1.闪电或微闪电可能成为生命起源的关键新分子，氨基酸的生成需要能与碳结合的氮原子，而闪电具有打破分子键的能量。
2.研究人员通过模拟古代地球大气层的实验，发现带电水滴之间的微闪电足以产生氨基酸。
3.然而，尽管微闪电可能促进了生命起源，但关于生命起源的问题仍然存在，其他假设认为生命最早构成单元可能起源于海底热液喷口或太空中。
4.无论生命起源的细节如何，水在地球生命的起源中发挥了关键作用。
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（美媒3月28日报道）
“它活了！它活了！”
在1931年的电影《科学怪人》中，亨利·弗兰肯斯坦博士的这句欢呼，在多个层面上都令人振奋。随着巨大的闪电和能量噼啪作响，弗兰肯斯坦的怪物在实验室的桌子上动了起来，它的尸体在电力的作用下复活了。
数十亿年前，电能可能也激发了地球上生命的起源，尽管这一过程并不像那部经典电影中的场景那样夸张。
地球大约有45亿年的历史，而古代生命最直接的化石证据——叠层石，或保存在被称为微生物垫的层状结构中的微观生物，大约有35亿年的历史。然而，一些科学家怀疑生命起源的时间甚至更早，它可能从原始水体中积累的有机分子中诞生，这种混合物有时被称为“原始汤”。
但这些有机物质最初是从哪里来的呢？几十年前，研究人员提出，古代地球海洋中的闪电引发了化学反应，自发地产生了有机分子。
现在，3月14日发表在《科学进展》杂志上的一项新研究表明，在带电的水雾滴之间产生的几乎看不见的“微闪电”，可能足以从无机物质中“烹饪”出氨基酸。氨基酸是有机分子，它们结合形成蛋白质，是生命最基本的构成单元，也是生命进化的第一步。
“人们认识到，在地球早期，几乎肯定需要一种高能催化剂来促进一些导致生命起源的反应”，佛罗里达大学地球科学系副教授、天体生物学家和地球生物学家艾米·J·威廉姆斯博士说。氨基酸的形成需要能与碳结合的氮原子。从氮气中释放原子需要打破强大的分子键，这需要巨大的能量，威廉姆斯说，她并未参与这项研究。
“闪电，或者在这种情况下是微闪电，具有打破分子键的能量，因此可以促进生成对地球生命起源至关重要的新分子”，威廉姆斯在一封电子邮件中表示。
◇水雾与微闪电
为了重现可能产生地球最初有机分子的场景，研究人员基于1953年的实验进行了拓展。当时，美国化学家斯坦利·米勒和哈罗德·尤里配制了一种气体混合物，模拟古代地球的大气层。米勒和尤里将氨（NH3）、甲烷（CH4）、氢气（H2）和水混合，将他们的“大气层”封闭在一个玻璃球中，并用电力冲击它，产生了含有碳和氮的简单氨基酸。这一实验，即现在所知的米勒-尤里实验，支持了生命可以从非生命分子中产生的科学理论，即自然发生论。
这项新研究的主要作者、加州斯坦福大学玛格丽特·布莱克·威尔伯自然科学教授和化学教授理查德·扎雷说，对于这项新研究，科学家们重温了1953年的实验，但将注意力转向了更小规模的电活动。扎雷和他的同事们研究了直径在1微米到20微米之间的带电水滴之间的电力交换。（人类头发的宽度是100微米。）
扎雷对媒体表示：“大水滴带正电，小水滴带负电，当带有相反电荷的水滴靠近时，电子会从带负电的水滴跳到带正电的水滴上。”
研究人员在一个玻璃灯泡中混合了氨、二氧化碳、甲烷和氮气，然后用喷雾器向气体中喷洒水雾，并用高速相机捕捉到了蒸汽中微弱的微闪电。当他们检查灯泡的内容物时，发现了含有碳-氮键的有机分子。其中包括氨基酸甘氨酸和尿嘧啶，尿嘧啶是RNA中的一种核苷酸碱基。
“我们没有发现新的化学反应；我们实际上重现了米勒和尤里在1953年所做的所有化学反应”，扎雷说。他补充说，研究团队也没有发现新的物理现象——这些实验是基于已知的静电学原理。
“我们第一次看到的是，当小水滴由水形成时，它们实际上会发光并产生火花”，扎雷说。“这是新的发现。而这种火花会引发各种化学反应。”
◇水与生命
闪电是电能的一种壮观展示，但它也是零星且不可预测的。即使在数十亿年前动荡的地球上，闪电也可能过于稀少，无法产生足够数量的氨基酸来支持生命——扎雷说，这一事实在过去曾让人们对这类理论产生怀疑。
然而，水雾会比闪电更常见。一个更可能的场景是，水雾产生的微闪电不断地从水池和水坑中产生氨基酸，这些分子可以在那里积累并形成更复杂的分子，最终导致生命的进化。
“显然带电的水微滴之间的微放电产生了之前在米勒-尤里实验中观察到的所有有机分子”，扎雷说。“我们提出，这是一种新的机制，用于生命构成单元的原始生物合成。”
然而，他补充说，即使有了关于微闪电的新发现，关于生命起源的问题仍然存在。虽然一些科学家支持生命最早构成单元的电起源说，但另一种自然发生论假设认为，地球最初的氨基酸是在海底热液喷口周围产生的，由海水、富氢流体和极端压力共同作用而成。
还有一种假设认为，有机分子并非起源于地球。相反，它们在太空中形成，并由彗星或小行星碎片带到这里，这一过程被称为泛种论。“我们仍然没有找到这个问题的答案”，扎雷说。“但我认为我们离理解可能发生的事情又近了一步。”
尽管地球生命起源的细节可能永远无法完全解释清楚，“但这项研究为形成对生命起源至关重要的分子提供了另一条途径”，威廉姆斯说。“水是我们世界中无处不在的元素，从太空中看地球时，它甚至被赋予了‘蓝色大理石’的绰号。也许水的落下，这一维持我们生存的最关键元素，在地球生命的起源中也发挥了比我们之前认识到的更大的作用。”
