生命第一次进化时的海洋有多热？

当烟雾从古老的地球表面升起时，也许这幅画中的艺术家展示的就是这个年轻的星球——一个浅橙色的球。

资料来源:弗朗西斯·雷迪/美国航天局戈达尔航天中心

我们对地球最初40亿年的表面温度知之甚少，这限制了我们对地球上生命起源及其出现方式的探索。

科学家现在认为，温度可以通过复活古代的酶来估计，因为在这样的温度下，亿万年前的生物可以进化。

研究人员认为，我们不仅应该了解生命是如何在地球上诞生的，还应该了解生命和地球环境是如何在数十亿年的地质发展史中一起进化的。对于宇宙的其他部分，生命必然会经历这种共同进化。

因此，研究人员把重点放在地球表面温度的历史上。岩石可以帮助我们推测显生宙的温度，显生宙持续了5.5亿年，在此期间，包括人类在内的复杂多细胞生物诞生了。然而，这种“古代温度计”很少存在于早期的隐生动物中，它跨越了46亿年和生命的出现。

早期的地质证据表明，35亿年前，即太古代，海洋温度为55~85摄氏度。但是它们很快冷却到目前的平均温度15摄氏度。科学家通过探测海洋岩石中的氧和硅同位素来做出预测。海底富含应时的岩石，被称为黑色硅石。当海洋变冷时，这些岩石具有更高水平的氧同位素18和硅同位素30。原则上，不同重量的氧同位素和硅同位素的量之比可以揭示古代的温度。

然而，这种古老的温度计并没有恰当地考虑岩石和海洋在数十亿年的过程中会产生的变化。同位素比率很可能会随着物理或化学环境的变化而多次变化，例如从地下排出的水或深海温泉的水。

考虑到各种不确定因素，研究人员发现了一种独立的测量元古代海水温度的方法，这种方法主要基于生物分子的行为。科学家已经检测到一种叫做核苷二磷酸激酶的酶，它可以操纵脱氧核糖核酸和核糖核酸生产模块，以及其他成分。这种蛋白质在几乎所有的生物中都可以找到，对于那些已经灭绝的生物来说也是至关重要的。先前的研究已经发现了蛋白质稳定的温度和生物生长之间的关系。

资料来源:唐明/马里兰大学

左边的图片显示了30亿年前早期太古代地球的样子。橙色部分代表板块运动前富含镁的原始大陆，尽管不可能确定它们的确切形状和位置。海水是绿色的，因为当时的水含有大量的铁离子。图底部的时间线描绘了从富镁到贫镁的大陆地壳。

通过合成这些重建，科学家可以通过实验方法复活古代蛋白质，找到稳定蛋白质的温度，并最终推断出可能支持古代生物生存的温度。

当这种古老的酶可能存在时，科学家们将会估计它与最近的亲属的关系。如果这些亲属之间的序列差异更大，那么他们共同的祖先也出现在很久以前。科学家利用这种差异来估计生物的年龄，例如NDK重建。

先前的研究也重建了古代的酶和估计了过去的温度。然而，这些酶中的一些来自生活在非常热的环境中的生物体，这些生物体并不代表更广阔的海洋。因此，科学家重建了陆地植物和上层海洋中可以暴露在阳光下的光合细菌的NDK。

叠层石是生物结构的一个例子，可以追溯到37亿年前。资料来源:帕梅拉·里德，迈阿密大学罗森斯蒂尔学院博士

研究人员显示，大约4.2亿年前，地球表面的温度从75摄氏度下降到35摄氏度。

蝌蚪工作人员从现场科学，翻译小昭编译，转载必须授权