最新研究再次证明，地球原始生命能量来自氢气。如果说水是地球生命之母，是生命形成的环境和组成的基础，那么作为原始生命能量的基本来源，氢气就是地球生命之父。

按照古希腊哲学家亚里士多德和现代进化论的观点，地球生命起源于共同的祖先，但是这个祖先怎么来的，到底长什么样，依赖什么生活，都属于科学谜团。科学家也一直没有放弃努力，试图破解这些秘密。地球生命始祖的能量来源，比较公认的是来自氢气。最近来自德国海因里希海涅大学分子进化研究所的科学家William F. Martin课题组在《自然微生物》杂志发表论文，对原始生命围绕氢气为能源进行代谢的关键蛋白进行的探索性研究，取得了重要进展，并再次确认了氢气作为原始生命能量来源的理论。

形成地球原始生命的物理化学环境可能永远不能重现，但是形成现代细胞生命前的原始生命，原始微生物或前微生物一定会在后代细胞中保留下基因痕迹。这给遗传学和微生物学家研究生命起源带来了可能。科学家对近2000种现存微生物基因组进行对比分析发现，这些微生物确实存在共同的祖先基因，这些祖先基因提示，原始生命是一种依靠氢气作为能源物质的嗜热微生物，其生活环境极端缺氧，类似于海底火山附近发现的微生物。

今天的地球生命可分为三大群，分别是细菌、古菌和真核细胞生物。细菌和古菌是原核细胞生物，细胞缺乏细胞核。区别很大的复杂多细胞生物动物和植物共同属于真核细胞生物。

遗传研究揭示了一些关于原始生命特征，这些生命和现代细胞类似的地方包括：使用DNA作为遗传物质、能合成蛋白质、使用ATP为能量货币。但利用遗传学很难知道这些生物的具体生活模式。因为微生物不仅将基因传递给后代，还可通过水平基因转移和其他微生物进行基因交换。这造成很难分辨基因是来自共享祖先还是来自一些邻居细胞的基因交换“污染”。为克服这一局限，William Martin教授课题组采取了更严格方法来确定原始基因，这种方法能确定是遗传而不是来自杂交。基本标准是这种基因至少必须来自两种细菌和两种古菌，这代表这种基因是细菌和古菌的共同祖先基因。根据初步分析把600万个基因分成28.6万个相关基因家族。进一步分析显示，只有355个基因组成的家族广泛分布在所有的现代生物，这些基因可从一个祖先跟踪到所有后代。这些基因家族就是原始祖先生命的基因候选者。

Martin教授等最近刚刚在《自然微生物》报道了他们的研究成果，研究发现，共同始祖生命基因并不是随机地散发在现代生物体，而是成群分布，这反映出这些原始生命的最基本代谢特征依然被保留下来。（注：或许不是《自私的基因》，而是自私的基因组，或者自私的基因群）。这些蛋白具有的功能包括厌氧代谢、二氧化碳固定、依赖氢气为能源的Wood–Ljungdahl代谢通路，也具有固氮和嗜热等代谢特点。基因功能分析发现，这些原始生命是非常喜好炙热环境，依靠氢气为食维持生活。提示原始生命生活在极端乏氧的环境，这当然和现在的地球富氧环境差别巨大。但科学家知道，40亿年前地球刚形成后不久，流星和彗星雨稳步减少，海洋定期沸腾，地球大气中缺乏氧气。这一研究结果也与过去许多研究相互印证。今天地球上仍然有许多微生物能制造氢气，但是因为原始生命比现存微生物更古老，它们不是利用同伴，而是利用来自地球内部释放的氢气作为能源，现在的海底火山仍然能发现大量氢气释放。

加州大学洛杉矶分校进化生物学家James Lake认为，这一新研究是非常重要的进展，Lake也提出原始生命和两种现代微生物分享生活方式，它们是梭状芽胞杆菌和产甲烷菌，产甲烷菌就是食用氢气的古菌，它们都大量分布在人类等动物的肠道内，这说明虽然原始生命早就不在，但它们的近亲仍然和我们生活在一起。

Wood-Ljungdahl通路。在需氧生物体内普遍存在的三羧酸循环代谢途径中, 乙酰辅酶A是最重要的中间代谢产物之一。厌氧微生物则通过逆三羧酸循环、3-羟基丙酸循环或 Wood-Ljungdahl通路转化环境中的二氧化碳为细胞内碳源进而合成乙酰辅酶 A。一些厌氧微生物如产乙酸菌、产甲烷菌等主要通过 Wood-Ljungdahl通路, 依靠 CO/CO₂和氢气为碳源和能源, 合成乙酰辅酶A, 进行物质和能量代谢。Wood-Ljungdahl通路广泛存在于厌氧细菌和古细菌中, 用于合成代谢和分解代谢。

首先在甲酸脱氢酶催化下，二氧化碳被氢气还原成甲酸。随后在甲酰四氢叶酸合成酶、甲酰四氢叶酸环水解酶、亚甲基四氢叶酸脱氢酶、亚甲基四氢叶酸还原酶的逐一催化下，甲酸一步步变成甲基四氢叶酸。甲基四氢叶酸在甲基转移酶催化下将其甲基转移给钴铁硫蛋白形成甲基钴铁硫蛋白。甲基钴铁硫蛋白再将其甲基转移给乙酰辅酶A合成酶形成甲基乙酰辅酶A。CO 脱氢酶利用氢气还原CO₂产生 CO。在乙酰辅酶A合成酶的催化下， CO与甲基乙酰辅酶A提供甲基和辅酶A 合成乙酰辅酶A，完成整个合成通路。Wood-Ljungdahl通路中，氢气是作为还原剂或能量物质，发挥核心作用。

原始共同祖先思想。很多人认为，地球曾经存在一个最后普遍性的共同祖先，地球上现存和已经灭绝的所有生物都是自它衍生而来，它被称为LUCA（the last universal common ancestor）。原始共同祖先思想是一种朴素唯物主义哲学思辨的产物，可追溯至二千多年前的古希腊哲学家亚里士多德。也是进化论推演的一个产物，在十九世纪博物学家和进化论的先驱达尔文那里得到了清晰的表述，即地球上的一切生物都源于一个共同的祖先。但是，为何这样的共同祖先得以诞生？在什么环境下诞生？这个神秘生命始祖到底是什么？这些都还是未解之谜。

http://www.nature.com/articles/nmicrobiol2016116