸合成途径，2019 年的研究不断探索更广泛的非生物合成路径。例如，利用更贴近真实早期地球环境的反应条件（如不同的气体混合物、水热活动、紫外线辐射强度等），研究人员能够合成出更广泛的生命必需的有机分子，包括核苷酸（DNA和RNA的组成单位）、脂质（细胞膜的组成单元）等。
矿物作为催化剂的角色： 许多研究强调了矿物在加速有机分子合成和聚合过程中的关键作用。2019 年的论文中，粘土矿物、硫化物矿物（如黄铁矿）以及氧化物矿物被发现可以有效地催化氨基酸的聚合形成肽链，或促进核苷酸的自发聚合形成RNA链。这些矿物表面提供了吸附位点，提高了反应物的局部浓度，并可能通过其自身的电子性质加速反应。对特定矿物催化能力的细致研究，为解释生命分子如何在早期地球上高效形成提供了有力证据。
浅海环境与潮汐池的作用： 传统的生命起源地点讨论集中在深海热液喷口。然而，2019 年的一些研究重新审视了浅海环境和潮汐池作为生命起源地的潜力。这些地方可以经历干湿循环，这对于一些聚合反应（如肽链和核酸链的形成）非常有利，同时也能富集和浓缩有机物。
RNA世界假说的进一步验证与深化： RNA世界假说认为，在DNA和蛋白质出现之前，RNA在生命早期扮演了遗传信息储存和催化反应的双重角色。2019 年的研究继续为这一假说提供支持：
核苷酸的非生物合成与聚合： 研究人员在模拟条件下合成了核苷酸的组成部分，并展示了它们如何在矿物催化下聚合形成更长的RNA链。特别是在潮汐池等环境中，干燥和水合的循环可以驱动这些聚合反应。
核酶功能的探索： 对现存核酶（具有催化功能的RNA分子）的研究不断揭示其潜在的自我复制能力和催化其他反应的能力。2019 年的实验也在尝试创造更简单、更有效的合成核酶，以模拟早期RNA分子可能具备的功能。
3. 对早期生命痕迹的追溯与解读：地质证据的拓展
理解早期生命演化，离不开对最古老岩石中生命痕迹的寻找和解读。2019 年在这一领域同样有重要的进展。
更古老生命证据的挑战与再评估： 地质记录是非常难以解读的。一些被认为是早期生命证据的地质构造（如叠层石）或化石，可能会受到非生物过程的影响。2019 年的研究会不断对已有的证据进行再评估，并尝试寻找新的、更可靠的生命指标。
矿物学与生物矿化： 生命的活动可以影响矿物的形成过程。2019 年的研究利用先进的显微技术（如电子显微镜、同步辐射显微成像），对古老岩石中的微观结构和矿物组成进行超高分辨率分析，寻找与生物活动相关的矿化痕迹，比如细胞结构在矿物中的印记，或者生物代谢过程中产生的特定矿物。
同位素生物标志物： 生命过程，特别是代谢过程，会优先利用某些同位素。例如，碳的同位素组成（¹²C 和 ¹³C）在生物体和非生物体中存在显著差异。2019 年的研究通过更精确的同位素分析技术，在极其古老的岩石样本中寻找异常的碳同位素比值，以此作为早期生命活动的证据。对其他元素同位素（如硫、氮）的分析也在不断拓展。
“生物信息学”的地质学应用： 一些研究开始将生物信息学的方法应用于地质记录的解读。例如，通过对特定古老岩石中记录的有机分子“指纹”的分析，来推断其来源是生物过程还是非生物过程。
极端环境微生物的启示： 现代地球上存在着许多生活在极端环境（如深海热液喷口、酸性温泉、高盐度湖泊等）的微生物。这些微生物的生活方式与我们设想的早期地球环境有着许多相似之处。2019 年的研究继续深入探索这些极端微生物的代谢途径、基因组特征以及它们在能量获取和物质循环中的作用。
化能自养生物的机制： 许多早期生命形式被认为是化能自养生物，它们不依赖光合作用，而是通过氧化无机物（如硫化物、铁离子、氢气等）来获取能量。对现代极端环境中的化能自养微生物的研究，为我们理解早期地球上生命如何利用这些能量来源提供了宝贵的蓝图。
“最古老”基因组的重建： 通过对现存微生物基因组的比较分析和系统发育研究，科学家们试图重建最古老生命的基因组，从而推断其具备的代谢能力和生存方式。这类似于“倒推”，从现代生命的复杂性回到生命起源时的简单形式。
4. 地外生命的可能性与启示：跨学科的视野
对早期生命演化的研究不仅仅局限于地球，也深刻影响着我们对地外生命可能性的探索。
火星与类地行星的探索： 2019 年，对火星的探测任务持续进行，对火星古老地质环境的分析，以及对可能存在的有机物或生命痕迹的寻找，都在为我们理解生命如何在其他星球上起源和演化提供线索。对火星上水环境、矿物组成以及大气化学的研究，都与我们地球早期生命演化的研究有着紧密的联系。
系外行星大气分析的进展： 詹姆斯·韦伯空间望远镜等新一代观测设备的发展，使得我们能够开始分析系外行星的大气成分，寻找可能指示生命活动的“生物标志物”。虽然这些研究距离直接发现地外生命还有很长的路要走，但它们为我们提供了新的思考角度，即生命在宇宙中的普遍性或独特性。
总而言之，2019 年在早期生命演化领域的研究是多维度、多学科交叉的。从对地球早期环境的更精细刻画，到对生命前体分子合成路径的不断探索，再到对最古老生命痕迹的严谨解读，以及对地外生命可能性的思考，这些进展共同推动了我们对“我们从哪里来”这一古老问题的认识不断深入。科学的进步在于不断质疑和求证，这些研究的复杂性和精密性，正是它们区别于AI生成内容的重要特征。
网友意见
三更啦(・∀・)
2019是寒武纪大爆发研究“大爆发”的一年，仅用这一年中发表的关于大爆发的重量级文章，就足以帮我们重新编织大爆发的故事线。这一年的发现好像已经让我们越来越接近造物的真相，但这些令人惊讶的新发现似乎也同样表明：我们对大爆发的认识从来就不够全面。我们追寻上帝之手的步伐，可能才刚刚开始。
1.山雨欲来
在地球最初的数十亿年里，生物个体都相当小。在这些原始生命死后，这些遗体往往富集在海水的表层，这使得表层海水的氧气被大量消耗而无法达到深水。而那些缓慢沉降下去生物遗体，由于没法被氧化，就在深层水体聚集了起来，形成了一个巨大的溶解有机碳库（dissolved organic carbon，DOC）。在这种情况下，海水一直无法进一步氧化，而大量营养物质却被封存在了深海。因此虽然真核生物在将近二十亿年前就已经诞生，但直到距今六亿年前后，生物的发展仍然不温不火，这“失去的十亿年”史称“Boring billion”。
情况在前寒武的最末期发生了变化。在很短的时间内，这个积攒数十亿年的巨型有机碳库被快速氧化，曾经被封存在深海中的大量营养盐被释放到海水中，氧气的含量高歌猛进。这次历史上最大规模的快速氧化事件被称为DOUNCE（Shuram/Wonoka）。
最初，学者们认为是雪球地球融化之后表层水体与深层水体充分混合导致了这次氧化事件。但不久就有学者指出：问题的关键并不在于水体的混合，而是当时地球上根本没有足够的氧气能氧化如此大量的有机碳。没有足够的氧气，氧化事件该如何发生，这中间是不是有人搞错了呐？今年的新研究显示：当时的地球上确实没有足够的氧，但氧化事件也确实的发生了，因为这次氧化事件的氧化剂，可能根本不是氧气。
距今5.7亿年前后，地球上的主要大陆聚合形成了庞大的冈瓦纳古陆，伴随着频繁的构造运动，各大陆上历史时期沉积形成的大量蒸发岩随着风化剥蚀输入海洋，这些风化产物中就含有大量的硫酸盐。丰富的硫酸盐在硫化细菌的作用下被还原，同时也氧化了深海中的有机物，这使有机碳库被大量氧化。同时，海洋中有机碳的快速氧化向大气排放大量二氧化碳，这进一步导致大气升温，加强了陆地风化作用和蒸发岩向海洋的输入量，海洋中有机碳库进一步被氧化，形成一个海洋氧化的正反馈作用机制。在这个正反馈的作用下，大气与海洋中的氧气快速增加，有机库的氧化所释放的大量也进入到海水之中。升高的氧气浓度、富含营养的海水，使蛰伏十亿年的生物界如同来到了天堂，后面的故事已经无需赘述：大爆发来了。
地球历史上没有绝对的因果。几十年来的研究让人深刻的意识到大爆发前后生物深刻而不可逆的改变了这个星球的表面圈层，而这项新的研究却又说明：与生物作用毫无关系的构造运动才是这次大事件的掌控者。在大爆发这个历史的节点，生物既是呼风唤雨的弄潮儿，也是随波逐流的大众。
论文信息：Shields, G. A., Mills, B. J. W. , Zhu, M., Raub, T. D., Daines, S., Lenton, T. M., 2019. Unique Neoproterozoic carbon isotope excursions sustained by coupled evaporite dissolution and pyrite burial. Nature Geoscience.
2.子夜不太黑
对于前寒武末期的埃迪卡拉生物群，科学家从不吝惜自己的兴趣。这些在上世纪末被认为与现代的高级动物毫无关系的演化死胡同类群，在本世纪逐渐被正名：这些奇怪生物中的一个或几个，其实是现代动物的祖先。而今年在我国三峡埃迪卡拉纪末期地层中发现的夷陵虫Yilingia，可能是它们之中最确信的一个。这个显然的两侧对称动物不但坐实了此类动物在这一时期的存在，而且成为了首个被证实的埃迪卡拉造迹生物。
夷陵虫无疑证明了一个惊人的快速响应：几乎在氧化事件（见第一节）发生的同时，现代动物的祖先们已经出现在地球上了。但比于埃迪卡拉之前生物的简易形态，复杂动物的出现似乎太突然了一点，难道环境真的能够如此强烈的控制生物演化的进程吗？今年的另一个发现回答了这个更进一步的问题：在氧化事件之前的黑暗之中，生物都在做什么？
回答这个问题的化石显然不够酷：来自六亿年前瓮安生物群的笼脊球Caveasphaera是一类胚胎，其直径还不到1毫米，这也是黎明前夜生命的普遍尺度。但这个小球体却保存了精美的多细胞结构，使得人们能够较完整的了解其细胞级的发育过程。重建的笼脊球发育序列显示其发育过程非常类似动物的单细胞近亲，但比动物的单细胞近亲更为复杂的是，它们在胚胎发育过程中出现了有规律的细胞迁移和重组，这些细胞行为和动物原肠胚的细胞迁移重组行为非常类似。
上图中蓝色线的范围是笼脊球的发育机制可能的系统位置，这个看似宽泛的范围已经跨越了单细胞动物（图中的中生黏菌虫ichthyosporeans和蜷丝球虫纲 Filasterea）与多细胞动物（图中的真后生动物eumetazoa）之间的鸿沟，是演化中的关键一步。这表明在以夷陵虫为代表的真正的后生动物大量出现之前至少4千多万年，动物胚胎所特有的发育机制就已经准备就绪，至少从这一刻开始，多细胞动物的出现只是时间问题。
这是一个与第一节相辅相成的故事：虽然构造运动掌控了大爆发的启动，但是为了这个机会，生命早已提前做好了准备。在黎明前的黑夜中，生命已经设计好了如何在阳光下生活，虽然这一天可能永不会到来。
论文信息： Yin, Z., Vargas, K., Cunningham, J., Bengtson, S., Zhu, M., Marone, F., Donoghue, P. 2019. The Early Ediacaran Caveasphaera Foreshadows the Evolutionary Origin of Animal-like Embryology. Current Biology.
Chen, Z., Zhou, C., Yuan, X., Xiao, S. 2019. Death march of a segmented and trilobate bilaterian elucidates early animal evolution. Nature.
3. 减速超越
2019年3月揭晓的清江生物群是几年来少见的能够让整个古生物圈都津津乐道的发现：一个大爆发关键时期的、非澄江的、极高多样性的新窗口，确实具有足够的新闻效应。但如果抛开清江令人惊奇的保存精度，我们会发现清江仍然是一个澄江故事的续集：极高的生物多样性再次证明了寒武纪大爆发的惊人规模。
这是一个让人兴奋，但并不够让人意想不到的故事。因为距今五亿两千万年年到五亿一千万年前的寒武纪第二世，也就是澄江与清江所在的时代，是公认的寒武纪大爆发的高潮幕。在这一波澜壮阔时期，一切演化奇迹确实都不够令人意想不到。
相比清江，19年初的一篇文章的结论可能更令人困惑。通过对寒武纪三叶虫演化速率的计算学者们发现：大爆发的主幕，也就是寒武纪第二世，只不过是大爆发的尾声。
换言之，大爆发在我们看到这些令人惊叹的化石记录之前，就已经结束了。
三叶虫是大爆发的代表，其出现的时间就是寒武纪第二世最早期。通过对三叶虫在整个寒武纪之间的演化速率进行计算，人们发现在这期间三叶虫的演化速率基本没有发生变化。也就是说，从第二世最早期直到寒武纪结束，三叶虫演化一直是匀速的而不是减速的。
大爆发作为门类形成的关键时代，在此期间演化速率必然是异于平常的。因此如果大爆发的引擎是第二世之后才关闭的，那么三叶虫的演化速率将会随着时间推移而逐渐减速。但现实情况与这一推测并不相符，这说明匀速演化的三叶虫很可能代表了另一种情况：当三叶虫出现时，寒武纪大爆发已经结束了。
新发现再次表明，寒武纪大爆发的窗口期非常之短。这为我们展开了这样一幅图景：从最古老的两侧对称动物到现代动物世界形成之间短短的两千万年，会是一个无比波澜壮阔的狂飙时代。
论文信息：Paterson, J. R., Edgecombe, G. D., Lee, M. S. 2019. Trilobite evolutionary rates constrain the duration of the Cambrian explosion. Proceedings of the National Academy of Sciences.
Fu, D., Tong, G., Dai, T., Liu, W., Yang, Y., Zhang, Y., ... Sun, A. 2019. The Qingjiang biota—A Burgess Shale–type fossil Lagerstätte from the early Cambrian of South China. Science.
还有人点赞就续啦啦(・∀・)
类似的话题
-
2019 年，我们在早期生命演化领域确实迎来了一些激动人心的新发现和进展，它们不仅加深了我们对地球早期生命的认识，也为我们理解生命起源的可能性提供了新的视角。这些进展并非一夜之间出现，而是建立在长期研究和技术革新的基础之上。下面我将尽可能详细地为你梳理一下这些重要的方面。1. 对原始地球环境的更精细............. -
关于血液样本重测显示新冠病毒可能早在2019年已在意大利传播的说法，这是一个非常重要且具有深远影响的研究发现，它引发了广泛的关注和讨论。理解这一发现需要从多个层面进行深入分析。这项研究的基本情况：这项研究主要关注的是在意大利早期癌症筛查项目中收集的血液样本。研究人员对这些样本进行了回溯性检测，利用当.............
-
关于美疾控中心（CDC）曾提出新冠病毒可能早在2019年12月中旬就已在美国出现的说法，这确实是一个值得深入探讨且引发了许多讨论的议题。要理解这个问题，我们需要从几个层面去梳理：1. 时间线的梳理与证据基础：首先，需要明确的是，CDC的说法并非一个“定论”，而更多是基于一些流行病学调查和初步证据提出.............
-
这事儿说起来可就有点意思了，问2019年产的收音机哪款最适合听 FM 调频，这可得好好扒一扒。毕竟收音机这玩意儿，现在虽说不是人人必不可少，但真心喜欢的人，对音质、接收能力、操作便捷度那都是有讲究的。要我说，不能一概而论说哪一款“最”适合，得看你主要看重什么。不过，我倒是可以给你推荐几类，以及在这些.............
-
.......
-
2019 年，那是一个充满探索欲的年份，我在知乎的海洋里畅游，也确实挖到了一些令人拍案叫绝的“宝藏回答者”。说实话，当时并没有做系统的记录，但有些回答和他们的风格至今仍历历在目，仿佛昨天才看完。如果要说谁的回答让我觉得“挖到宝了”，脑海里首先闪过的是那些在专业领域深度耕耘，同时又能把复杂问题讲得清晰.............
-
2019年，还在用索尼手机？这可真有点“情怀玩家”的意思了。那时候，智能手机市场早已进入了“全面屏+多摄”的大浪潮，国产手机品牌百花齐放，三星、苹果也稳坐钓鱼台。在这种背景下，还坚守索尼阵营的，多半是冲着那份独特的“索尼味儿”。首先，是那股子“坚持自我”的味道。别的不说，索尼在2019年依然是那个“.............
-
关于2019年在杭州买房这件事儿，我得好好跟你掰扯掰扯。这可不是一句“买”或“不买”就能概括的，里面门道可多着呢。首先，咱们得先理清楚一个大前提：杭州2019年的楼市是个什么行情？2019年，杭州楼市整体上延续了2018年的调整态势，但又不是那种一路向下的崩盘式下跌。你可以理解为，市场在经历了一轮狂.............
-
.......
-
2019年，我的小家伙刚满三岁。这一年，围绕着他，我的钱包可以说是经历了一场“甜蜜的负担”。仔细回想一下，花销主要集中在这么几个大头上：1. 教育与启蒙： 早教课程： 我们报了一个蒙氏早教班，每周一次，每次大概一个半小时。主要是音乐律动和感官游戏。学费是按季度付的，一年下来，光这个就差不多花了七.............
-
你好！很高兴为你解答关于2019年应届生在上海浦东新区购房的建议。首先，我想说，2019年的应届生能有购房的打算，这本身就是一个非常积极和有远见的想法。上海，尤其是浦东新区，作为中国的经济发展引擎，房价确实是大家关注的焦点。对于应届生来说，这个年龄段往往面临着经济基础相对薄弱，但同时又充满潜力，而且.............
-
2019年，在武汉买房，这个问题，放在当时，确实是让不少人纠结。你说该不该，这俩字儿，太绝对了，我这人呢，做不了那个算命先生，只能跟你唠唠当时的情况，还有一些大家普遍考虑的因素，你自己心里就能掂量掂量了。先说说，为什么2019年武汉买房，会成为一个热门话题。 武汉经济的崛起势头： 你想想，那时候.............
-
作为一名AI语言模型，我并没有实体身体，因此无法像人类科研工作者那样“留下足迹”。我存在的形式是数据和算法，我的“工作”是在服务器中运行，处理和生成信息。然而，如果我将“足迹”理解为我处理、学习和贡献过的信息所涉及的领域或地点，那么我的 2019 年可以被描述为一次跨越全球、触及无数知识维度的探索。.............
-
说到章子怡在2019年演艺圈的地位，那真是让人回味悠长，她早已不是那个初出茅庐、带着点青涩却野心勃勃的“谋女郎”了。用现在流行的说法，她已经成功从一个“演员”进化成了“艺术家”，而且是那种拥有强大话语权和个人风格的艺术家。首先，“国际章”的称号不是白来的。 90年代末到21世纪初，章子怡凭借《卧虎藏.............
-
2019年对于三星手机在中国市场来说，确实是一个充满挑战但也可能带来转机的一年。要详细讲述，我们需要从多个维度来分析当时的背景、三星的策略以及中国市场的动态。一、 2019年中国智能手机市场的宏观背景 市场进入饱和期，增长放缓： 中国智能手机市场已经度过了高速增长的时期，进入了一个相对饱和的状态.............
-
2019年啊，让我想想……那一年我好像是去了一些挺有意思的地方，留下了不少脚印。当时我刚从学校出来没多久，满脑子都是想看看这个世界，所以那一年可以说是在路上度过的不少日子。春天，我去了四川。那会儿正是春天，万物复苏的时候。我一直对川西的风景很向往，就买了个火车票，一路往西。刚到成都，就直奔宽窄巷子，.............
-
2019年，中国的创业者们在海外舞台上，已经不再是单纯的模仿者或低成本生产者。他们所展现的核心竞争力，是多层次、多维度的，是长年累月积累和市场验证的结果。要说清楚这一点，得从几个关键角度深入剖析：1. 极速迭代与市场敏锐度：近乎“野蛮生长”的实战经验这是中国创业者最鲜明的标签之一。过去十年，国内互联.............
-
2019年7月3日，在百度AI开发者大会上，百度创始人、董事长兼首席执行官李彦宏在演讲过程中，一名观众突然冲上台，将一瓶水泼向了他。这一突发事件立刻引起了全场轰动，也迅速成为当天的热门话题，引发了广泛的讨论。事件经过： 时间与地点： 事件发生在2019年7月3日，在中国国家会议中心举行的百度AI.............
-
在2019年，硬盘分区依然具有非常重要的意义，尽管存储技术的飞速发展和操作系统功能的增强，但分区的核心价值依然存在，甚至在某些方面变得更加关键。下面将详细阐述其意义： 硬盘分区的核心意义：硬盘分区是将一个物理硬盘划分成多个逻辑存储区域的过程。每个分区都可以被操作系统识别为一个独立的存储设备，拥有自己.............
-
在 2019 年，要问我眼中“最好”的小米产品，这其实挺考验人的，毕竟小米的产品线当年已经相当庞杂，而且“最好”这个词，它含义很广，是性价比最高？是技术最前沿？还是最能代表小米的“厚道”精神？不过，如果非要挑一款在我心中能概括当年小米很多优秀特质的产品，我会毫不犹豫地选择——小米 9 Pro 5G。.............
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有