黃石公園的超熱水可能蘊藏著地球第一次呼吸的秘密

根據蒙大拿州立大學研究人員最近的一項分析，黃石公園下間歇泉盆地的微生物生命可能為生命利用氧氣的進化提供了線索。

T該盆地的章魚泉和海螺泉的居民生活在海帶狀的凝膠狀“流帶”結構中，這些結構在過熱的洋流中瘋狂擺動，過熱的洋流徘徊在 88 攝氏度（190 華氏度）左右。在基因上與古代細菌和古細菌相似，t繼承人的存在是一扇窗戶，通往生命誕生的原始湯。

雖然這些微生物群落有許多共同特征，但泉水的環境在一些基本方面有所不同。

Octopus Spring 的級別要高得多（關于20 微摩爾）的溶解氧比鄰近的海螺泉 （Conch Spring） 少1 微摩爾的溶解氧幾乎沒有。

同時，海螺泉含有更多的劇毒溶解硫化物（超過 120 微摩爾）比章魚泉（小于 2-3 微摩爾）.

這些化學差異意味著每個春天群落之間的比較可以幫助我們了解生命在大氧化事件（GOE） 在大約 25 億年前，我們最喜歡的氣體淹沒了地球幾乎無氧的大氣層。

毫無疑問，地球上最早的微生物在此之前就已經開發出將微量氧編織到其生物化學中的方法，但高活性分子氧的出現本來會要求全新防御戰術的演變。

更重要的是，高濃度的硫化物會阻塞當今好氧生物的呼吸機制，進一步提出了一個問題，即溫泉中的古代生命是如何進化來對抗和利用不斷上升的氧氣水平的。

由于它們的氧和硫化物水平差異很大，這些泉水可以被認為是 GOE 兩側生命的代表，為研究人員提供了挖掘這一重要轉變線索的完美依據。

這項研究由地質微生物學家比爾·英斯凱普 （Bill Inskeep） 領導，他自 1999 年以來一直在研究黃石公園的喜熱微生物。

“在實驗室中重現這種實驗將非常困難;想象一下，試圖用適量的氧氣和硫化物創造熱水流，“Inskeep說.

“這就是研究這些環境的好處。我們可以在這些生物茁壯成長所需的確切地球化學條件下進行這些觀察。

通過分析微生物樣本的基因及其產物，該團隊可以比較兩個泉水的微生物多樣性和呼吸活動。

"主播社區的結構足夠大，可以用肉眼看到，“Inskeep 寫道自然界的研究社區.

“T他的物理現實告訴我們，氣體交換對于最佳生長是必要的，這也進一步受到大型絲狀結構的快速振蕩的影響，這些結構會產生湍流并可能增加與大氣的氣體交換速率。

在章魚泉的高氧環境中，嗜氧微生物的多樣性更大，它們必須吃掉其他生物才能生存（而不是像其他微生物有時那樣通過化學反應制造自己的食物）。

事實上，章魚泉的生活總體上更加多樣化。幾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“ 飄帶，氧氣使用的潛力似乎是潛在的。

在最常見的人群中發現了多種通過添加氫氣來分解氧氣的酶，并且在兩個泉水中都產生。值得注意的是，對氧具有最高親和力的酶僅在硫化物濃度高的棲息地中表達。

"這些高親和力加氧酶在納摩爾水平的氧中具有活性，并解釋了在海螺泉，”因斯泰普寫.

他們的結果表明，這些基因古老、喜熱的微生物在氧氣水平下呼吸，在我們今天認為毒性太大的條件下，通常被認為太低，無法支持這樣的任務。如果他們能做到，為什么不能在大氧化事件之前出現的生命形式呢？

在地球的早期可能沒有太多工作要做，但一些早期的有氧代謝可能已經勉強夠用氧氣來傳遞基因，這些基因有一天會在富氧大氣中茁壯成長。

因此，下次您享受深呼吸時，請記住這并不總是那么容易。

該研究發表在自然通訊.

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