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最伟大的未解之谜:生命是怎样出现的?

 更新时间:2010-10-18 20:40

 即使科学家们能够准确地界定生命在地球上出现的最早时间,我们仍然不能回答地球上的生命是怎样出现的。世界上仍然没有一种被广泛认可的生物起源理论。
地球生命出现的过程,至今没有定论
生命的种子可能是夹杂在陨石或者彗星的内核里来到地球
序:我们向几位权威的科学家咨询什么是至今为止人类最大的未解之谜,同时也列出了我们这些编辑所想到的未解之谜。近期请关注“最伟大的未解之谜”。在这一系列文章中,也许您并不能得到满意的答案,但您可以从中了解到关于这些谜团的最新研究进展。
我们的家园地球的年龄已经有大约45亿年了,在这段漫长历程中的大部分时间里,地球都是各种形态生命的栖居所。多数科学家认为,生命是在地球环境趋于稳定之后才出现的。
关于地球出现生命的最早证据是发现于澳大利亚的一团蓝藻的化石,这种被固化为叠层石的古老遗迹可能是存在于距今34亿年前的原始生命。
尽管这些微生物已经非常古老,但像今天的蓝藻一样,这些古代蓝藻在生物结构上已经相当复杂——它们已经形成了具有保护作用的细胞膜,使得内部制造蛋白质的DNA不受外界环境的破坏。因此科学家们估计地球上的生命应该形成于更早的时期,他们估计的数字是距今大约38亿年以前。
但是即使科学家们能够准确地界定生命在地球上出现的最早时间,我们仍然不能回答地球上的生命是怎样出现的。美国新墨西哥州大学的洞穴生物学家戴安娜?诺萨普说:“到目前为止关于生物起源的理论都是推测出来的,因为缺乏能够证明或是推翻这些理论的证据,世界上仍然没有一种被广泛认可的生物起源理论”。
回答这个问题的意义不仅仅在于能够弥补人类科学与自然世界之间最大的空白,对于人类是否有可能在地球以外找到生命也具有重大意义。
百家争鸣的理论
今天,关于地球生命起源的理论处于百家争鸣的状态,其中的几种理论甚至怀疑生命是否是在地球上诞生的,它们认为生命的种子可能是从遥远的太空而来,或者是夹杂在坠落到地球的陨石或者彗星的内核里,在地球上繁衍开花。有些理论甚至认为地球上的生命先后出现和毁灭过多次,经历了反复的起伏轮回。
美国桑塔克鲁兹的加州大学的生化学家大卫?迪莫说:“地球上的生命可能有多种起源,我们通常认为生物起源是多样的,那样生命就不会因为一次大的外界影响(例如小行星撞击)而毁灭殆尽。”
大多数科学家都支持在原始生命形成的初期,RNA在生命当中扮演了极其重要的角色。根据这种“RNA世界”的假设理论,RNA曾经是原始生命中的关键性大分子,直到它的地位后来被DNA和蛋白质所取代,DNA和蛋白质可以比RNA更高效地工作。
迪莫博士说:“很多最有天赋的科学家们都相信,‘RNA世界’的假设理论不仅是有可能成立,而是具有非常高的存在合理性”。
RNA的性质与DNA非常相似,现在在我们身体里的每一个细胞都需要RNA完成一些重要的细胞功能,包括在DNA和蛋白质系统中完成传递功能,并且能帮助某些基因完成“开关功能”。
但是“RNA世界”的假设理论并不能解释RNA自己最先是怎样产生的,像DNA一样,RNA是由数以千计的小分子——核苷酸组成的,这些重复的小单元连接成链条,其组织形式特殊而有序。部分科学家认为RNA是地球上自发产生的,而另一些科学家则认为核苷酸是从天外来到地球的。
纽约大学的化学家罗伯特?夏皮罗说:“这些大分子所展现出来的功能令人难以置信,也许是宇宙中绝无仅有的,因此如果从这个角度来看,我们能够进化到今天丰富多彩的生物世界真是太幸运了!”
与人类息息相关的原理
“地球生命来源于天外”的理论就和人类具有重要关系,生物学家理查德?多金斯在他的新书《上帝的骗局》中提到了地球生命起源的另一种可能性,他的灵感来源于多年从事天文学和物理学研究的经历。
多金斯博士假设宇宙中存在一百亿亿颗行星(他说这只是保守估计数字),其中只有一颗行星上会诞生生命的几率也不能说很大。但是如果以后的物理学家们说其实存在多个宇宙,每个宇宙又各含有一百亿亿颗行星,那么所有宇宙中的行星产生生命的几率加起来应该是比较可观和确定的。
而夏皮罗博士则认为不必引入多个宇宙的概念,或是流星把宇宙生命的种子带到原始地球的理论。
他认为组成原始生命的分子可能一开始要比RNA小得多也简单得多,只能完成有限的功能,但随着进化这些小分子逐渐变成了大分子,功能也日趋复杂。夏皮罗博士认为对地球生命起源的研究应当回归简单,而不是在外星生命起源理论上纠缠不休。
想要准确地知道几十亿年以前发生的事情可不是一个简单的工作,但许多科学家都认为就像生命诞生的奇迹本身一样,“一切皆有可能”。美国新泽西州普林斯顿大学的物理学教授弗雷曼?蒂森说:“人类揭开这个未解之谜的时间无法预测,可能就是下个礼拜,也可能要花上一千年”。
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