
地球上的生命,经历了约39到41亿年的进化,从无到有,随着时间的推移从最基本的微生物发展成为一个令人眼花缭乱的复杂生物圈。

2017年在加拿大魁北克发现42.8亿年前的微体化石,被认为可能是地球上最古老的生命证据。此时地球刚刚诞生几亿年,公转轨道还没有被清理干净,可能还处于较密集的陨石彗星大轰炸后期。
但是,在地球这个宇宙中唯一已知的生命家园中,第一批生物是如何从原始物质浓汤中发育出来的呢?
对于这个问题存在很多解释,不妨列举一些供读者讨论。

这种理论认为,闪电可能是点燃并启动地球生命的火花。原始地球的大气层中可能含有水汽、二氧化碳、硫化氢、甲烷、氨和氢,正如1953年著名的米勒-尤里实验结果所示,大自然通过闪电组合出了地球生命的关键组成部分。

在实验中,研究者将水、甲烷、氨、氢气与一氧化碳密封于无菌的玻璃管与烧瓶内,形成一个回路。将液态水加热使其蒸发为水蒸气,通过电极产生电火花模拟闪电。经过一段时间的循环试验后,分析结果发现,容器中出现了多种有机化合物,包括氨基酸,以甘胺酸最多,糖类、脂质与一些其他可构成核酸的原料也在实验中形成,但核酸如DNA或RNA则没有出现。2008年,科学家重新分析了米勒-尤里实验留下的实验瓶样品,借助于新的分析检测技术,他们发现这个实验产生的有机化合物比原先报道的要多。
其他类似的试验还考虑了更多的影响因素,比如模拟火山爆发、紫外线的影响、调整氢与氧的浓度等。总的来说,由无机物合成小分子有机物是完全有可能的。

爱尔兰科学家伯纳尔认为粘土矿物可能成为最初的生命分子聚集地,随机分散的生命分子在原始浓汤中有机会结合在一起。
英国格拉斯哥大学的有机化学家凯恩斯-史密斯发展了这种观点,他认为DNA分子的结构与某些矿物晶体的结构之间存在显著的关联,排列复杂的结构在晶体构成的无机物粘土层中很常见,尤其是在原始地球时代,广泛存在的火山灰堆积出的水溶性粘土中,可能堆叠出了第一个遗传信息载体,就像DNA中的碱基对一样。
粘土中的矿物晶体可以将有机分子排列成有组织的结构,拼凑出了最早的遗传物质,之后,这些有机分子便开始了自发的运作。
生命起源的这种方式也会增加地外生命存在的可能性。矿物晶体在宇宙中很常见,包括那些化学环境与我们地球完全不同的行星上。如果这个理论成立,那么生命的火花可能会在整个宇宙中到处闪耀。

通常在火山活动频发、地壳板块移动的地区及海盆、海沟附近,常见类似陆地上的温泉那样的火山喷气孔或间歇泉,这种热泉会在海底形成含硫气体和矿物质的烟柱,相对于其它深海区域,海底热泉附近的化能合成细菌和古生菌形成了此处食物链的最底层,支撑出一个多样化的生态环境。
行星科学家认为在木卫二上也存在活跃的海底热泉,火星古代也可能有类似的海底热泉。
海底热泉会产生羰基硫,在含有氨基酸的水溶液中,羰基硫对氨基酸缩合形成多肽的反应有催化作用,所以海底热泉被认为是生命起源的温床。

在30多亿年前,地球处于雪球时代,冰雪可能覆盖了地球大部分表面,包括海洋。到达地表的阳光辐射比现在少三分之一,有些海面的冰层可能有数百英米厚,冰冻不但能使海水脱盐,海冰还能保护冰面下水中脆弱的有机化合物免受紫外线和宇宙射线的破坏,使这些分子结构维持更长时间,给生命物质合成的关键反应提供机会。

生物细胞中的最重要的大分子结构就是核糖核酸RNA与脱氧核糖核酸DNA,两者被称为遗传物质,是生命延续发展的关键因素。
RNA世界学说认为地球上早期的生命分子先以RNA形式出现,它是在原始地球环境中自然产生,之后才有蛋白质和DNA。并且这些早期的RNA分子既能如同DNA一样存储遗传信息,又具有如蛋白质般的催化酶能力,支撑了早期生物细胞或前细胞生命的运作。

这种观点认为,生命可能始于较小的分子在循环反应中的相互作用,而不是从复杂的分子如RNA发展而来。这些分子可能包裹在类似于细胞膜的有机物膜中,随着时间的推移,适应这种循环反应的较小的有机分子逐渐演化为更复杂的分子结构,这被称为“代谢优先”模型,而不是“基因优先”。

也许生命根本不是从地球上开始的,而是从太空其它地方被小天体带来的,这个概念被称为胚种论。比如,陨石撞击火星将其表面物质溅入太空,经过一段时间后又陨落在地球上,也许原始火星上的微生物就这样被送到了地球继续进化。有科学家甚至认为生命可能会搭乘来自其他恒星系统的彗星来到太阳系。
除了以上七个较为流行的理论,还有其它说服力不强的生命起源猜想,比如铁硫世界学说,它认为早期生命可能在铁的硫化物矿物质的表面形成,因为这种矿石能够在早期地球环境中充当催化剂,产生含有金属离子的肽,合成有机分子成为生命最早的起点。
以上理论,你认为那个最靠谱?请留言讨论。
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