铁是一种基本的营养物质,几乎所有的生命都需要它来生长和繁荣。铁的重要性可以追溯到地球的形成,地球岩石地幔中的铁含量是由地球形成的条件决定的,并对生命的发展产生了重大影响。现在,牛津大学的科学家们已经发现了铁影响复杂生命形式发展的可能机制,这也可以用来了解其他星球上高级生命形式的可能性(或不可能性)。这项工作今天发表在PNAS。
研究报告的合著者、牛津大学地球科学系行星材料副教授乔恩·韦德说:“地球岩石中最初的铁含量是由行星吸积的条件决定的,在这个过程中,地球的金属核心与岩石地幔分离。”“这颗行星的岩石部分,比如水星,铁元素太少,生命就不太可能存在。如果火星上的水太多,那么在复杂生命进化的相关时间里,水可能很难留在火星表面。”
最初,地球上的铁条件是最理想的,可以确保水的表面保留。铁也可以溶于海水,这使得它很容易为简单的生命形式提供一个快速发展的开端。然而,地球上的氧含量大约在24亿年前开始上升(被称为“大氧化事件”)。氧气的增加与铁发生反应,导致铁变得不溶。数十亿吨的铁从海水中掉了出来,在那里,发展生命形式所能获得的铁要少得多。
牛津大学MRC Weatherall分子医学研究所铁生物学教授哈尔·德雷克史密斯(Hal drakessmith)说:“生命必须找到新的途径来获取所需的铁。”爱博网投领导者“例如,感染、共生和多细胞是使生命能够更有效地捕获和利用这种稀缺但重要的营养物质的行为。采用这些特征将推动早期生命形式变得更加复杂,从而演变成我们今天所看到的样子。”
对铁的需求作为进化的驱动力,以及由此产生的能够获取稀缺铁的复杂生物体的发展,可能是罕见的或随机发生的。这意味着复杂生命形式在其他星球上的可能性有多大。
德雷克史密斯教授说:“我们不知道宇宙中智慧生命有多普遍。”“我们的概念意味着,支持简单生命形式起源的条件不足以保证复杂生命形式的后续进化。可能需要通过严峻的环境变化进行进一步的选择——例如,地球上的生命需要如何找到获取铁的新途径。这种在行星尺度上的时间变化可能是罕见的,或者是随机的,这意味着存在智慧生命的可能性也很低。”
然而,现在了解铁在生命发展中的重要性可能有助于寻找适合生命形式发展的行星。通过评估系外行星地幔中的铁含量,现在有可能缩小寻找能够支持生命存在的系外行星的范围。
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