生命是如何起源?大自然究竟有什麼魔力創造生命

2020-11-08 你的美好大學生活

地球上的生命由來已久,但生命到底是如何開始?為什麼在地球上有人認為地球上的生命來自隕石,還有人認為來自早期地球的熱泉。一九五三年,一位科學家的觀點震驚了世界,他認為生命起源於原湯,他的理論正確嗎?

大約在四十五億年前,一塊火星大小的石頭撞擊了地球,將融化的巖石送入了地球軌道。一個月後,這些巖石粘合在一起,形成了我們的月球。


不久後大量隕石墜落在地球上,隕石中有大量含水礦石,撞擊後釋放出水分,形成了早期地球上的海洋,這些水分為早期地球生物提供了生存要素。


由於礦石中含有水分,因此我們認為在墜落在地球上的隕石中也存在生命或構成生命的要素。隕石上並沒有生命,但其上面的氣味和地球上的有機物非常相似。科學家們用高倍顯微鏡觀察發現這些隕石上覆蓋著胺基酸,胺基酸是一種碳分子,是構成所有生命的基礎物質。



這些分子是在什麼環境下生成的呢?他們會進化成生命有機體嗎?

在生命誕生前,地球大氣中沒有氧氣和臭氧層,只有氨氣、甲烷、水蒸氣和氫氣,以及熱氣體摩擦後發出的閃電。



液態水是生命之源,其道理非常簡單,分子需要相互碰撞才能產生化學反應,而水是很好的溶液,能夠溶解很多物體,將物體放入水中後,它們偶爾會相互碰撞,或許還可能發生化學反應。

原湯是生物出現以前,地球上流淌的化學粘性物質,它生成的電火花分離了氣體中的化學鍵,最終這些化學鍵重新結合,生成了氰化氫和胺基酸。



胺基酸是最小的分子,也是構成生命的基本要素,胺基酸結合在一起就形成了生物體內的所有蛋白質。以人為例,每個人的個體內都有二十種相同的胺基酸。

最初大多數人認為早期地球上存在甲烷、氨氣和氫氣,但由於太陽紫外線的照射,甲烷和氨氣不可能大量存在。




那麼胺基酸是如何合成的呢?科學家們認為四十四億年前,由於火山爆發,地球上形成了最早的陸地。例如今天的夏威夷火山島形成了自身獨特的小氣候。火山爆發時火山口就會噴出甲烷、氨氣、氫氣和水蒸氣,這些氣體和灰塵在空氣中發生摩擦,引起閃電,在陽光照射前,閃電會轟擊這些氣體。



這些氣體很快就會發生變化,可以說這些火山島就像一座座小型化工廠。儘管大氣層中沒有甲烷和氨氣,但大氣層的體積並沒有減少。因為火山島能夠合成成噸的胺基酸。

由此我們可以推測,只要環境適合,這樣的實驗場景在任何地方都可能發生,包括太陽系中其他行星、宇宙中其他地方。因此這種化合物可能在宇宙中並不少見,只要有液態水,在太陽系中就完全有可能出現這種生命化學現象。



但迄今為止,只有地球上有生命。然而即使胺基酸是在地球早期火山口附近合成的,這也並不能解釋胺基酸是如何最終形成生命有機體的。今天生命有機體主要是通過複雜的分子脫氧核糖核酸形成的,我們稱之為DNA。

在古代火山腳下、在原湯中,可能有些早期核糖核酸開始自我聚合,然後幫助胺基酸合成,如果沒有自我聚合的能力,就不會出現生命形式。


達爾文認為生命可能始於溫暖的小水塘中,但另一些人覺得應該是熾熱的小水坑。因為早期地球上到處都是火山口,非常炎熱,溫度常常高達七十到八十攝氏度。七十到八十攝氏度相當於一百六十到一百七十五華氏度,如果溫度再升高一點,分子就會瓦解,如果再降低一點,分子就不會有任何反應。因此這個熾熱、小巧的水坑是化學反應的理想之地。



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