生命起源於「原始湯」?

2021-01-19 六十裡




  現在我們對人類起源、動物起源、植物起源的研究基本比較完善了,但是對原始生命誕生於什麼一直讓科學家難以解釋。因為原始生命起源於38億年前,地球經歷滄海桑田的變化,能夠提供研究意義的化石基本都風化沉積變質了。


   多年來科學家通過不斷的研究,提出了包括「原始湯」起源說、海底熱液起源說、黏土起源說等眾多假說。其中,地球生命起源於海洋一直是科學界的主流看法。



  科學家認為,在距今40億年前後,在地球的海洋中就產生了存在有機分子的「原始湯」,這些有機分子是閃電等能源與原始大氣中的甲烷、氨和氫等發生化學作用而形成的。地球上的所有生物都源自同一個個體,一個38億年至40億年前漂浮在原始湯中的簡單細胞,它有著最基本的細胞結構,是最基本的生命體之一。





  20世紀50年代初,美國科學家米勒令電火花穿過類似原始大氣的一種混合氣體,結果混合氣體中甲烷中的碳有15%發生轉移,形成了水溶性有機小分子,其中包括4種胺基酸和氰化氫、甲醛等,這是形成生命的一些基本物質。這個實驗說明,生命確實可以在原始湯中通過簡單的化學反應產生。

  最早的有機小分子在地球上原始海洋的「原始湯」中產生後,經過長期積累和互相作用,在條件適合的情況下形成有機高分子物質——原始蛋白質分子和核酸分子。它們是構成生物體的最重要的物質。有機高分子在海洋中越積越多,相互作用,構成一個獨立的多分子體系,漂浮在水面上,進而演變成具有原始新陳代謝作用和能夠進行繁殖的原始生命。






  隨著對海底熱液噴口及其生態系統研究的深入,科學家發現深海熱液環境與地球早期的環境非常相似。

  海洋剛形成時,廣泛並劇烈的海底熱液活動導致了地球內部熱量的散發以及大量還原性金屬元素和氣體的產生。(讓小編想起了電影《2012》,不知道是不是那幅景象。)



  因此,那個時候的海洋處於強還原環境,富含還原態的鐵、銅、鋅、鉛、錳等金屬離子,以及甲烷、氫氣和硫化氫等氣體,海水的溫度維持在70℃~100℃。由於光合作用還沒有出現,大氣中幾乎不含氧氣,二氧化碳的含量很高,因而海洋呈酸性。科學家猜想,正是在早期海洋海底熱液噴口周圍,生命開始悄悄地萌芽了。
  此外,科學家根據「分子進化時鐘」的基因測序,勾勒出地球上所有生物的「生命進化樹」。他們發現,位於「進化樹」根部,代表著地球上所有生物「共同祖先」的微生物,絕大多數是從海底熱液環境中分離得到的超嗜熱古菌。它們的平均最佳生長溫度超過80℃,能夠利用熱液噴口周圍環境中的各種無機化學反應所釋放出來的能量維繫自身的生命活動,進而支撐整個生態系統的繁榮。這些微生物完全能夠適應古代海洋苛刻的環境條件,是生命起源於海底熱液噴口的核心證據。



   生命起源於什麼?這個問題依然還在吸引著無數的科學家們孜孜不倦的探索。為了解密原始生命的誕生,科學家們將眼光對準了外太空。因為火星、月球等星球可能仍維持著與地球早期生命起源的環境類似的環境。通過研究這些星球的環境或許有助於破解地球生命起源的秘密。





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