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      生命的起源與進(jìn)化,生命起源就是進(jìn)化的秘密

      03-03 互聯(lián)網(wǎng) 未知 投稿

      生命到底是怎樣起源的呢?

      神學(xué)家認為,生命是最大的奇跡,人類(lèi)生命是上帝的宇宙總計劃中的最高成就。對科學(xué)家來(lái)說(shuō),生命是自然界中最令人驚訝的現象。一百年前,生命系統的起源及演化問(wèn)題成了科學(xué)和宗教有史以來(lái)最大的沖突。達爾文的進(jìn)化論動(dòng)搖了基督教教義的基礎。而且,自哥白尼把太陽(yáng)放在了太陽(yáng)系的中心以來(lái),進(jìn)化論又一次使普通百姓感受到了科學(xué)分析的深遠影響??茖W(xué)看來(lái)好像能夠整個(gè)地改變人類(lèi)對自己、以及對人與宇宙的關(guān)系的看法。什么是生命?對物理學(xué)家來(lái)說(shuō),生命系統有兩個(gè)與眾不同的特征,一是其復雜,二是其組織,即便是單細胞生物,雖然原始,卻顯示出任何人工制品所無(wú)法比擬的復雜和精巧。例如,我們可以看看一個(gè)低級的細菌。仔細觀(guān)察就會(huì )發(fā)現,它身上有復雜的功能和形態(tài)的網(wǎng)絡(luò )。這細菌可以用多種多樣的方式與其環(huán)境相互作用,它可以四處活動(dòng),攻擊敵人,接近或逃避某些外部刺激,以一種有控制的方式交換物質(zhì)。其體內的情況像是一個(gè)井井有條的大城市。負責進(jìn)行控制的是細胞核,其中包含著(zhù)遺傳“密碼”,就是使這細菌得以進(jìn)行繁殖的全套化學(xué)指令??刂撇⒆笥疫@細菌的一切行為的化學(xué)結構是由多達上百萬(wàn)原子組成的分子。這上百萬(wàn)的原子是以復雜的、高度特殊的方式組成起來(lái)的。就生命的化學(xué)基礎而言,最重要的是核酸分子,即大名鼎鼎的“雙螺旋”形狀的RNA和DNA(核糖核酸和脫氧核糖核酸)。一個(gè)生物學(xué)上的生物體是由完全平常的原子組成的??吹竭@一點(diǎn)是重要的。不錯,生物體的部分代謝功能是從其環(huán)境中獲得新的物質(zhì),并排泄變了質(zhì)的或用不著(zhù)的物質(zhì)?;罴毎锏囊粋€(gè)碳原子、氫原子、氧原子、硫原子,與細胞外的原子沒(méi)什么兩樣。這些原子不停地在一切生物體中進(jìn)進(jìn)出出。那么,生命顯然不能歸結為生物體的構成成分的特性。生命是一種累加現象,像是重量。盡管我們不能懷疑一只貓或一棵天竺葵是活的,然而,假如我們想尋找一種跡象,說(shuō)明一個(gè)單個(gè)的“貓原子”或“天竺葵”原子是活的,那我們就得白費力氣。這有時(shí)看上去是矛盾的。一些無(wú)生命的原子湊到一起怎么就成了有生命的了?有些人認為,不可能從無(wú)生命中創(chuàng )造出生命,因此一切活物中必有某種添加的非物質(zhì)成分,一種生命力,或者說(shuō)是精髓,其本源來(lái)自上帝。這就是古老的活力論學(xué)說(shuō)。經(jīng)常用來(lái)支持活力論的一個(gè)論點(diǎn)與行為問(wèn)題有關(guān)?;钗锏囊粋€(gè)顯著(zhù)的特征是,它們的行為看上去都有某種目的性,好像是指向一個(gè)具體的目的。這種目的性在較高級的生命形式中最為明顯。不過(guò),一個(gè)細菌也能表現它在努力達到某些基本的目的,如取食。在18世紀70年代,盧奇·加爾凡尼發(fā)現,用一對金屬棒觸動(dòng)青蛙的腿,青蛙腿的肌肉便會(huì )抽動(dòng)。于是,他得出結論說(shuō),這種“動(dòng)物電流”就是那神秘的生命精髓在起作用。的確,那種認為電流與生命力有說(shuō)不明白的聯(lián)系的看法,隨著(zhù)法蘭肯斯坦的故事而一代又一代的傳下來(lái)。法蘭肯斯坦是一個(gè)人造怪物,在一臺電氣裝置噼叭響著(zhù)放電時(shí)活了起來(lái)。在這些年里,有一些所謂超自然現象的研究者聲稱(chēng),他們曾以一種相當玄妙的方式把通靈能力與先進(jìn)技術(shù)結合起來(lái),直接探測到了那神秘的生命力。有人出示了一些模糊的照片,上面顯示出一些從各種活物身上(其中有人的手指)發(fā)出的霧狀、絲狀射線(xiàn)或光斑。不幸的是,很難找到任何真正的科學(xué)證據來(lái)證明這些關(guān)于生命力的猜想。顯然,那種假想的生命力將其自身顯現出來(lái)的唯一途徑是通過(guò)生命;生物顯示生命力,非生物則不顯示生命力。但這樣一來(lái),便把生命力弄成一個(gè)詞語(yǔ)了,它就不再是關(guān)于生命的解釋了。我們若說(shuō)一個(gè)人,或一條魚(yú),或一棵樹(shù)有生命力,這話(huà)是什么意思呢?意思不過(guò)是說(shuō)這人,這魚(yú),這樹(shù)是活的。至于在含糊而神秘的“實(shí)驗”中所顯示的生命力,因這些實(shí)驗不可重復,所以這些實(shí)驗及實(shí)驗結果聲名狼藉,顯然很容易被指控為欺騙,于是很少有哪個(gè)專(zhuān)業(yè)科學(xué)家把它當真。乞靈于某種生命力來(lái)解釋生命的人犯了一個(gè)錯誤。這錯誤就是忽視了這一事實(shí):由多個(gè)部分構成的一個(gè)系統可能在整體上會(huì )有一些其單個(gè)部分所沒(méi)有的性質(zhì),或有一些放在單個(gè)部分上便無(wú)意義的性質(zhì)?,F在再來(lái)舉一個(gè)例子。報紙上有一張由眾多的小點(diǎn)組成的人臉照片。若是只看一個(gè)個(gè)的小點(diǎn),看得再仔細也看不出一張大臉。只有把報紙拿開(kāi)一些,較為粗略地把眾多的小點(diǎn)看成是一個(gè)整體,而只有整體地看才能看出人臉的形象來(lái)。這形象不是眾多小點(diǎn)本身的一種性質(zhì),而是小點(diǎn)集體的性質(zhì)。人臉是在圖形里,而不是在組成圖形的一個(gè)個(gè)小點(diǎn)里。同樣,生命的奧秘也不在原子里,而在原子的締合模式里,其模式即其組合方式。就是說(shuō),生命的奧秘在于DNA和RNA之類(lèi)的分子結構所包含的信息之中。一旦了解了整體現象的存在,也就用不著(zhù)去尋找什么“生命力”了。原子用不著(zhù)被“激活”才能產(chǎn)生生命現象。只要將原子以那種合適的復雜方式進(jìn)行安排,就會(huì )出現生命。我們現在正在討論的東西有時(shí)被稱(chēng)作“整體論”對“還原論”。過(guò)去的三個(gè)世紀以來(lái),西方科學(xué)思想的主要傾向是還原論。的確,“分析”這個(gè)詞在最廣泛的范圍中被使用,這種情況也清楚地顯明,科學(xué)家習慣上是毫無(wú)懷疑地把一個(gè)問(wèn)題拿來(lái)進(jìn)行分解,然后再解決它的。但是,有些問(wèn)題(如鋼絲鋸)只能通過(guò)綜合才能解決。它們在性質(zhì)上是綜合或“整體的”。一幅鋼絲鋸的圖畫(huà),就像報紙上由眾多小點(diǎn)組成的人臉圖像一樣,只能在更高一層的結構層面上才能夠看得出來(lái),單憑一個(gè)個(gè)的鋸齒是看不出鋸來(lái)的。這就是說(shuō),其整體大于其部分的總合。在19世紀的物理學(xué)中,以及在發(fā)展物質(zhì)的原子理論的過(guò)程中,科學(xué)的還原論被認真地提了出來(lái)。近來(lái),生物學(xué)家們沿著(zhù)還原論的思路,在闡明生命的分子基礎方面取得了許多重大的成就。這些領(lǐng)先的進(jìn)展鼓勵了人們在學(xué)問(wèn)的許多其他領(lǐng)域也采取還原論的思路。然而,因到處運用還原論而引起的惡果,已招致了尖銳的批評,作家阿瑟.柯斯特勒說(shuō),還原論的看法否定在盲目的力量的相互作用中有價(jià)值觀(guān)、意義和目的的地位,因而這種看法將其陰影投到了科學(xué)的界限之外,影響到我們整個(gè)文化的甚至政治的氣候。許多批評者說(shuō),試圖把活的生物體解釋成不過(guò)是因偶然事件而胡亂結合起來(lái)的一堆堆無(wú)意義的原子,這嚴重地貶損了我們的存在價(jià)值。就有生命的系統而言,沒(méi)有誰(shuí)否認一生物體是由原子集合而成的。錯誤的觀(guān)念是把生物體只當作是原子的集合而已。把生物體說(shuō)成不過(guò)是原子的集合而已,這種說(shuō)法是可笑的,其可笑程度正如把貝多芬的交響樂(lè )曲說(shuō)成不過(guò)是音符的集合而已,或把狄更斯的某本小說(shuō)說(shuō)成不過(guò)是詞語(yǔ)的集合而已。生命的特性、一首樂(lè )曲的主題、一部小說(shuō)的情節,是所謂的顯現性的。其性質(zhì)只有在整體結構層面上才能顯現出來(lái),而在部分層面上則是無(wú)意義的。部分的描述與整體的描述并不矛盾,二者是互補的,并且在其自身的層面上是正確的(假如我們仔細看看量子論,我們就會(huì )再次遇到一個(gè)系統有兩個(gè)不同的、互補的描述的概念)。很多相信宗教的人都準備承認,生命一旦出現在地球上,其后來(lái)的繁衍與發(fā)展,就可以用物理和化學(xué)定律結合達爾文的進(jìn)化給以完滿(mǎn)的解釋。例如,生物體的生殖,就是DNA螺旋體對自己進(jìn)行化學(xué)復制。

      生命的起源與進(jìn)化,生命起源就是進(jìn)化的秘密

      生命很難定義,但一般具有如下特征:其內是在宇宙發(fā)展變化過(guò)程中自然出現的存在一定的自我生長(cháng)、繁衍、感覺(jué)、意識、意志、進(jìn)化、互動(dòng)等豐富可能的一類(lèi)現象,其外也可以包括生化反應產(chǎn)生的能夠自我復制的氨基酸結構。

      地球是迄今為止唯一確定有生命存在的星球。水是生命出現的基礎,而有機物的出現則是生命出現的關(guān)鍵。那么,最早的有機物如何出現就是探索生命起源的關(guān)鍵。

      從地球的形成來(lái)看,地球上最早的有機物來(lái)源存在諸多的可能性,但地球的起源過(guò)于古老,其演化過(guò)程過(guò)于漫長(cháng)且復雜,難以回溯,因此,有機物起源存在與各種假說(shuō)中,歸結起來(lái),可以分為兩大類(lèi)。

        一類(lèi)是地表起源說(shuō),認為在地球形成以后若干年的原始地球表面起源的,其中以“化學(xué)起源說(shuō)”最具代表性,有機物中的主要元素C、H、O、N、P等均為地球上常見(jiàn)的元素,而最簡(jiǎn)單的有機物甲烷(分子式CH4)僅涉及兩種元素,因此有機物是完全可能在地球上合成的?!盎瘜W(xué)起源說(shuō)”的內部觀(guān)點(diǎn)很多,特別是在生命起源的途徑或方式上各家有著(zhù)很大的分歧。

        另一類(lèi)就是地外起源說(shuō),認為地球上的有機物來(lái)源于外太空,在地球形成早期,地外星球頻繁造訪(fǎng),有機物通過(guò)隕石來(lái)到地球,而地球的演變正好有適合其自身復制的條件以及水,這些有機物就在地球上自我復制,并在特定條件下增殖,變大而逐漸形成了多糖、脂肪、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子物質(zhì),進(jìn)一步的進(jìn)化產(chǎn)生了生命。而有的假說(shuō)則干脆認為,是隕石將最原始的地外宇宙生命物質(zhì)帶到地球上發(fā)展而來(lái)。

        當生命的基本形態(tài)出現,其代謝和繁殖的出現才標志著(zhù)生命的真正形成。因此,在具備的基本的物質(zhì)條件后,支撐生命的基本能量形式成為生命起源的關(guān)鍵,高溫起源學(xué)說(shuō)得到廣泛的認可。深海研究的進(jìn)展似乎印證了這一觀(guān)點(diǎn),如在海底熱液環(huán)境中存在著(zhù)密集的包括古細菌、嗜熱細菌、管狀蠕蟲(chóng)、蛤類(lèi)、貽貝類(lèi)、雙殼類(lèi)、腹足綱的軟體動(dòng)物、甲殼類(lèi)、節肢動(dòng)物的蝦類(lèi)和蟹類(lèi)、須腕動(dòng)物、棘皮動(dòng)物、環(huán)節動(dòng)物、脊索動(dòng)物、脊椎動(dòng)物魚(yú)類(lèi)等在內的豐富多樣的生物群落。所有這些動(dòng)物維持生命所需的最初能源不是依靠陽(yáng)光的光合作用而是深海熱泉噴出的硫化物化學(xué)自養細菌利用氧化熱液中的硫化物如所得到能量去還原而制造有機物其他動(dòng)物都是依靠細菌還原噴口熱液中的硫化氫作為原始能量來(lái)源,而這一環(huán)境與地球早期火山頻發(fā)存在較大的相似之處,因此,高溫起源說(shuō)得到了很多學(xué)者的認可。

      生命的起源與進(jìn)化,生命起源就是進(jìn)化的秘密

      海底黑煙囪

        迄今為止,生命的起源可以描述成:在40億年前的地球上,由無(wú)機分子合成的有機小分子,聚集在熱泉口或者火山口附近的熱水中,通過(guò)聚合反應,形成了生物的大分子,這些大分子進(jìn)行自我復制,自我選擇,進(jìn)而通過(guò)分子的自我組織,并復制和變異,從而形成核酸和活性蛋白質(zhì),同時(shí)分隔結構同步產(chǎn)生,最后在基因控制下的代謝反應,為基因的復制和蛋白質(zhì)的合成提供能量,這樣一個(gè)由生物膜包裹著(zhù)的具有能自我復制的原始細胞,就在地球上產(chǎn)生了。這個(gè)原始細胞可能是異養的,或者是化學(xué)自養的,可能類(lèi)似于現代生物在熱泉附近的嗜熱古細菌。這個(gè)短短的描述,就把生命起源的過(guò)程基本上描述了。但它有四個(gè)無(wú)法逾越的鴻溝,一個(gè)是自我選擇,因為組成生物大分子或者RNA、DNA,這些分子都是非常有限的幾種分子。在無(wú)機條件下,或者在閃電情況下、或者在熱水中,它形成很多這樣的分子,這些分子怎么自我選擇,合成DNA、RNA,把其他的大分子拋棄掉,這個(gè)過(guò)程我們并不知道。第二個(gè)是自我復制,DNA、RNA它自己能夠復制,能夠為下一代遺傳下去,這個(gè)過(guò)程我們也并不知道。第三個(gè)是分隔結構,就是細胞膜或者細胞內部的膜結構,這個(gè)過(guò)程我們也不是很清楚它是怎么形成的?像磷脂、精細的生物結構怎么形成的,我們也并不是很清楚。另外一個(gè)是新陳代謝的問(wèn)題,先是吸收外面的能量,這個(gè)過(guò)程我們并沒(méi)有解決,但不管怎樣這種熱泉中生命起源的假說(shuō),確實(shí)有很多有利證據的支持,特別是近年來(lái),取得了一系列最重要的進(jìn)展。

      生命的起源與進(jìn)化,生命起源就是進(jìn)化的秘密

      原始細菌

         大約億年前,細胞發(fā)展出了細胞核。細胞核有一層薄膜保護,從而保護了細胞的遺傳物質(zhì)基因。一直到億年前,在地球生命早期的多億年中,生命的基本形式是微小的單細胞生物。?第一個(gè)多細胞生物出現。此時(shí),所有的生物仍然只存在于海洋中。  

      生命的起源與進(jìn)化,生命起源就是進(jìn)化的秘密

      深海海綿

      大約億年前,生物開(kāi)始登陸,植物、昆蟲(chóng)、脊椎動(dòng)物等開(kāi)始在陸地上繁殖。生物終于在地球的所有環(huán)境,包括陸地、海洋,赤道、兩極,高山、峽谷,潮間帶、深海,熱液、冷泉等,繁衍開(kāi)來(lái),形成了五彩繽紛的生命世界。

        地球生命的起源不可能只是孤立的自然事件,也不可能只是起因于地球形成數億年后原始地表或地外某種單純因素的作用如原始海洋中的化學(xué)進(jìn)化或宇宙生命種子的巧然輸入,而是與非生命物質(zhì)、前生命有機物的起源與演化密切聯(lián)系在一起,是地球形成過(guò)程中,天、地、生等多因素綜合作用的結果。

        無(wú)論生命是如何起源的,地球本身的演化歷史和條件,使得生命的發(fā)生對于地球來(lái)說(shuō)是一個(gè)必然事件,但對于浩瀚的宇宙和上百億年的宇宙演化史來(lái)說(shuō),地球生命絕對是一個(gè)偶然事件,是宇宙中的奇跡。是生命使得地球、使得宇宙更奇妙、更美麗,充滿(mǎn)了無(wú)限的可能,使人類(lèi)有了無(wú)限的幻想和遐思。

        地球的條件、地球生物的發(fā)生在宇宙中是奇妙的、偶然的。這說(shuō)明,地外生命甚至地外文明存在的可能性非常小。但宇宙之大超出人類(lèi)的想象,可能性非常小也不是沒(méi)有可能。不論在土衛二或者其他行星、衛星上是否存在生命,人類(lèi)利用各種理論和技術(shù)尋找地外生命和地外文明的腳步不會(huì )停止。這不僅是為了滿(mǎn)足好奇,更是為了人類(lèi)的未來(lái)。 ?

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      太空

      生命到底是怎樣起源的呢?

      組成我們生命的物質(zhì),如肌肉中的碳,骨骼中的鈣,血液中的鐵,DNA(脫氧核糖核酸)中的磷......它們來(lái)自哪里?是如何演化成我們的生命?

      迄今為止,這個(gè)生命起源問(wèn)題存在多種臆測和假說(shuō),爭議不斷,是現代自然科學(xué)正在努力解決的重大課題。

      1859年,隨著(zhù)英國生物學(xué)家查爾斯·達爾文(Charles Robert Darwin)《物種起源》的問(wèn)世,生物科學(xué)發(fā)生了前所未有的大變革,也為人類(lèi)揭示生命起源這一千古之謎帶來(lái)了曙光。這就是現在學(xué)術(shù)界普遍接受的生命起源化學(xué)進(jìn)化論。

      生命的起源要追溯到與生命有關(guān)的元素和化學(xué)分子的起源。因而,生命的起源過(guò)程應從宇宙形成之初開(kāi)始談起。生命的構成元素,如碳、氫、氧、氮、磷、硫、鈣、鐵等,都是來(lái)自138億年前大爆炸之后的演化。

      資料表明,前期生物階段的化學(xué)演化并不局限于地球,在宇宙空間中廣泛存在著(zhù)化學(xué)演化和產(chǎn)物,如氨基酸、嘌呤等形成于星際塵?;蛘咝窃浦?,接著(zhù)在行星表明的一定條件下產(chǎn)生了像多肽、多聚核苷酸等生物高分子。最終在地球上演化成了最原始的生物系統,即具有原始細胞結構的生命。

      一、生命物質(zhì)的來(lái)源

      天文學(xué)研究顯示,地球上所有元素幾乎全部來(lái)自早期恒星的演化,甚至一些有機分子也來(lái)源于遙遠的太空。

      早在1907年,著(zhù)名瑞典化學(xué)家阿累尼烏斯(Svante August Arrhenius)提出,生命的種子在宇宙中廣泛存在,第一批地球生命幾乎肯定來(lái)自天外。到了1968年,科學(xué)家在太空中發(fā)現了星際分子。有的星際分子在適當條件下可以轉化成氨基酸,而氨基酸正是生命的基礎分子。

      到目前為止,天文學(xué)家在星際云中共發(fā)現了100多種分子,而且銀河系中心附近的星云中,還發(fā)現了最簡(jiǎn)單的氨基酸——甘氨酸。

      我們的地球每天接收數噸來(lái)自地外的宇宙物質(zhì),大部分進(jìn)入大氣層后化為灰燼,但是大的隕石會(huì )沖進(jìn)大氣層砸到地球上??茖W(xué)家已經(jīng)在一些碳質(zhì)球粒狀隕石中發(fā)現有豐富的生命物質(zhì),其中就有氨基酸。

      例如,1969年9月28日在澳大利亞發(fā)現的默奇森隕石(Murchison meteorite)中就有超過(guò)12種氨基酸??茖W(xué)家認為,地球上最初生命形成的時(shí)期,正是大量撞擊地球的天體中存在的這些化合物,給地球帶來(lái)了大量的有機物質(zhì),而這些有機物質(zhì)聚集起來(lái)便構成了地球上生命的化學(xué)基礎。

      二、生命起源的模擬實(shí)驗

      研究復雜的生物分子和生命是如何從地球早期僅有簡(jiǎn)單分子的環(huán)境中演化而來(lái)的學(xué)科,目前已被學(xué)界普遍認可,稱(chēng)之為“生命起源化學(xué)”(prebiotic-chemistry)。1953年,美國學(xué)者斯坦利·米勒(Stanley Miller)的實(shí)驗,是生命起源化學(xué)史上標志性的事件。

      米勒的思路是,在實(shí)驗室里模擬地球早期的化學(xué)組成和環(huán)境,論證復雜的分子是否能夠從簡(jiǎn)單的環(huán)境中自發(fā)地生成。他制作了實(shí)驗設備。這個(gè)設備很簡(jiǎn)單,由一些連接在一起的燒瓶和玻璃管構成。

      米勒選擇了四種簡(jiǎn)單的分子作為原料:H2O、CH4、NH3H2(即水、甲烷、氨氣和氫氣)。這些分子結構都非常簡(jiǎn)單,是地球早期的大氣組成成分。米勒在其中一個(gè)燒瓶中加熱水,水蒸汽順著(zhù)導管進(jìn)入另一個(gè)玻璃球器皿中,并在那里和其他三種氣體分子混合。米勒認為閃電很可能提供了起源化學(xué)反應所需要的能量。他在玻璃球器皿中不斷地制造電火花,模擬地球大氣中的閃電。

      令人驚奇的是,經(jīng)過(guò)幾個(gè)星期后,米勒實(shí)驗器皿中的液體就開(kāi)始顯得渾濁。他發(fā)現液體中生成了多種復雜的分子,其中包括在構成生命體中起到關(guān)鍵作用的氨基酸分子(Amino-Acids)。

      米勒實(shí)驗有很多種形式,根據原料的不同和環(huán)境模擬的差異,也會(huì )產(chǎn)生不同的產(chǎn)物。在有些實(shí)驗中,氨基酸甚至聚集在一起形成了蛋白質(zhì)斑點(diǎn)。研究人員稱(chēng)之為類(lèi)蛋白質(zhì)微球,小分子可以通過(guò)微球的邊界進(jìn)入內部,在其中形成更加復雜的分子。而這些復雜分子都不能再次穿過(guò)微球的表面回到環(huán)境中。

      隨著(zhù)時(shí)間的推演,微球會(huì )增大,還有分裂成更多的小斑點(diǎn)。這種分裂還遠遠稱(chēng)不上是生命繁殖,因為其過(guò)程中缺失了最重要的DNA參與的遺傳過(guò)程。但這些實(shí)驗證明無(wú)機分子和簡(jiǎn)單的有機分子完全可以在適宜的環(huán)境中組成生命體需要的復雜構件。

      三、NASA在模擬太空環(huán)境下的實(shí)驗

      米勒實(shí)驗還將模擬環(huán)境改換成了太空。NASA的研究人員曾經(jīng)選取了和米勒一樣的原料:水、氨氣、氫氣和甲烷,而將閃電替換成紫外線(xiàn)照射。實(shí)驗中,這些原料以冰混合物的形式存在,正如很多彗星和小行星上的情景。紫外線(xiàn)照射是為了模擬新生恒星周?chē)目臻g環(huán)境。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的照射之后,冰混合物表面也形成了復雜有機分子構成液滴。研究人員雖然未在液滴中發(fā)現氨基酸或蛋白質(zhì),但這樣的實(shí)驗至少證明了化學(xué)-生命演化的某些步驟是可以在太空中實(shí)現的。

      前面提到的澳大利亞默奇森隕石,研究人員發(fā)現了有機化合物,其中包含了氨基酸。這個(gè)發(fā)現表明,星際物質(zhì)可以從一顆行星傳播到另一顆行星,可以通過(guò)某些機遇播撒到其他地方,包括地球。

      四、生命起源的過(guò)程

      很顯然,米勒模擬實(shí)驗支持了生命物質(zhì)可由非生命物質(zhì)轉化而來(lái)的可能。盡管原料的不同和環(huán)境模擬的差異會(huì )產(chǎn)生不同的產(chǎn)物,但無(wú)論怎樣,生命起源的過(guò)程總體上可以分為三個(gè)階段:

      第一個(gè)階段,從無(wú)機物到有機小分子的過(guò)程。如一氧化碳、二氧化碳、水、氫氣、氨氣、甲烷等,這些東西合成為有機小分子,像氨基酸、嘌呤、核苷酸、高能化合物等物質(zhì)。因為生命的起源是從無(wú)機界到有機界,這個(gè)過(guò)程無(wú)論在什么地方,如海底、熱泉,或者太空中,都是必不可少的。

      第二個(gè)階段,從有機小分子到有機大分子形成的過(guò)程。有機大分子像蛋白質(zhì)、多糖、核酸,因為蛋白質(zhì)是組成生命體的主要物質(zhì),還有多糖、糖類(lèi)都是組成很多細胞的骨架、細胞壁的主要成分,還有核酸,這是遺傳物質(zhì)。所以這個(gè)過(guò)程也是不可或缺的。

      第三個(gè)階段,有機的大分子演化到原始單細胞生命的過(guò)程。一個(gè)原始單細胞,外面有個(gè)膜包裹,里面有遺傳物質(zhì),進(jìn)行新陳代謝的交換。所以生命起源的過(guò)程可以簡(jiǎn)單地分成上述三個(gè)階段。

      迄今為止,生命起源可以描述成:在40億年前的地球上,來(lái)自太空的或者地球固有物質(zhì),由無(wú)機分子合成有機小分子,聚集在熱泉或火山口附近的熱水中,通過(guò)聚合反應,形成了生物的大分子。這些大分子進(jìn)行自我復制、自我選擇,進(jìn)而通過(guò)分子的自我組織,并且復制變異,從而形成核酸和活性蛋白質(zhì),分隔結構也同步產(chǎn)生。

      最后,在基因控制下的代謝反應,為基因的復制和蛋白質(zhì)的合成提供能量。在極其漫長(cháng)的時(shí)間里,這個(gè)生物膜包裹著(zhù)的具有自我復制功能的原始細胞生命,就在地球上產(chǎn)生了。至此,生物學(xué)的演化開(kāi)始了,直到今天地球上產(chǎn)生了無(wú)數復雜生命的形式。

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