地球生命誕生之謎

2020-11-27 新華網客戶端

生命起源說

 

生命是地球上最複雜的一種現象。生命是怎樣起源的?這是一個至今尚未完全解決的科學問題。

1924年,蘇聯著名的生物化學家奧巴林首先提出了比較系統的生命起源說,即團聚體學說。團聚體是蛋白質和核酸的聚合體,它們具有類似膜的結構,並能在酶的作用下發生生成澱粉或聚合核苷酸等反應。

1953年,美國科學家米勒用氫氣、水蒸氣、甲烷、氨等混合氣體模擬遠古大氣進行放電,在冷凝液中發現了胺基酸等含氮小分子。這說明胺基酸等生物小分子有可能在早期地球的陸地上或空中形成,然後隨流水或雨水進入海洋,聚合成蛋白質和核酸。這些聚合體與海洋中的有機物作用,產生膜的結構,最後形成了原始生命。

更可靠的生命起源證據來自化石記錄。化石可以在一定程度上保留生命起源初期的形式,比如原始藻類、細菌類的化石以及沉積學等領域的一些研究。

最早的藻類化石主要是疊層石,形成這些疊層石的藻類可以追溯到距今35億年。古生物學家普經在火山巖石中發現了類似於細菌的絲狀體化石,它們被認為是古細菌的化石,其生存年代大生是35億年前。理論上說,應該有更早的早期生命化石埋藏在地層中,這還有待進一步發現。

 

黃河發現團藻類古生物化石

 

生命與大氣層

 

過去人們一直認為,生命是在原始海洋表面誕生的。然而在生命誕生的時候,大氣中還沒有臭氧層,陽光中強烈的紫外線可以直接照射到地球表面,稚嫩的生命如何躲過紫外線的輻射,迄今還是一個謎。

厄瓜多海岸的加拉巴戈群島是達爾文創立進化論的地方。在這裡,研究人員潛入了海底的火山縫,發現在噴出的溫泉附近有大量奇異生物,火山口充滿了紅色的多毛蟲,大螃蟹以細菌為食,高熱產生的化學物質則是細菌的美餐。這個奇特的海底世界不禁使人聯想起,原始生命可能就誕生在海底。

在原始地球上,海底已具備了生命誕生的條件,海底的硫磺、氫氣、甲烷、二氧化碳為生命的誕生提供了物質條件,海底火山爆發產生熱量,為生命的誕生提供了能量,而且厚厚的海水擋住了陽光紫外線對原始生命的傷害。

在美國,科學家從滾燙的熱泥漿中發現了一種叫嗜硫菌的微生物,直徑稍大於千分之一釐米,看起來細菌似乎能自由遊動,實際上這是細菌周圍的水分子在推其運動,電子顯微鏡顯示,這些細菌的細胞不含細胞核,顯得古老而原始。

在北極,科學家們在一些不起眼的巖石中發現了遙遠的過去的生命。顯微鏡下隱約可見的是放大一千多倍的藍綠藻,它們保持著35億年前的本來面貌。藍綠藻的繁盛產生了大量氧氣,這深刻改變了大氣成分,使原始大氣中誕生了臭氧層,擋住了陽光中的紫外線殺手,生命得以在海洋表面繁衍和生息,同時大氣層就像穿在地球身上的厚厚外衣,使照射到地球表面的太陽光不至於散發出去,給生命以溫暖,正是由於大氣層細緻入微的呵護,搖籃裡的生命才得以生存下來。

 

真核生物的細胞分裂方式

 

真核生物的演化過程

 

真核生物是由真核細胞構成的生物,真核細胞的特點是具有細胞核和細胞器。所有真核生物都是由一個細胞(胚或孢子)發育而來的。

關於真核生物的起源,目前被普遍接受的是「內共生學說」,該學說認為,真核生物的直接祖先可能是某種大型的原核生物,它們的體內有由細胞膜內陷而成的內膜系統和原始的微纖維系統,能夠作變形運動和吞噬運動。後來,內膜系統的一部分包圍了染色質,於是形成了最原始的細胞核。內膜系統的其他部分則分別發展為高爾基體、溶酶體等細胞器。 內共生學說在1970年正式提出,目前相關的理論仍在探討中。

本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創 轉載時務請註明出處

 

作者: 科學原理一點通 [責任編輯: 呂芮光]

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