生命起源於海洋?也許我們都被騙了,火山和石縫才是生命的搖籃

2020-10-11 靈犀雜談

生命的起源是什麼?自人類誕生以來我們的先輩就開始孜孜不倦的研究這個問題。上帝造世、女媧造人都無不閃耀著人類非凡的智慧。然而,隨著人文主義的發展,人們也越來越不滿足於用神來解釋世界。那麼打破神創論的突破口又在何方呢?

突破神的枷鎖

加拉帕克斯群島兀立於蒼茫的太平洋上,13個小島和19個島礁上遍布遍布著無數怪誕詭奇的生物,鼻子噴水的鬣蜥,身如磐石的巨龜…無不讓人震蕩心弦。巴拿馬主教形容島上的生物簡直猶如來著地獄一般,然而正是這些生物幫助人類解開了神創論的束縛。1865年,26歲的查爾斯•達爾文來到了加拉帕克斯群島,並在這錯綜複雜的表面現象下發現了進化的蛛絲馬跡。經歷了二十多年的研究和取證,達爾文最終發表了震驚世界的進化論。

理論無比精彩,推理無比精美,一經推出很快便被奉為圭臬。一時間小島也名聲大噪,引來無數科學家前來考察研究。

人類降臨異世界

根據進化論的原理,生命既然是進化而來,就必有源頭。說來也巧,這個源頭還要從這座神奇的島嶼說起,上世紀七十年代人們發現小島周圍的海溝裡終年噴湧著溫暖的海流,為了考察海底的地質情況,研究溫暖海流的成因。1977年,美國科學家決定乘坐「阿爾文」號探測器,向海溝深處進發。隨著探測器的深入,淺海的富饒景象蕩然無存,四下漆黑一片,死氣沉沉。

然而當探測器到達大約海底2500米處時,眼前的景象讓所有科學家震驚。一個個摩天大樓般的黑煙囪不停的噴湧著「黑煙」,黑煙囪周圍則遍布著森森蟲管,巨大的海底蠕蟲如同猩紅的觸手伴隨著微弱的海流以我等難以想像的姿態浮動。

而穿梭在這些蟲管之中的則是各種形態駭人聽聞的水族,種類之多,不輸淺海的任何一片淺灘和珊瑚礁。

科學家自然沒有放過這次千載難逢的機會,在離開時帶走了一些黑煙囪的巖石樣本。

巖壁,劍指生命科學的本源

在對巖壁的研究中,科學家發現這種物質與人類之前發現的任何物質都有所不同,這是一種由灼熱噴發物在海水中迅速降溫而形成的一種疏鬆物質,其中遍布著大約100微米的細小石縫。而這些石縫的大小恰恰相當於一個細胞。

敏銳的科學家立刻意識到了這其中的微妙之處,在多次研究取證,和新的化石資料佐證下,一個關於生命起源宏偉藍圖漸漸浮現在科學家的眼前。

在四十多億年前的蠻荒世界,海洋佔據了地球上幾乎所有的位置。而海面之下,如定海神針般的黑煙囪瘋狂的噴湧著灼熱的金屬硫化物。這些物質與二氧化碳和水發生作用,在一些火山噴發物的催化下形成了最初的有機物。

生命理論破舊迎新

產生有機物並不稀奇,在當時的,很多假說同樣可以解釋有機物的生成,其中最為知名的是斯坦利•米勒(Stanley Lioyd Miller)博士提出的生命起源於海洋的原始湯理論。

米勒博士認為作為太陽系混沌初開的產物,木星和地球的原始大氣很可能相差無幾。於是博士將木星大氣的主要成分連同水一起封鎖在玻璃罩中,並在其中人工模擬閃電和火山活動,很快這瓶死氣沉沉的液體中出現了有機物。於是博士認為正是這億萬年的時間,使得這些有機物逐漸形成了最初的生命。理論雖然看似無懈可擊,但是其中卻隱藏著一個最顯而易見的問題。

那就是有機物並不會自發形成生命,就像是你將一瓶飲料放在那裡,即便等上四十億年也不會自發形成生命。生命要想出現就必須有某種力量來束縛住那足以毀滅一切的商增。而這個電影大師諾瀾幻想中的橋段卻被四十多億年前的海底黑煙囪做到了。

火山巖壁的饋贈

那麼,黑煙囪的這種能量又從何而來呢?學過化學的朋友相比對酸鹼中和的反應一定不陌生,酸鹼中和會釋放大量的能量,但一般不會生成有機物。然而倘若加上一層細密的火山巖壁,那麼事情就變得微妙起來了。就如同大火泛濫則為火災,而火的有序燃燒則為燃料。由於火山的噴發物顯鹼性而深海的海水顯酸性,在火山巖壁和噴發物中鐵,硫等作為催化劑,巖壁最終馴服了桀驁不馴的酸鹼中和反應,使得酸鹼中和反應得以有序進行。

事實上,雖然如今的生物已經今非昔比,但在底層的配置上,獲得能量的核心反應「三羧酸循環」依然是這種被馴服的酸鹼中和反應。

能量的問題解決了,然而,還有一個重要的問題沒有解決,那就是溫度。任何化學反應都需要有合適的溫度才能高效運行,過冷或過熱都無法形成生命。好在,火山巖壁又一次移走了擋在生命面前的絆腳石。火山的噴發會帶來巨大的熱量,而深海的海水卻往往低於零度。火山巖壁則正好被夾在冰與火之間,可以想像在巖壁中間自然有一些位置的溫度正好適合生命的誕生。

RNA降生

萬事俱備,只欠東風。很快,東風來了。在漫無目的的大分子合成中,巖石孔隙合成了一種極為特殊的分子—RNA。

RNA不僅是遺產信息的載體,同樣也是良好的催化劑,而更為特殊的是RNA還有著無限複製自身的能力。

從此RNA開始貪婪的掠奪周圍的分子和成自身。在這個過程中一些分子發生複製錯誤從而形成了最早的變異。隨著遺傳和變異的歸位,演化的齒輪逐漸開啟,生命也開啟了全新的徵途。

很快這些巖石孔隙馴服了越來越多的大分子,從丙酮酸到ATP再到NADPH一種又一種的大分子被納入了生命的版圖,巖石孔隙的活動也變的越來越有序。最後,化學性質更為穩定的DNA取代RNA成為了遺傳信息,催化性質更好的蛋白質被賦予了催化和構建生命的職責。

而RNA則簡明扼要的操控著生命中最為重要的過程。

最偉大的邂逅

就這樣,比較完備的生命從石縫中誕生了。然而當時我們的祖先露卡還並沒有獲得自由,他們依然被困在那紅蓮地獄中,那生命的搖籃中。倘若有一天那座火山停止噴湧或是在狂暴的噴湧中崩塌,那麼生命的大業就將中道崩殂。

天不生脂質,萬古如長夜。但好在,在那最為特殊的結點,生命和脂質相遇了。由於脂質一端親水一端疏水,使得它們得以很自然的附著在石縫的表面。想必大家都已經猜到了,這層脂質便是最早的細胞膜。

不知又過了多少年,伴隨著那陰暗海底的一聲巨響。如同新生兒呱呱墜地一般,生命獲得了自由。細菌域,真菌域,古菌域,動物,植物,真菌。這江山如畫,一時多少豪傑,而且這一切的起點正是那個大約100微米的小石縫。

這石縫中億萬年的臥薪嘗膽,但見它,蟄龍雲中起,扶搖而上九萬裡。

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