生命的存在與鉬有著直接的關(guān)系，這一點(diǎn)可能并不廣為人知。鉬作為少數(shù)幾個(gè)必需元素之一，幫助人和所有其他生物完成維持生命的關(guān)鍵過程。鉬甚至在數(shù)十億年前地球生命的起源中也發(fā)揮了重要作用。

鉬是生命所必需的。它在人類和動(dòng)物體內(nèi)幾種酶的產(chǎn)生過程中起著關(guān)鍵作用，這些酶有助于清除毒素和廢物，并幫助細(xì)胞產(chǎn)生能量。它是植物必不可少的微量營養(yǎng)素，使植物能夠從空氣和土壤中吸收氮。

氮也是所有生命所必需的。它主要以惰性形態(tài)存在于空氣和土壤中，不能直接被使用。強(qiáng)化學(xué)鍵使氮原子成對(duì)地結(jié)合在一起，必須打破它們才能釋放出生物過程所需的單個(gè)原子。氮原子與其他化學(xué)物質(zhì)結(jié)合形成維持生命的生物化合物。這個(gè)轉(zhuǎn)化過程稱為固氮。

關(guān)于地球上生命究竟是如何起源和進(jìn)化的，有很多理論，但一個(gè)共同的因素是 — 鉬的存在。

生命的氣息

一種理論認(rèn)為生命起源于海洋。當(dāng)時(shí)地球的大氣層主要由氮、二氧化碳和水蒸汽組成，與我們今天呼吸的富含氧氣的大氣有很大不同。海洋也沒有氧氣，盡管生活在淺海、名為藍(lán)藻的細(xì)菌(細(xì)菌的早期形式)第一次光合作用會(huì)產(chǎn)生一些氧。這些早期的微生物利用海洋中豐富的可溶性鐵來 “固定” 氮以供生長。

隨著這些微生物的生長，光合作用導(dǎo)致淺海區(qū)域發(fā)生氧合作用，使鐵變成不可溶的物質(zhì)，并抑制了進(jìn)一步的固氮作用。地球大氣層的演變過程開始出現(xiàn)了一段停滯期，科學(xué)家將18.5億年前到8.5億年前稱為 “無聊的10億年”。

“無聊”時(shí)期以有機(jī)生命的突然增長和地球大氣層氧合作用的增加而告終。科學(xué)家們認(rèn)為，在 “無聊的10億年” 結(jié)束時(shí)，海洋中可溶解鉬的數(shù)量急劇增加，導(dǎo)致含鉬固氮酶的生長發(fā)育。固氮酶是一種強(qiáng)大的有固氮作用的酶，它大大增加了可利用氮的數(shù)量，從而加快了生長速度。隨著微生物的生長，光合作用增加，產(chǎn)生了更多的氧氣，從而形成了富含氧氣的大氣層，自此得以維持生命的延續(xù)。

古老巖石另一種理論認(rèn)為生命不是起源于海洋，而是起源于陸地。據(jù)2015年發(fā)表的一篇文章介紹，華盛頓大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)在地球一些最古老的巖石上發(fā)現(xiàn)了固氮的證據(jù)。Stüeken與她的合作者對(duì)取自現(xiàn)在非洲和澳大利亞的50多個(gè)巖石樣本進(jìn)行了化學(xué)分析。結(jié)果與微生物采用固氮酶固氮的模式一致。因?yàn)橛行r石已經(jīng)有30多億年的歷史了，研究人員提出早期生命可能是以產(chǎn)氧黏土的單細(xì)胞層存在的。氧與巖石中的鉬發(fā)生反應(yīng)，使其變成更適于固氮的可溶形態(tài)。因此，這個(gè)過程可能有助于增加海洋中的可利用鉬，“啟動(dòng)”大規(guī)模的海洋微生物光合作用。

沒有鉬地球上就不可能有生命

穩(wěn)定的影響

關(guān)于地球生命的起源，還有另一個(gè)更有趣的理論 — 認(rèn)為地球上的生命實(shí)際起源于火星!據(jù)2013年提出這一理論的Steve Benner 教授說，鉬證明了這一點(diǎn)。

泛胚種的概念，即生命在行星間的轉(zhuǎn)移的概念，并不新鮮。但Benner 教授通過研究硼和鉬氧化物的可利用性，把這一概念更推進(jìn)了一步。他指出，僅僅給早期地球上的有機(jī)化合物添加能量，只能產(chǎn)生瀝青狀的黏稠物，而不是生命的開始。這個(gè)問題已經(jīng)困擾科學(xué)家許多年。

Benner 提出，硼酸鹽和鉬酸鹽充當(dāng)催化劑，形成了正確的RNA，即DNA的前體。科學(xué)家普遍認(rèn)可RNA是第一個(gè)形成并能夠自我復(fù)制的遺傳分子。他的理論假設(shè)硼酸鹽和鉬酸鹽對(duì)碳化合物中的糖分子起到了穩(wěn)定作用，并重新排列生成核糖 — RNA中的“R”。而最關(guān)鍵的是，他斷言只有當(dāng)硼和鉬本身穩(wěn)定下來—以它們的氧化物形式存在，這種情況才有可能發(fā)生。因?yàn)槿畠|年前地球上的氧氣極少，Benner得出結(jié)論，這一定發(fā)生在其他地方 — 氧氣充足的地方，比如火星。

支持這一理論的另一個(gè)方面論據(jù)是，早期地球上充滿了水，這既阻止了硼以必要的數(shù)量發(fā)展，又在RNA形成后立即攻擊它，這對(duì)生命起源于地球的理論提出了第二個(gè)質(zhì)疑。

相比之下，科學(xué)家們相信30億年前火星表面只有很少的地表水，但有豐富的氧氣。該理論提出，生命起源于更適宜生存的火星表面，然后被隕石運(yùn)送到地球，并在那里繼續(xù)繁衍生息。Benner的理論對(duì)地球生命起源之爭論的關(guān)鍵問題提供了合理的解釋，因此獲得了許多追隨者的支持，有望確立成為生命起源的另一種解釋。

鉬對(duì)維持現(xiàn)代生命的重要作用已經(jīng)得到證明和認(rèn)可。生命起源的討論仍將繼續(xù)，科學(xué)發(fā)現(xiàn)將不斷豐富我們的認(rèn)知。目前關(guān)于生命起源和演化的主要理論都認(rèn)為鉬是關(guān)鍵因素，它對(duì)數(shù)十億年前生命的重要性，如同對(duì)今天的生命一樣重要。