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。 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。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。
生命诞生还需要的能量和温度: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。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!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:生命的种子有可能是夹杂在陨石或者
彗星的内核里来到地球。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。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: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D
NA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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