27 亿年前的气泡、雨滴和线粒体

近期两项有趣研究的简要综述

(图片来源:C. Scharf)

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


与天体生物学相关的新研究和发现不断涌现。以下是近几周最有趣的几项。

雨滴和气泡暗示早期地球大气压较低

这往往是我们认为理所当然的事情之一,但事实是我们并不真正知道 20 亿或 30 亿年前地球的大气压是多少。低压可能意味着温室效应较弱(这是一个真正的挑战,因为过去太阳较暗淡,但据我们所知,地球只是偶尔遭受“雪球”全球冻结),它还会改变各种过程,如侵蚀、水的沸点等等。


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Som 等人 的一篇论文声称,在 27 亿年前的熔岩层中捕获的气泡大小可以作为古代大气压的有用替代指标。气泡大小应从冷却的熔岩流的底部到顶部从小到大变化(随着覆盖熔岩的压力减小)。但这些气泡之间的特定大小差异应映射到压在熔岩顶部的大气压。他们的结果似乎大致证实了他们早期通过观察古代雨滴大小(在较低压力的大气中雨滴会变得更大更快)进行的替代测量。

气泡表明大气压约为 0.23 个大气压(正负 0.23),而雨滴表明压力在 0.52 到 1.1 个大气压之间。结合同位素证据,研究人员得出结论,27 亿年前地球的大气层可能只有今天的一半左右。

这非常有趣,并且可能深刻地改变我们对早期地球的认识。但这些都是极其棘手的推论。 观察地质学家们如何争论这个问题将会很有趣。

看!没有线粒体!

真核生物生命和原核生物生命之间的关键区别之一是前者存在线粒体。细胞中的这些结构(细胞器)通常被认为是内共生的一种形式,来自古代进化合并的更简单的生物体,或者是真核生物祖先的获得。它们帮助动物细胞产生比细菌或古细菌多得多的化学能量货币。这使得像我们这样的生物能够长大,表达更多基因并发展出更大的复杂性。线粒体也被用作论据,证明“复杂”生命在宇宙中非常罕见。

到目前为止,我们最接近发现没有线粒体的真核生物是像贾第鞭毛虫这样的生物——它们携带的似乎是减少或残留的线粒体结构。这些线粒体片段不像在我们细胞中那样提供细胞能量,但确实可以帮助贾第鞭毛虫处理铁硫蛋白的形成。

现在,Karnkowska 等人报告称,他们发现了一种相关的单细胞(低氧环境栖息)真核生物,它完全没有线粒体结构。相反,为了进行必要的铁硫生物化学,它利用了一种显然是从细菌那里获得的系统。

假设是这种生物在进化过程中失去了线粒体片段。何时以及确切原因是什么,是科学家们接下来要研究的问题。但如果其他复杂的细胞生物可以在没有线粒体的情况下运作(尽管在受限的环境中),那么至少提出了一个问题,即更复杂的细胞结构可能比想象的更不罕见。

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