我在创世的第二天到达。劳里·巴什邀请我去她的实验室，模拟生命的起源。她是美国宇航局帕萨迪纳喷气推进实验室的研究科学家，和她的同事、开拓性地质学家迈克尔·j·拉塞尔(Michael J. Russell)是美国宇航局天体生物学研究所的成员。任务是在模拟40亿年前原始海洋的条件下制造一个微型热液喷口。这样的喷口是一个科学创造故事的核心，它违反直觉，几乎不可能是真的，但又如此合乎逻辑，从广义上讲，它几乎肯定是真的。
第一天，巴什和她的学生就创造了海洋。他们从蒸馏水开始，在其中鼓泡氮气，以取代在早期地球上不存在的氧气。我们把两个早期的地球悬挂在钢支架上，支架放在通风柜里的实验室烧杯里。我们在海洋中加入氯化铁，它把海水变成淡啤酒的颜色。我在每个容器的底部插入一个吸管头，并泵入硫化钠，以模拟热流体从地壳的裂缝中上升。钠与氯化物重新结合形成盐水，而硫与铁配对形成硫化铁，硫化铁从溶液中沉淀出来，堆积成空心烟囱。在40亿年前的冥古宙晚期，类似的烟囱在热液喷口处形成，从深海到巴什的实验室，它们仍然在形成。
生活开始在水热风官的想法挑战“原始汤”的较熟悉的科学创作故事挑战。在1871年到约瑟夫妓女的帖子中，生命起源于“在一些温暖的小池塘中，具有各种氨和磷盐，光，热，电力等，存在”其中“蛋白质化合物化学准备好接受更复杂的变化。“在20世纪20年代，俄罗斯科学家Aleksandr Oparin和英国Polymath J.B.S.Haldane独立充实的肉体模型如何在这种方式出现寿命，从一个古老的海洋中有一致性，哈尔丹说，“热，稀释的汤”。这个名字卡住了。
每个细胞里都有失落之城的影子。
1953年，诺贝尔劳萨德化学家哈罗德·乌雷的研究生斯坦利米勒成功地在实验室中制作了汤。他用推定的原始海洋和大气设置烧瓶，引发了人工闪电的系统，并收集了所产生的化合物。他发现了许多诱人的钽化，包括几个氨基酸。Miller-Urey化学在寿命起源的研究中成为了速记，而米勒的众多学生本身就繁殖并乘以。在终身研究起源的研究中，“汤”内涵，通过米勒 - 富雷化学在海洋表面上或附近的模型，闪电或另一个能源反复颠簸的分子变得更加复杂，直到达尔文进化接手。1
没有自然选择生命能有多聪明?
我可以尖锐地坚持认为，自然选择是复杂生命进化的唯一方式，但这并不完全正确。我们已经可以设计出能够学习和推理的计算机，并且几乎可以让观察者相信它们的行为可能是人类的....阅读更多
这道汤有一种直觉上的吸引力:你可以从中汲取生命的基石。但它也有一个致命的缺陷:无论它生产什么，它都是死的。闪电可能会引发生化反应，但能量很快就会消散，系统就会恢复平衡。原始汤需要进化，从热力学的角度，向上升的顺序发展。这就像互联网上记载的那种“重力山”，汽车似乎在往山上滚。从热、岩石和海水开始，氨基酸和核苷酸自组装。它们将自己组织成更有序的分子，如酶和蛋白质。从它们进化出了第一个细胞，最终红杉和玫瑰，蜜蜂和苹果树，鬣狗和人类。
但重力山丘是一种透视技巧。一个木匠的水平仪会揭示真相，但你在“像魔法一样”的重力山视频中并不经常看到。事实上，物理定律依然完好无损。喷口理论学家说，生命的出现也是如此。2 - 5进化只似乎走向更大的秩序;在更大的计划中，它一直在走下坡路。喷口模型假设，在初始条件下，生命的出现几乎不是一个奇迹。这是不可避免的。
H1977年，海洋学家在东太平洋的Galápagos裂谷发现了温泉。6然后，在1979年，在东太平洋崛起的北北北部地区北方，大烟囱被发现喷出光滑，超热的酸进入寒冷，无光的深度。如果不是诗意，结构被称为“黑烟者”。研究人员惊呆了，发现黑烟者周围的地区有着生活，从鱼到无数新的微生物。1981年，Galápagosrift探险之一的杰克科斯尔斯与微生物学家John Baross和Sarah Hoffman一起建议，潜艇温泉“提供了在地球上创造生活所需的所有条件。”你不需要轻盈或闪电。没有汤。
米勒派反击了。米勒和他以前的学生杰弗里·巴达写道，喷口太热了，不适合生命存在。氨基酸和核酸一旦形成，几乎会立即分解。糖会融化。生命不可能在这样恶劣的环境中诞生。如果有的话，他们写道，“在原始海洋中，喷口在破坏而不是合成有机化合物方面发挥了重要作用。”7
一个郁郁葱葱的绿色地球，充满了生命，从行星的炎热的中心和太阳吸收的热量比，比如说，火星，更多。
拉塞尔和他的同事、现在格拉斯哥大学的考古学家艾伦·霍尔也加入了讨论。你说得对，他们告诉米勒派:黑烟民是太热，太酸，生命不可能在那里形成。然而，他们写道，在它们附近，人们应该会发现发射微温碱性液体的矿管。他们是生命诞生的理想场所8
2000年12月4日，正如拉塞尔所预测的那样，这些管子被发现了，尽管完全是意外。斯克里普斯海洋研究所的领导的一个研究小组的唐娜•布莱克曼黛博拉·凯利的华盛顿大学和杜克大学的Jeffrey Karson探索亚特兰蒂斯号地块,10英里长的圆顶神秘岛屿命名的城市,根据柏拉图,沉没在北大西洋后打败了雅典。在为期一个月的考察接近尾声时，这艘机器人潜水器偏离了预定航线，跟随一些似乎在对着镜头打劫的鱼。突然间，研究人员看到了一个巨大的系统，由珍珠白色的结构在远程监视器上显现出来:圆锥体、塔尖和磨砂窗玻璃，有些有建筑物那么大。令人无法抗拒的是，他们将这个网站命名为“失落之城”。9
探索发现，失落之城的塔楼向略带酸性的海洋中释放出一种清澈、温暖的碱性液体。它的边缘将暖与冷、浓与稀、低pH值与高pH值分开。早期地球上的“失落之城”应该是在碳酸化的海洋中形成的，因此是酸性的海洋。它的多孔的墙壁由硫化铁和氧化物制成，将使之前的失落之城成为一个虚弱但巨大的电池。10.活细胞也被一层膜包围着，它将内部的碱性和外部的微酸性分开。巴什说，生命的“最后的共同祖先”，“就像今天的生命一样，是在电子和质子梯度的作用下运作的。”无论是动物、植物、真菌还是细菌，所有的生物都再现了在温暖的碱性喷口中发现的氧化和还原化学过程。每个细胞里都有失落之城的影子。
一个巴什和我观看了这个实验，硫化铁烟囱开始形成复杂的结构。上升的液体形成了自己的排气管。一点水晶堵塞了流动;液体在上升的过程中找到了一条新的路径;分支结构。结果是惊人的植物样。前现代的炼金术士们也建造了类似的“化学花园”，一位几乎被遗忘的19世纪生物学家Stéphane Leduc认为，这些有机形式反映了生物生长的原理。勒杜克说:“生命的链条是一个连续的链条，从一端的矿物质到另一端最复杂的生物体。”
现代热液喷口模型可以解释这条链是如何形成的。《失落之城》早期的巨型电池驱动着一个主要由碳、氢和氧组成的复杂分子的引擎。硫化铁，以及在喷口处发现的其他小分子，充当“辅酶”——催化纳米引擎，驱动所有新陈代谢的核心反应。简而言之，烟囱有一种新陈代谢，从氢和一氧化碳中获取能量2和其他分子，并用它来制造更复杂的分子，主要是由碳、氢和氧组成的。生物学中最古老的代谢途径重现了早期失落之城的化学过程。
艺术、战争、纳斯卡和智能手机都不是不可避免的，但所有这些都可以被看作是人类熵引擎的工作。
最违背我们直觉的是，复杂结构可以比简单结构更好地耗散能量。11.催化剂可以帮助你爬上能量山，这样你就可以在另一边继续下降。放眼整个生物进化过程，每个有机体都是这样一座能量山。它只有在热力学有利的情况下才会形成——如果向上泵入能量来产生它，更多的能量会被释放出来。例如，一只蜥蜴需要比蜥蜴更多的能量来制造大肠杆菌，但它消耗更多的能量以更快的速度。因此，一个同时包含蜥蜴和细菌的世界比一个只有细菌的世界更受人们的青睐。这个世界里还有温血的奶牛，它们吃草，排放热量、甲烷和肥料，这是一个更好的熵引擎;有老虎的就更好了。这是生态系统这是充满活力的青睐：一个郁郁葱葱的绿地，生活中的热情将更多的热量从星球的热中心带出来，从太阳中释放到寒冷，黑暗的空间，比说，比如火星。我们的生物圈是一个精致的太阳冰袋。
一个巨大的耗散引擎出现在现场智人．从根本上说，科技的历史就是不断发展从地球和太阳中提取能量的更强大的方法:火、烹饪、农业、采矿、冶炼、伐木、蒸汽机。就像涓涓细流向下流动，进化和文化的确切路径都不是预先确定的，只有总体趋势。因此，艺术、战争、纳斯卡和智能手机都不是不可避免的，但所有这些都可以被视为人类熵引擎的工作。从这个角度来看，我们的耗散倾向不是一种异常，而是热力学所要求的。
我如果Barge和我观察我们的实验室模型足够长时间，它也会进化出代谢途径吗?酶吗?基因吗?Barge正在朝着这个方向迈出第一步，尽管步子很小。她没有建造烟囱，而是将硫化铁和其他矿物沉积在一个多孔的惰性圆盘上。这个圆盘可以作为带正电的流体和带负电的流体之间的膜。Barge测量细胞膜上的电压和pH值差异，即电子和质子的流动。这些电流驱动着对生命至关重要的化学反应。下一步将是让化学反应演化出更复杂的分子。“你也可以做实验，”她说，“来测试有机物和矿物质的反馈。” Simple catalysts could favor reactions whose products were more complex catalysts, which could produce yet more complex catalysts, in a feedback loop leading ultimately—way down the road—to protein and DNA.
在我的两个世界之一，烟囱长出了细长的茎，然后一个沉重的灯泡在顶端膨胀。巴什说:“这个可能会坏掉。”它做到了:进化的死胡同。但另一个烧瓶里的烟囱却长出了一个又肥又平的底座，然后逐渐变细，变成了一座座山峰，如果你是一只水蚤的话，那就显得很雄伟了。劳里检查了一下，她说很好。
纳撒尼尔·康福特(Nathaniel Comfort)是美国国会图书馆/美国国家航空航天局(NASA)天体生物学巴鲁克·布隆伯格(Baruch Blumberg)主席，约翰·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)医学史教授。他最近的一本书是人类完美的科学．他的推文来自@nccomfort。
参考文献
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