本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
在某問答平臺上有一位童鞋問了這樣一個問題:原始的生命進化可以重演嗎?
關於生命的秘密有太多太多,這個問題算是變相地指出了其中一個深刻的問題——為什麼生命在地球漫長的40億年中只進化出了一次?
先給一個結論吧:如果是現在的地球,是不會重新進化出一種生命的。如果現在的地球生命突然統統消失,有一定的可能性會演化出基本生命,但絕沒有可能演化出複雜生命。
生命已經沒有後來者的位置了
為什麼我們會說生命在漫長的40億年中只出現了一次?其實這麼說並不太準確,我們並不知道在元古代的地球上,生命是否曾經出現過不止一次(因為最基本的生命單位一定是細胞結構,而細胞是不會留下化石的)。但是從結果來看,現在地球上的所有生命都是一個細胞的後代,這一點深刻地烙在了我們每一個細胞的最深處——DNA。
地球上所有生命的細胞都是使用DNA作為遺傳密碼的,不僅如此,DNA的解讀方法也完全一致,這被稱為「中心法則」。DNA轉錄為RNA,RNA再翻譯為蛋白質,這個過程中每三個DNA鹼基對應的蛋白質都是一樣的,從最微小的細菌到最巨大的藍鯨無一例外。
這其實是一個非常神奇的事情,我們從來沒有想過要聽懂猴子的語言,或是和羌螂吃同一種食物,但是我們的遺傳密碼是完全一致的卻讓現代生物科技可以做到一些非常厲害的操作,比如轉基因。
現在I型糖尿病患者使用的胰島素是細菌分泌的——大腸桿菌,生物學家將人類合成胰島素的基因轉入了大腸桿菌之中,於是這些小東西就組成了一塊微縮的牧場,只要提供足夠的營養,它們就源源不斷地分泌著胰島素。
也就是說,以DNA為遺傳密碼的生命形式在最初的誕生之所,海底的鹼性火山熱泉中佔據了絕對優勢,力壓所有其它可能的生命形式,完全佔領了地球。
那麼可以想見,在如今的地球上,無論條件有多麼合適,都不會演化出一種新的生命形式,因為有機分子與能量源是一定的,只要是存在適合生命誕生條件的地方,就一定會被已存在的生命所佔領。譬如海底火山熱泉,雖然在極黑極深的幽秘之處,但其中的生態豐富度不亞於亞馬孫的熱帶雨林。
當然如果要問生命最頑強,最無孔不入的形式,還得數細菌,它們也是中心直接消滅任何有可能再次成為生命可能性的元兇,或許在漫長的38億年中,有機會組合成生命的有機分子曾在熱泉處多次出現,但是最終都被細菌蠶食了。
生命出現其實是必然
那麼如果所有生命都突然原地分解了的話,還有沒有可能產生新的生命呢?是有的,這並不是一件特別難的事情,根據研究生命已經在地球上出現了約38億年,而地球從46億年前從宇宙塵埃開始凝結起,直到大約38億年前清空了軌道上的所有巖石與塵埃,表面冷卻下來才形成了最原始的巖石圈、水圈、大氣圈。
這也就是說,地球從剛進入可以誕生生命的氣候開始,就出現了生命,生命幾乎是與地球同壽的,所以在合適的條件下,生命的出現可以認為是一種必然。如今的地球環境比原始地球要更適宜,所以幾乎可以肯定地認為,生命一定會再次出現。
複雜生命的誕生很困難
可是這並不是什麼特大好消息,也不意味著一切都可以從頭再來,要知道生命的誕生是必然的,但複雜生命的誕生卻比生命本身的誕生要難得多,因為在生命漫長的歷史中,簡單生命向複雜生命的躍升同樣只出現過一次,那是在細菌佔領地球長達25億年之久後,距今約13億年的時候,一隻古菌因為某個極少見的偶然吞噬了一枚細菌,本來古菌就沒有吃細菌的習性,而更奇怪的是,這枚細菌並沒有被消化掉,而是在古菌體內定居了下來。
其實這枚細菌我們都很熟悉,它現在叫「線粒體」。而這枚細菌與古菌的美妙組合正是現在地球上所有複雜生命的祖先——元初的真核細胞。
是的,細菌與古菌(這名字是一個誤會,它們並不比細菌更古老,只是相對少見而已)在地球上已經默默存在了38億年之久,但是元初的真核細胞僅僅出現了一次。更要命的是,在前25億年中,細菌與古菌從來沒有向複雜發展的任何跡象,雖然它們幹了不少驚人的壯舉,比如改變了地球大氣成分,但一直都是那麼簡單,無論繁殖多少代都幾乎沒有什麼變化。
所以如果地球再次誕生了生命,也只可能是一個枯燥,無聊的細菌世界,太陽給地球上的生命只留下了10億年的時間,這幾乎可以宣告複雜生命完全沒有機會出現。
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