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最伟大的未解之谜:生命是怎样出现的?

 更新时间:2020-07-06 21:58

  尽管我们现在对生命的起源做足了各种工作,但是总是不能得出让人足够相信的解释来,当然,人工合成生命还不能对这个问题进行有效的解答,到现在为止,甚至还没有一项实验成功制备出具有生命特性的物质。但是,当人类一旦揭示了这一秘密之后,人类将在探索生命,解密自然的过程中

最伟大的未解之谜:生命是怎样出现的?

  人类作为地球上唯一的高级生物,一直在探索生命的起源。生命是怎样在地球上诞生的这个问题,可能很多人都曾痴迷过。你可能听说过,生命起源于海洋,但生命具体是怎样形成的你真的清楚吗?

海洋是生命的摇篮

  要搞清楚生命是怎样产生的这个问题,我们得先搞清楚原始生命诞生的环境。有一句话说“海洋是生命的摇篮”,很多人以为这句话只是个浪漫的比喻,实际上生命的确是在海洋中诞生的。

最伟大的未解之谜:生命是怎样出现的?

  在地球诞生之初,地球跟其他星球一样,是一个荒芜的星球,没有任何生命。随着地球一步步变化,地球上产生了水蒸气,水蒸气又降落在地球表面的坑洼之处,就形成了原始海洋,正是这些原始海洋成为了生命的摇篮。

生命诞生需要的能量和温度

  仅仅具备了物质基础还不够,生命的诞生还需要能量,好在由于当时大气中没有游离的氧,高空中也没有臭氧层阻挡,太阳辐射的紫外线不会像现在一样被臭氧层吸收,所以紫外线能直射到地球表面,成为合成有机物的能源。

最伟大的未解之谜:生命是怎样出现的?

  有了物质基础,又有了能量输入,再加上雷电等作用,原始海洋中就慢慢出现了蛋白质、核酸等生物大分子。这些生物大分子的出现是生命诞生历史上的第一步。

  化学家曾在实验室内模拟过这一过程,初步证实了这一假说。

  再加上地球在宇宙中独一无二的位置,也为生物的诞生提供了温床。地球在太阳系中离太阳不远也不近,正是这样得天独厚的位置导致地球上的温度既不会太高,也不会太低,为后来生命的诞生提供了先决条件。

生命诞生的一系列化学反应

  形成的生物大分子在原始海洋中漂荡,那时它们是直接裸露的,这样它们的结构就很容易受到环境的影响。后来海洋中磷脂分子也出现了,磷脂分子有亲水性的头部和疏水性的尾部,这样的特殊结构决定了它特别容易在水中形成囊状结构。

  于是在某个神奇的瞬间,磷脂形成的囊和蛋白质、核酸等相遇了。在某种外力的作用下,磷脂把蛋白质、核酸等生物大分子包裹了起来,就这样最原始的细胞诞生了!

最伟大的未解之谜:生命是怎样出现的?

  磷脂形成了原始的细胞膜,为蛋白质、核酸提供了相对独立的空间,这是生命进化历程中里程碑般的进步。有了第一个细胞,生命不断进化,又形成了多细胞生物,这些多细胞生物又进一步进化,最终形成了丰富多样的海洋生物,有一天,一部分海洋生物从海洋爬到了陆地上,又开始了新的征程。

  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。

最伟大的未解之谜:生命是怎样出现的?

  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

  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。

最伟大的未解之谜:生命是怎样出现的?

  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。

最伟大的未解之谜:生命是怎样出现的?

  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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