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当然，这样概括似乎有些太过笼统，不能尽兴。但要问四硫化三铁的晶体微粒究竟怎样改变了动力学障碍的地形，那又很难避免深奥和晦涩了。所以，我们在正文里就只打一些简单的比方，在“延伸阅读”里才举几个具体的例子，留给那些好奇的读者。
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图3—10 鳞角腹足螺已知的三个种群有不同的颜色。（图片来源：Chong Chen）
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首先，从微观上看，硫复铁矿的晶体表面就像乐高积木里最大最平整的那一块，而二氧化碳、一氧化碳、氢分子还有各种有机物就像是小块的乐高积木。这些小积木一旦附着在硫复铁矿的表面上，自由运动的空间就从三个维度降低到了两个维度，在热运动中产生新组合的概率也就大大提高了。而且更重要的是，硫复铁矿上的铁原子对碳原子有很强的吸引力，这种吸引往往能把不够小的积木或者接口不多的积木拆成更小的积木或者接口更多的积木，氢气与二氧化碳的各种还原反应乃至有机物的相互反应因此更加容易启动。
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而热液喷口中的硫复铁矿不可能纯洁无瑕，必然掺有许多杂质。尤其是钴、镍，它们与铁合称“铁系元素”，化学性质非常相似，总是相伴而生，硫复铁矿的晶体也就总是或多或少地掺杂了钴和镍。但在催化反应发生的时候，它们又有一些微妙的不同，恰如拆解积木时有些不同的偏好。比如镍就更容易与一氧化碳形成配合物，所以在乙酰辅酶A路径的短分支上，就是一个含有镍原子的铁硫簇把二氧化碳催化成了一氧化碳。
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不仅如此，硫复铁矿还是一种半导体，它的晶格能够接受和释放额外的电子，只要排列得当，它们就能变成万用的电路元件。我们已经在第六章的图2—40里见识过，成串的铁硫簇是如何在有氧呼吸的复合物I里巧妙构成“导线”，在本章的“延伸阅读”里，我们还会看到它在铁氧还蛋白里如何充当了“电容器”和“蓄电池”，而到了第五幕，铁硫簇又会在另一种更有趣的酶里变成“充电器”。
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总之，在今天的铁硫蛋白内部，铁硫簇的基本结构与硫复铁矿的晶格单元非常相似，它们各自揉入的杂原子相互一致，蛋白质所起的功能，只是将那些铁硫簇固定在最适合反应发生的位置上，并且在每个铁硫簇周围的极小空间内营造适宜的酸碱性和电负性罢了。
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所以，只要证明白烟囱里的硫复铁矿真的能够催化原始乙酰辅酶A路径，我们就在理论上沟通了无机的地质化学和有机的生物化学。
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这样的证据已经露出了痕迹。比如在2015年，伦敦大学学院的化学部就在实验室里证明了硫复铁矿在相当温和的条件下能催化二氧化碳与氢气的反应，生成甲酸、甲醇、乙酸和丙酮酸，这就与斯特拉斯堡大学的实验一样，从产物上良好地吻合了乙酰辅酶A路径，而反应条件甚至更加理想VII。而且受这一实验启发，不同的团队也在实验室里展开了更加丰富的测试，迄今为止，结果大多是非常乐观的。
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特别是在这一章写作前不久，2020年的3月2日，威廉·马丁与斯特拉斯堡大学的实验室，以及日本筑波的国家先进工业科学技术研究所生物生产研究所，三个团队共同测试了白烟囱里的硫复铁矿、磁铁矿、铁镍矿对氢气和二氧化碳的催化能力VIII，结果在模拟热液喷口的碱性环境下都成功产出了甲酸、乙酸和丙酮酸。并且，有充分的证据表明，这些矿物晶体的催化方式与铁硫簇的催化方式非常一致。
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从目前看来，威廉·马丁的原始乙酰辅酶A路径颇有希望地连接了地质化学和生物化学，所以我们的故事也将沿用这个模型。在第五幕里，我们还会看到乙酰辅酶A路径如何与产甲烷或者产乙酸的能量代谢耦合起来，由此沟通起物质和能量代谢的起源，成为生命起源之路上的枢纽。
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不过，在现实的科学研究中，未知的谜题永远不会只有一个理论模型，哪怕是在白烟囱假说内部，三个主要的研究者也提出了不同的看法。白烟囱假说的最初创立者是米歇尔·罗素，他注意到，氢气如果能充分还原二氧化碳，最后的产物就应该是甲烷，并由此释放出很多的能量，就像产甲烷古菌的能量代谢那样。但是在迄今的白烟囱模拟实验中，二氧化碳的还原产物都不包含甲烷，而只有乙酰辅酶A路径里的那些中间产物。罗素认为，氢气还原二氧化碳的反应或许能够制造足够的有机物，却不利于给进一步的反应提供能量。所以他怀疑，进化上最早出现的能量代谢并不是产甲烷作用，而是另一种甲烷氧化作用。
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这种甲烷氧化作用既出现在细菌身上，也出现在古菌身上，而且总是与乙酰辅酶A路径的固碳作用相结合：它们先通过甲烷氧化作用，设法把甲烷氧化成甲酸，由此获得维持生命活动的能量，再把甲酸投入乙酰辅酶A路径，与氢气合成乙酰，最终拿去制造各种有机物。
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所以，在罗素的理论中，热液喷口中的甲烷并不是产甲烷作用获取能量后的废物，而是甲烷氧化作用获取能量时的原料，那么原始乙酰辅酶A路径的原料也就不再是氢气和二氧化碳，而是氢气、甲烷和硝酸盐。他还为这套反应构想了奇异的催化机制——反应物渗入铁硫矿的晶格内部，在那里互相渗透，同时发生电化学反应，整体效果颇像干电池IX。
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这个催化机制很复杂，迄今为止又缺少生物化学的佐证，热液喷口是否能够通过非生物途径产生足够的甲烷也是个问题。所以，本书不打算详细介绍它的理论模型。
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另一方面，为原始乙酰辅酶A路径构思电化学机制的也不只有米歇尔·罗素。尼克·莱恩认可的原始乙酰辅酶A路径也是氢气还原二氧化碳，也是以铁硫矿为催化剂，不过，这个催化反应在机制上有些独特的地方。
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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256320]
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·雷电仙胎·[4]
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尼克·莱恩版本的原始乙酰辅酶A路径涉及了一种有趣的电化学反应。因为在他的顾虑里，原始乙酰辅酶A路径上还存在着一些动力学上的障碍，而电流就可以穿透这个障碍，为生命的孕育提供最初的物质积累。
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在现代的乙酰辅酶A路径的长分支里，二氧化碳先是接受了一对电子，被还原成了甲酰基。如果放在地质化学里，相当于用氢气把二氧化碳还原成甲酸——在溶液里，这的确是个自发反应[5]，铁硫矿作为催化剂只是加快了这个反应，没有什么特别之处。X
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但是接下来，甲酸（或者甲酰基）陆续接受了两对电子，终于变成了甲基，又对应着地质化学里的什么反应呢？
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尼克·莱恩认为，其中第一对电子的作用对应着氢气把甲酸还原成甲醛，第二对电子的作用又对应着氢气把甲醛还原成甲醇：
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HCOOH + H₂ = HCHO + H₂O
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HCHO + H₂ = CH₃OH
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但是，第一个反应在正常情况下根本不会发生，因为反应产生的甲醛是一种还原性相当强的物质，如果需要定量[6]比较，那么在pH值等于7的中性环境下，氢气的还原性是414，而甲醛的还原性是580，明显违背了“还原产物比还原剂还原性更弱”的普遍规律。XI
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