啊，生命的起源——这是一个引发了科学家和研究人员无数争论和头疼的课题。尽管科学之谜仍未解开，但我们可以肯定的是，我们今天所知的世界在 45 亿年前 诞生时，与现在大相径庭，构成它的物质也是如此。氧气，当今生命生存的关键元素，直到 大约 23.3 亿年前 才在大气中积累。
那么，早期地球的大气究竟由什么构成？具有讽刺意味的是，氰化物，一种致命的毒物，可能是早期地球生命的基石。氰化物一直被广泛认为是 原始汤 的重要组成部分，而原始汤是导致生命起源的有机化合物溶液。
Nature Chemistry 上的一项 最新研究，由斯克里普斯研究所的化学家领导，让我们更深入地了解了早期生命如何在地球的有毒环境中生存，以及其他具有相似条件的行星如今如何可能维持生命。
关于氰化物的一切
你可能在一些惊悚片中认出氰化物是间谍服用的“毒丸”。事实上，这种速效毒药有 多种化学形式，并且有着悠久的历史。这种物质存在于许多植物中，无论是以气体形式吸入、以粉末形式摄入，还是通过皮肤接触吸收，都可能极其有毒。
氰化物最早作为 战争武器 声名狼藉是在 1870 年的普法战争时期，拿破仑三世也涉足其中。从那时起，这种化学物质就成为许多战争中的致命、有效武器，包括两次世界大战。然而，尽管它与毒药和死亡有着如此紧密的联系，氰化氢（气体形式的氰化物）却被认为是生命原始汤中扮演了重要角色的物质。这怎么可能呢？答案比你想象的要简单。
加州斯克里普斯研究所的化学家 Ramanarayanan Krishnamurthy 简要地为《Discover》杂志进行了一次科学回顾。他推测，早期生命的某些形式之所以能够耐受氰化物，仅仅是因为它们与我们和其他现存生物的化学性质不同。这意味着，对我们今天有毒的东西，对早期地球生命而言并非如此。
Krishnamurthy 解释说，可以这样想：对人类来说，氧气不是毒药。对我们而言，二氧化碳（CO2）是毒药。然而，对于具有不同化学性质的植物和某些动物来说，二氧化碳是它们的能量来源，而不是氧气。“所以，我们可以由此推断，正如 早期生命在氧气出现之前就依赖二氧化碳生存 一样，也存在依赖氰化物生存的早期生命形式，”他说。
当氧气在地球大气中形成时，那些无法适应氧气的生命因此死亡，因为 氧气对它们来说是有毒的。那些能够适应氧气或 发展出产氧光合作用 的生命则继续繁荣和进化。Krishnamurthy 表示，依赖氰化物的早期生命可能也有类似的故事。那些以有毒化学物质作为能量来源的早期生命，要么在氰化物耗尽后适应了另一种构造模块，要么就简单地灭绝了。
有毒的汤
Krishnamurthy 和斯克里普斯研究团队的一群化学家进行了一项 深入研究，基本上复制了早期地球的分子，并在混合物中加入了氰化物。他们实验的一个重要特征是“还原三羧酸循环”，或称 r-TCA。
基本上，你需要了解的关于这个 复杂的生物过程 的是，它利用蛋白质形成对当今生命必需的化合物。只是，在过去，r-TCA 有一个微小的问题。还记得早期地球没有氧气吗？r-TCA 循环运行所需的蛋白质也不存在。这就是为什么 Krishnamurthy 和他的团队使用氰化物进行实验。他们模仿了一种可能构成生命初始化合物的替代循环。实验结果表明，这些分子遵循了与今天 r-TCA 类似的路径。
虽然详细的实验确实让我们得以一窥 45 亿年前地球的大气，但关于生命起源的无数问题仍然存在。地球生命真的始于一剂毒药吗？Krishnamurthy 推测，要解决这样一个科学谜团，我们必须忘记生命的定义，想象自己处于 45 亿年前的早期地球。“想象一下彗星、喷发的火山，以及没有任何人类生命迹象，”Krishnamurthy 说，“我们必须根据当时存在的任何化学反应来运作。”
生命起源的科学正在不断发展。随着新研究源源不断地涌入，我们为这个拼图增添了一块新的碎片。其余的部分仍有待解决。
