地球上最初的生命是怎麼被創造出來的?

2020-12-03 薛丁格的科學

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

一般涉及到「最初的生命」,就需要追尋到地球生命的起源。我們來簡單看下地球生命是如何誕生的。

地球早期環境

在40多億年前,在太陽位置附近有一個跨度為2光年的分子雲。

這些分子雲在引力坍塌的作用下,逐漸匯聚成太陽,而其他的碎片形成了地球內其他星球,地球也是其中之一。

地球形成早期時,是一個巨大的熔融狀態球體,溫度非常高,使得地球內部的水蒸氣汽化跑到了大氣層中,之所以沒有跑太遠,是因為地球引力束縛著它們。

後來,地球逐漸冷卻,這時大量水蒸氣又液化成雨,落在地球上,這場雨就這樣持續了將近百萬年甚至千萬年。

這就是水資源自源說的核心內容。

除了水資源自源說外,還有科學家提出了外源說,既:小行星的撞擊以及彗星的撞擊,為地球帶來了大量水資源。

目前主流學說認為地球水資源是自源說和外源說共同作用的結果。

這些水資源朝著地球低洼處匯聚,逐漸形成了海洋。此時地球上還一片寂靜,沒有任何生命誕生,但此時這些環境為生命的誕生提供了可能。

米勒燒瓶實驗

米勒根據早期地球環境做過一場實驗,他模擬地球早期地球環境,在燒瓶中加入早期地球大氣成分,以及用電擊模擬地球早期雷雨天氣,查看能否合成有機物,尤其是胺基酸,因為胺基酸是組成生命必不可少的物質。

實驗沒多久,米勒就從這些反應後的成分中找到了20多種有機物,其中有大多數是組成生命的基本物質——胺基酸。

後來,這個實驗被人們質疑,這些質疑者提出地球早期大氣成分並不是米勒實驗裡用到的大氣成分,於是他們用新的大氣成分來進行米勒實驗時,結果,他們驚訝的發現,調整後的實驗沉澱物裡,依然找到了胺基酸,米勒實驗經受住了考驗。

米勒實驗的成功讓我們有理由相信地球早期環境裡,可以生成大量胺基酸,畢竟地球環境比米勒的燒瓶大得太多,而地球的歷史也比米勒燒瓶實驗的時間長了很多。

可是,有了胺基酸並不等於有了生命,這就像是有了木材並不等於有了房子一樣。於是科學家們開始尋找「從胺基酸到生命」的過程。

海底熱泉口假說

米勒實驗證明了有機物可以從無機物中誕生,但生命到底是怎麼來的,謎題還沒有揭開,但是科學家很快找到了方向。

首先,我們知道地球早期大氣中沒有氧氣,因此無法形成臭氧層,紫外線可以通過地球大氣穿透到地球表面。

紫外線是高能粒子,一定劑量的紫外線可以打碎生命的DNA,導致生命無法長久地在地球表面生活。然而,海水可以阻隔一部分紫外線,足夠深的海水可以充當生命的搖籃。

但你可能要問了,海洋這麼大,生命是怎麼在海水中誕生的呢?

20世紀70年代,科學家在海底考察時發現,在海底熱泉口附近溫度非常高,大概有300-400攝氏度,而且伴隨著強酸、強鹼等,原本這裡的環境不適宜生物生存,但科學家在海底熱泉口發現了大量的奇異生物,包括體型巨大的海蟹,管蟲,以及牡蠣,貽貝等。

科學家研究後發現,海底熱泉口附近的海水,並不是以「固態、液態、氣態」的形式存在,而是超臨界流體狀態。

而且,由於海底熱泉口持續不斷地從地幔層噴發各種物質,這些物質蓬鬆且多孔,可以作為地球早期生命的天然屏障,充當了細胞膜的作用。

再者,海底熱泉口持續噴發能量,導致海底熱泉口附近的濃度差非常大,早期生命可以利用ATP合成酶,將這些濃度差轉化為能量,供生命生存。

科學家又提出了RNA世界假說,認為是RNA充當著生命的遺傳物質。

這是因為DNA作為遺傳物質雖然更穩定,但要求與蛋白質要同一時期存在,其實這就是先有雞還是先有蛋的問題。而在地球歷史上,這兩者幾乎不可能同時發生。

RNA則不同,RNA作為遺傳物質雖然複製時出錯的概率更高,但RNA自身就充當了遺傳物質與蛋白質的作用,也就是說,RNA既充當了雞的角色,又充當了蛋。因此早期生命很有可能是利用RNA作為遺傳物質。

就這樣,地球早期的生命就在海底熱泉口附近誕生了,但是這裡誕生的生命非常粗糙,沒有細胞膜,沒有線粒體,生命的活動方式也非常簡單,只能固定在海底熱泉口附近的小孔內生存。

但正是它們的出現,才有了後來地球的繁榮複雜生命。

相關焦點

  • 地球最初並沒有生命,那第一個地球生命是怎麼來的?
    提到《進化論》,許多人會下意識地反對,認為該理論最大的缺陷就是無法解釋地球上第一個生命是怎麼誕生的。按照進化論的理論,生命是不斷地改變自己的形態,其中能夠適應環境的則被保留;反之則被淘汰。然而如果地球上根本沒有生命,豈不是意味著現如今所有的生物壓根就不會出現?
  • 假如類似「奧陌陌」的外星天體創造了地球生命,最初原料可能是它
    出品:放牛班的秘密花園(ID:CDXNBN1)作者:Sweetpie責任編輯:Anyi這塊據說是外星科技殘骸的星際來客將我們的好奇心再次拉到外星人、外星文明、外星科技的話題上。與此同時,伴隨著另一項科技發現,引出另一個經典話題:地球生命是如何起源的?
  • 地球上第一個生命怎麼來的?是「神」創造的嗎?還是外星人?
    地球上第一個生命怎麼來的?科學家幾乎完全不知所措,不能給我們準確的答案。他們說的唯一希望是,在尚未演化到微觀階段的另一顆行星上找到生命,並在該這顆行星上設置研究參數。他們說,我們必須掌握火星微生物。因此,隨著改進方法的進步,記錄地球上第一生命的研究也在不斷進步。致力於確定地球上第一生命的條件和性質的科學家們一次又一次地回到六大滅絕事件上,以便他們可以沉浸於從無到有,一遍又一遍的歷史中。他們著眼於1。24億年前的大氧氣滅絕;2。 4.4億年前的奧陶紀滅絕,當時有86%的物種滅絕;3。 3.75億年前的泥盆紀滅絕,其中75%的物種消失了;4。
  • 地球上並沒有生命,那第一個生命是怎麼誕生的?
    提到《進化論》,許多人會下意識地反對,認為該理論最大的缺陷就是無法解釋地球上第一個生命是怎麼誕生的。按照進化論的理論,生命是不斷地改變自己的形態,其中能夠適應環境地則被保留;反之則被淘汰。然而如果地球上根本沒有生命,豈不是意味著現如今所有的生物壓根就不會出現?其實,進化論只適用於解釋生命是怎麼演化的,而不能解釋生命起源的問題。關於生命起源,科學家們已經找到了新的證據。
  • 地球上的生命是怎麼來的?
    不論什麼國家、什麼種族、什麼年代,人是怎麼來的一直都是大家共同關心的話題。達爾文的進化論用無數的事實證據告訴我們,人類是進化來的,那麼我們這樣一個由礦物質元素組成的星球上,生命是如何從非生命的礦物元素中誕生的呢?這就是本文想給大家介紹的話題。
  • 地球可能不是生命最初的起源地
    從太陽系形成到今天,地球從星辰,變成充滿活力的世界,是非常漫長且令人激動的。而地表所發生過,最令人著迷不已的事情之一, 就是生命的出現。太陽系已經有近50億年的歷史了,它最初是以太陽為中心點圍繞的氣體塵埃,最終慢慢形成一個能夠自己產生能量的恆星。
  • 地球上最初的生命來自於星雲中的有機物,這種說法靠譜麼
    不過現在有科學家站出來說我們地球上的生命可能來自於宇宙當中的星雲。所謂星雲,就是在太空當中不斷漂浮的那一圈,一圈的東西。就像是白雲布滿地球一樣,這種星雲也是布遍整個宇宙。在宇宙中所有的星雲都是中空的。每個星雲當中。都會有一個恆星。正是因為這顆恆星所拋出去的物質。才會形成星雲。當然了。星雲也可以將物質聚集起來。
  • 地球上最初的生命是所有生物共同祖先,為什麼不會出現生殖隔離?
    筆者:三體-小遙 在地球38億年的歷史上,智慧生命體存在的時間並不久遠,而全世界200多萬種生物,很大一部分已經經歷了漫長的進化過程。
  • 地球上最初的液態水是如何出現的?
    我們都知道太陽系是由一大團的星際塵埃形成的,那麼地球上最初的水是從哪裡來的?為什麼其他星球上基本都沒有水,唯獨地球上有!如果除去水,地球則就是個豪無規則的形狀。和其他星球相比簡直就是另類!以前科學家認為,水的來源是太空和地球內部。
  • 人類誕生不是巧合,生命竟是被設計出來的,或許宇宙由程式設計師創造
    宜居帶中有三顆行星,金星、地球和火星。這三顆星球中,金星離太陽最近,地表溫度接近460度,天上還會下硫酸雨,其環境明顯不適合生命的誕生。而火星在宜居帶中則離太陽最遠,雖然其地表平均溫度為零下32度,但是火星中沒有氧氣,地表沒有液態水,整個行星上也沒有磁場保護,所以這裡也不適合生命生存。接下來我們看看地球。地球有大氣層,大氣層內氣體的成分和含量正好合適。
  • 地球上的生命是怎樣形成的?地球以外,還有其他形式生命存在嗎?
    人類從誕生至今已經有300多萬年,無論是人類,還是地球上的其他生物,生命的誕生總是充滿了奇蹟。人類到目前為止都沒有發現地球以外的其他生命,這樣的特殊性讓我們不得不的思考:地球上的生命究竟是怎樣形成的?從理論上來說,如果克隆技術完全成熟,那麼克隆出一個完整的人出來也不是不可能的事情。也許終有一天,無論是克隆動物還是複製人類自己,將變得和克隆胡蘿蔔一樣容易。現在又回到了原來那個問題:地球上的生命是如何形成的?
  • 生命的起源,地球上的生命究竟是如何產生的?
    生命的起源,地球上的生命究竟是如何產生的?說到生命的起源,大家對此應該都十分的好奇,因為總是想知道孫敏到底是來源於哪裡,那麼地球上的生命到底是如何產生的呢?今天就讓美一起來看一看吧。水蒸汽與礦物質和氣體產生了化學反應形成了胺基酸和蛋白質,然後蛋白質與其他化學物質結合形成了單細胞細菌,這就是地球上最初的生命。我們知道地球上生物是碳基生物,因此都是以蛋白質構成的。隨著幾億年時間的流逝這些單細胞細菌進化成了複雜的多細胞生物,由低級進化到高級的過程。之後地球上便有了許許多多的生物。
  • 地球上最初生命是什麼?38億年前最古老巖石找到答案
    一些科學家宣稱,在採自格陵蘭Akilia島的巖石中發現了生命的證據,這些巖石的年齡約38億年。1996年,研究者在《自然》(Nature)雜誌上首次報導稱,這些巖石的同位素分析顯示了某些神秘微生物的代謝活動。自此之後,科學界對這些關於最初生命的發現展開了熱烈爭論。澳大利亞西部鯊魚灣世界遺產地的疊層石。
  • 地球上最初沒有人,那麼第一位女性和男性是怎麼誕生的?
    但是最能有說服力的就是生物進化論了,因為這個確實在地球上找到了很多的依據,因為猿猴的很多生活習慣,還有手腳和人類很像。說到人類的誕生,中國也有多的民間傳說的,女媧造人,相傳女媧看到人間的冷清,就用泥巴捏出人類,從此地球就出現了人類。
  • 人類起源之謎:地球上第一個人類是怎麼來的?這裡告訴你答案
    由於人類擁有高級的思維能力,因此對每一種事物都可以進行複雜的思考和想像,因此人類經常思考這樣一個問題:地球上第一個人類到底是如何產生的?地球上第一個人類是怎麼來的這個問題其實涉及到一個非常複雜的、系統性的科學問題,那就是生命起源之謎,如果人類能夠弄清楚生命起源之謎,那麼就可以弄清地球上第一個人是怎麼來的?
  • 生命在地球上如何誕生?
    浩瀚的宇宙中,星雲、塵埃在空間中遊蕩,星球們在軌道上運行,一切都井然有序。但,唯獨有一顆藍色的星球不那麼安分。它偏偏擁有一些與眾不同的東西——生命。要知道,僅僅銀河系就可能有約1000億顆行星,可地球之外的地方卻始終沒有生命的蹤跡。
  • 地球上最初沒有人,那第一位女人和男人是如何誕生的?
    在地球上,任何的一個生命個體都是由上一代生命通過繁殖而誕生,無論是動植物,或者是微生物,還是人類都不例外。人類以及大部分的動植物都是通過有性生殖的方式來繁衍後代,雄性和雌性分別提供一半的基因。如果我們追溯一代又一代的先祖,總會回到第一代。既然人類都是上一代的後代,那麼,第一代又是哪裡來的?
  • 地球上最初沒有人,那第一位女人和男人是如何誕生的?
    在地球上,任何的一個生命個體都是由上一代生命通過繁殖而誕生或者說第一位女性和第一位男性是怎麼誕生的?根據行星形成理論,在45.4億年前,地球通過引力作用從太陽星雲的「邊角料」中誕生。由於不斷經歷太空巖石的碰撞,原始地球非常熱,表面是熔融的狀態。在最初的地球上,不要說人類,就連生命都沒有。但隨著地球的冷卻,水得以凝結成液態,從而形成海洋。由於地球內部活動,再加上小行星、彗星的不斷撞擊,地球海洋中充滿了豐富的化學元素。
  • 物質的宇宙是怎麼創造的?
    所有愛都是從元一中發散出來的。從智能無限的勢能以愛為理則聚集的智能能量獲得動能,這個智能能量就是造物者。造物者得以經驗自己。最初的變貌是自由意志。自由意志尋找焦點。這焦點的第二變貌是創造性的理則——愛。
  • 人類是怎麼被「創造」出來的,人類也能創造智能生命嗎?
    生命的起源是什麼,尤其是人類?直到最近幾個世紀,科學才開始為解決這些問題作出自己的貢獻。神學家相信生命是最偉大的奇蹟,人是「上帝」的宇宙總體計劃的最大成就。「上帝」將無生命物質的分子四處擺動,創造了一個生物,並巧妙地操縱了類人猿的基因結構,從而創造了人類。進化論認為生命是純粹的、自然的物理和化學活動的結果,而人類是長期曲折進化的最終產物。隨著科學的發展。我們能用技術在實驗室裡創造生命嗎?