一世亚特兰蒂斯号科考船上的时间已接近午夜。这艘船是在哥斯达黎加以西大约1000英里处航行的，在东太平洋的热液喷口附近盘旋。罗格斯大学的微生物学家科斯坦蒂诺·维特里亚尼(Costantino Vetriani)坐在黑暗的控制室里，离我只有几英尺远。他透过眼镜专注地盯着几十台显示器，偶尔用手抚摸一下剃光的头发。通过海底遥控潜水器的实时视频，我们看到浓烟滚滚，温度超过350摄氏度，从我们下方一英里(约合1.6公里)处的一座岩石塔上滚滚而出。这是一幅令人惊叹的景象，一根水下柱子从地球黑暗的内部释放出一股被压抑的能量风暴。维特里亚尼是一个身材修长的意大利人，穿着一件写着“RNA:另一种核酸”的t恤，他观察着这种原始的力量，他的黑眼睛闪闪发光。他笑着说:“一个黑烟鬼是通往地狱的窗户。”
事实上，黑烟的吸烟者可能是在地球上爆发的窗口。Vetriani是一个科学家团队的一部分，他们来到通风口来研究微生物，在他们周围和周围地毯。早些时候，在船舶图书馆，首席科学家斯特凡·SIEVERT，Woods Hoot海洋学机构的微生物生态学家，概述了月长探险的目标。他解释说，了解微生物如何在地狱通风口中生存 - 他们使用的营养素和税率他们将排气流体转化为生物量的速度迅速 - 可以深入了解生物生物的发展方式。我在底部工作期间正在撰写并协助记录保存，每天24小时跑，当海洋太粗糙时，禁止安全地部署ROV。
午夜之后，作为vetriani和我在黑烟者中，他解释说，水热通风口是“一个遗物环境，我们认为类似于地球的早期条件可能已经是什么。我们正在做的最终正在努力了解生活在地球上的发展。“亚特兰蒂斯允许我不仅仅是今天生活在通风口的原始微生物，而且有机生活如何在海洋的深度中排名第一。当我们看着厚厚的热流体从矿物烟囱排放时，在岩石和水在海底相遇的永恒的地方，就像我们直接看着生活的发源地一样。
E.由于1977年首次被潜水alvin潜水的地质学家发现了水热通风口，许多科学家认为这些深海坩埚可能代表生命的摇篮。这件事仍然远非沉降。但是，排气流体和周围水带来寿命所需的必需元素，例如碳，氢气，氧气，氮和硫。这种可燃混合物，科学家认为，可能已经产生复杂分子的前体，例如RNA，其在第一细胞中搅拌生命。
深海通风口存在的暗示来自加拉帕戈斯群岛附近的1976年探险。靠近海底拖曳的仪器检测到比冷的背景海水略微温暖的流体羽毛。地质学家随着潜在的一年回来，发现了他们预测的吸烟海底温泉 - 以及完美意外的生物组合：蛤蜊，巨型蠕虫，粉红色的鱼和碎片的白色螃蟹。
当时的深海被认为是一个生物沙漠，所以没有人认为需要任何生物学家进行排气口探险。但地质学家杰克·科利斯(Jack Corliss)第一次潜入“阿尔文”号的喷口时，他蹲在那里，立刻就认为那里可能是生命起源的地方。在早期的地球上可能有大量的热液系统，因为早期的地球温度更高。科利斯与微生物学家约翰·巴罗斯(John Baross)以及研究生萨拉·霍夫曼(Sarah Hoffmann)合作，于1980年发表了这一假说。约翰·巴罗斯研究了来自喷口的一些最早的微生物样本。他们提出，氨基酸等简单的有机分子可以在热喷口液体中形成，最终这些分子可以被包裹在膜中形成活细胞。巴罗斯将喷口描述为“唯一可以被称为真正原始的当代地质环境”。
当我们看着厚厚的热流体从矿物烟囱通风时，就好像我们直接看
生活的发源地。
由于其温度、压力和其他特性的极端，深海喷口可能为地球早期的动荡世界提供了一个相对舒适的避难所。我们年轻的星球沐浴在太阳更强的紫外线辐射中，因为它还没有形成一个保护性的臭氧层。直到进化发明了光合作用将稳定的氧气供应泵入我们的大气之后，这才出现。
晒伤并不是月球表面唯一的挑战。地球科学家认为，就在生命可能开始的时候，也就是不到40亿年前，我们的星球遭受了太空岩石的猛烈撞击。卡内基科学研究所的天体生物学家罗伯特·哈曾说:“那将使地表和近地表致命。地球的故事，描述了地球的形成和早期生活。“但是在这些水热系统发生的地方，它与那种麻烦绝缘。”
但是，最重要的是，通风口正在与能量爆发。从它们发出的流体开始作为冷海水，沉入海底的裂缝和裂缝。在地壳中，岩浆加热水，从而从熔渣返回海洋前从熔岩中拾取溶解的矿物和气体 - 如氢气和硫化氢。今天的通风口微生物在那些流体中使用化学能量来制造糖和形成食物链碱的富含能量的分子。
“生活需要能量，”Sievert说一个明亮，在船的弓上的下午，我们早上和晚上在黑暗的控制室之间转移。“水热系统有很多可用的。所以这是一个很好的开始。很容易想象与能源的早期有机体蓬勃发展。“
生物生活开始在通风口中开始的假设从发现一种新的水热通风口的发现中得到了增强。一世n 1991, geochemist Michael Russell, now at NASA’s Jet Propulsion Laboratory, described magnesium rich mineral deposits in Yugoslavia that he suggested had formed at a vent where the fluids were alkaline, in contrast to the acidic stuff typically found at black smokers and other volcanic vents.
没有人见过拉塞尔当时提出的碱性喷口。然后在2000年，华盛顿大学的海洋地质学家黛博拉·凯利(Deborah Kelley)和同事们访问了大西洋海底的山脊。他们每天都在阿尔文潜水，每晚都拖着摄像机。一天晚上，有人在监控录像中注意到一个奇怪的白塔。两天后，凯利潜到现场，第一次近距离看到了她称之为失落之城的地方。
丢失的城市通风口通过海泡和富含铁的富含镁岩石的矿物质之间的化学反应形成。该反应产生热能。正如罗素预测的那样，它还产生从海底升起的碱性通气流体。当那些流体漂移到海洋中时，它们将溶解的二氧化碳变成石灰石结构，这些结构可能已经容纳了生命的开始。
生活起源科学家在他们了解到失落城市的温暖泉水的房产上的学习。一个大吸引力是在通气流体和海水之间的每一种已知的寿命之间存在离子梯度 - 一个关键成分。碱性液体是碱性的，pH（测量酸度和碱度水平）约为10或11，这意味着它们具有低浓度的质子。海水，pH约为8，碱性较少 - 也就是说，略微酸性 - 所以它具有比排气流体更多的质子。
该地球化学捕获了科学家的注意，因为离子梯度 - 从一个地方到另一个地方的离子浓度的差异 - 是生物的普遍性质之一，以及细胞如何获得能量的基本部分。它提供了可能成为早期生命的啤酒厂的条件。
“关于所有生命正在做的是生产质子梯度，然后使用这些质子的流动穿过膜，以产生化学能，”伦敦大学学院的生物化学博士和作者生命上升，关于生命的起源和进化。线粒体和大多数自由生活的微生物都是如此。线粒体是细胞内的发电机，为我们自己的细胞提供动力。
这种可燃混合物可能产生了复杂分子的前体，如RNA，在最初的细胞中产生了生命。
Lane解释说，系统像水电坝一样操作。一种以蛋白质形式的生物泵移动膜的一侧的质子。然后使质子通过作为涡轮机的另一种蛋白质通过膜越过膜。涡轮机产生ATP或腺苷三磷酸，该分子具有能够为细胞的活动提供动力的生物化学能量。
特定的蛋白质和膜在不同的寿命形式上变化很大。但是质子梯度在迄今为止的每一个生命形式的情况下存在。一些研究人员认为这种普遍性作为间接证据，即这种渐变必须存在于生活中诞生的环境中。杜塞尔多夫大学的进化生物学家比尔马丁说：“除非你可以指出这些梯度的一些地球化学来源，否则这一切都很难分享这种特征，”杜塞尔多夫大学的进化生物学家比尔马丁说。“然后，男孩做那些碱性水热通风口的开始看起来真的很好。”
那么生活如何在丢失的城市中的水热通风口中引发它的存在 - 或者直接在亚特兰蒂斯下方点缀太平洋的人？一种可能的场景是在发物质 - 类似的二氧化碳和氢产生的有机分子中的一些简单化学化合物之间的反应，其变得越来越复杂。
基本上，通风口将充当天然水热反应器。例如，在通风口中发现的矿物质催化的二氧化碳和氢气之间的反应可以形成称为丙酮酸的分子。丙酮酸是许多氨基酸的前体，其又可以将它们联系在一起以产生蛋白质。二氧化碳和氢也可以形成甲醛，其可以与本身反应形成核糖，这是RNA成分的糖。在通风口发现的氰化氢可以与本身反应以形成称为碱的环形结构，另一种RNA成分。核糖，碱和磷酸盐基团（在通风口时也可用）加入以形成称为核苷酸的分子。串在一起几个核苷酸，你有一股RNA。通气结构内的孔可能发挥了膜的作用，将有机分子（例如RNA和氨基酸）浓缩在小空间中。
最终RNA将开始自我复制，这是由自然选择治理的过程。沿着这条线的某个地方，也许约为40亿年前，居住在通风口毛孔中的年轻原始生活将获得DNA，也许是通过使少数化学品调整到RNA。（除去氧原子将核糖转化为脱氧糖，并加入甲基切换DNA和RNA之间不同的单碱基）。从那里，将是生命需要组装膜，并产生自己的离子梯度，可用于以ATP的形式产生能量。此时，它可以被认为是第一牢房。
一种登上亚特兰蒂斯，一批从通风口样品的打破了表面，并且Vetriani加入了中降后的起重机沉积在甲板拖运科学家的群。他达到了一家填充海水盒，并从底部收集的黄铁矿闪闪发光，闪烁着黑色的吸烟者烟囱，以及由PVC和网格制成的细菌采样缸。然后他赶紧进入船的实验室，他和他的合作者开始处理样品。
许多vetriani和sievert恢复的微生物结果原来是epsilonProteobacteria.，一群往往在通风口中占据主导的生物体，而不是在地球上的任何其他环境中。该对发现这些错误中的一些不耐受氧气，并使用允许它们“呼吸”的代谢途径，这些途径使用硫在通风口处存在丰富。“这硫代谢途径可能是一个核心祖途径，” Vetriani说，因为它完全依赖于原材料认为已经存在于早期地球上，并避开那些不认为已经可用。
对这些原始微生物的分析提供了哪些具体的证据提供了关于生命的起源？韦特里亚尼说他不舒服给出答案。研究生命的摇篮本质上是在自己的婴儿期内。“几十年前，我们甚至没有知道生活可以在这些高温中生存，”Vetriani说。“生命的起源意味着回到可能在组装之前可能发生的非生物过程。我们可以尽可能地靠近研究这些通风机，了解可能是那些早期代谢途径的可能性。它们可能是最接近的，我们必须在几年前居住在地球上的生物。底线是通风口是由火山活动主导的环境，在光合作用在演变之前可能类似于地球。我们相信没有氧气，也许在火山环境中，可能会出现早期生物。“
在船上，当我早上早上在寒冷的寒冷，监视器填充的控制室旁边度过了早晨，测井收集了哪些样本以及在哪里，我等待看到海底上的巨型烟囱变老，但甚至一个月后，它从来没有。我对亚特兰蒂斯或在岸上的实验室里弃出的事情发生了什么，关于生活起源可能总是脱离遥不可及的事情。但现在我理解探险者一次又一次地绘制探险家的拉力，希望每次都越来越近我们自己的开端。
Jennifer Barone是Scholastic的高级助理编辑科学的世界,青少年的杂志。以前她是一个编辑发现。Twitter：@jen_barone
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通过http://www.whoi.edu explie照片。黑烟吸烟热，矿藏液。正确收集水热流体样品和存在的任何微生物的容器。
本文最初发表于2014年9月的《宇宙大爆炸》杂志。
