新生命来源复苏重现——重生键,追寻活跃点的动态轨迹 (新生命起源于什么的形成)


新生命来源复苏重现——重生键与活跃点的动态轨迹探寻

一、引言

生命,这一神秘而伟大的存在,始终让人不禁陷入深沉的思考。
关于新生命的起源,科学家们提出了众多理论,从宇宙起源说到地球自然演化论,都为我们揭示了生命诞生的部分奥秘。
如今,随着科技的进步和研究的深入,一个新概念——重生键与活跃点,逐渐进入了人们的视野。
它们在新生命的形成过程中起着至关重要的作用,促使我们进一步探寻生命的动态轨迹。

二、新生命的起源

要了解新生命的起源,首先要从地球的历史说起。
地球经历了数十亿年的演化,从无机物到有机物的转变,再到生命的诞生,是一个漫长而复杂的过程。
科学家们普遍认为,生命的起源与宇宙中的化学反应、地球上的物理化学条件以及遗传物质的诞生密不可分。
在这一过程中,某种神秘的机制激发了生命的诞生,而重生键与活跃点正是这一机制的关键所在。

三、重生键的概念及其作用

重生键,是新生命形成过程中的一种特殊机制。
它代表着生命体内某种能够激发新生命诞生的能量或因素。
在生命的演化过程中,重生键负责启动和推动生命的复苏和进化。
它的存在使得生命能够在适应环境变化的过程中不断进化,从而诞生新的物种和形态。

四、活跃点的动态轨迹

活跃点,是新生命形成过程中的一个关键概念。
它代表着生命体内能量的集中点,是生命活动和代谢的中心。
活跃点的动态轨迹,描述了生命体内能量的流动和变化。
在新生命的形成过程中,活跃点的运动和变化与新生命的诞生息息相关。
从生命的萌芽到成长,再到繁衍生息,活跃点的动态轨迹始终贯穿其中。

五、重生键与活跃点的关系

重生键与活跃点在生命的形成过程中相互关联、相互作用。
重生键作为激发新生命诞生的能量或因素,为生命提供了源源不断的能量。
而活跃点则是这些能量的集中点和运动中心,它通过动态的变化和流动,推动着生命的成长和进化。
二者共同构成了新生命形成的核心机制,促使生命在适应环境的过程中不断进化和发展。

六、追寻新生命的动态轨迹

要追寻新生命的动态轨迹,我们需要深入研究重生键与活跃点的相互作用机制。
通过现代科技手段,如基因测序、生物信息学等,我们可以更加深入地了解生命的内部机制。
同时,我们还需要关注环境变化对生命的影响,探究环境变化如何影响重生键和活跃点的运动和变化。
通过对这些方面的深入研究,我们可以更加清晰地揭示新生命的动态轨迹。

七、结论

新生命的起源是一个复杂而神秘的过程。
重生键与活跃点作为新生命形成过程中的关键概念,为我们揭示了生命诞生的部分奥秘。
通过对它们的深入研究,我们可以更加清晰地了解新生命的动态轨迹,进一步探索生命的奥秘。
未来,随着科技的进步和研究的发展,我们有望揭示更多关于生命起源和演化的奥秘。

八、展望

未来,我们将继续深入研究重生键与活跃点的相互作用机制,揭示新生命形成的更多细节。
同时,我们还将关注环境变化对生命的影响,探究全球变化如何影响生命的演化和适应。
希望通过这些研究,我们能够更好地了解生命的奥秘,为人类的未来发展提供更多启示和帮助。


生命是怎样形成的?

生命的起源 地球在宇宙中形成以后,开始是没有生命的。 经过了一段漫长的化学演化,就是说大气中的有机元素氢、碳、氮、氧、硫、磷等在自然界各种能源(如闪电、紫外线、宇宙线、火山喷发等等)的作用下,合成有机分子(如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水、硫化氢、氨、磷酸等等)。 这些有机分子进一步合成,变成生物单体(如氨基酸、糖、腺甙和核甙酸等)。 这些生物单体进一步聚合作用变成生物聚合物。 如蛋白质、多糖、核酸等。 这一段过程叫做化学演化。 蛋白质出现后,最简单的生命也随着诞生了。 这是发生在距今大约36亿多年前的一件大事。 从此,地球上就开始有生命了。 生命与非生命物质的最基本区别是:它能从环境中吸收自己生活过程中所需要的物质,排放出自己生活过程中不需要的物质。 这种过程叫做新陈代谢,这是第一个区别。 第二个区别是能繁殖后代。 任何有生命的个体,不管他们的繁殖形式有如何的不同,他们都具有繁殖新个体的本领。 第三个区别是有遗传的能力。 能把上一代生命个体的特性传递给下一代,使下一代的新个体能够与上一代个体具有相同或者大致相同的特性。 这个大致相同的现象最有意义,最值得我们注意。 因为这说明它多少有一点与上一代不一样的特点,这种与上一代不一样的特点叫变异。 这种变异的特性如果能够适应环境而生存,它就会一代又一代地把这种变异的特性加强并成为新个体所固有的特征。 生物体不断地变异,不断地遗传,年长月久,周而复始,具有新特征的新个体也就不断地出现,使生物体不断地由简单变复杂,构成了生物体的系统演化。 地球上早期生命的形态与特性。 地球上最早的生命形态很简单,一个细胞就是一个个体,它没有细胞核,我们叫它为原核生物。 它是靠细胞表面直接吸收周围环境中的养料来维持生活的,这种生活方式我们叫做异养。 当时它们的生活环境是缺乏氧气的,这种喜欢在缺乏氧气的环境中生活的叫做厌氧。 因此最早的原核生物是异养厌氧的。 它的形态最初是圆球形,后来变成椭圆形、弧形、江米条状的杆形进而变成螺旋状以及细长的丝状,等等。 从形态变化的发展方向来看是增加身体与外界接触的表面积和增大自身的体积。 现在生活在地球上的细菌和蓝藻都是属于原核生物。 蓝藻的发生与发展,加速了地球上氧气含量的增加,从20多亿年前开始,不仅水中氧气含量已经很多,而且大气中氧气的含量也已经不少。 细胞核的出现,是生物界演化过程中的重大事件。 原核植物经过15亿多年的演变,原来均匀分散在它的细胞里面的核物质相对地集中以后,外面包裹了一层膜,这层膜叫做核膜。 细胞的核膜把膜内的核物质与膜外的细胞质分开。 细胞里面的细胞核就是这样形成的。 有细胞核的生物我们把它称为真核生物。 从此以后细胞在繁殖分裂时不再是简单的细胞质一分为二,而且里面的细胞核也要一分为二。 真核生物(那时还没有动物,可以说实际上也只是真核植物)大约出现在20亿年前。 性别的出现是在生物界演化过程中的又一个重大的事件,因为性别促进了生物的优生,加速生物向更复杂的方向发展。 因此真核的单细胞植物出现以后没有几亿年就出现了真核多细胞植物。 真核多细胞的植物出现没有多久就出现了植物体的分工,植物体中有一群细胞主要是起着固定植物体的功能,成了固着的器官,也就是现代藻类植物固着器的由来。 从此以后开始出现器官分化,不同功能部分其内部细胞的形态也开始分化。 由此可见,细胞核和性别出现以后,大大地加速了生物本身形态和功能的发展。 生命的起源 关于生命起源的问题,很早就有各种不同的解释。 近几十年来,人们根据现代自然科学的新成 就,对于生命起源的问题进行了综合研究,取得了很大的进展。 根据科学的推算,地球从诞生到现在,大约有46亿年的历史。 早期的地球是炽热的,地球上的一切元素都呈气体状态,那时候是绝对不会有生命存在的。 最初的生命是在地球温度下降以后,在极其漫长的时间内,由非生命物质经过极其复杂的化学过程,一步一步地演变而成的。 目前,这种关于生命起源是通过化学进化过程的说法已经为广大学者所承认,并认为这个化学进化过程可以分为下列四个阶段。 从无机小分子物质生成有机小分子物质 根据推测,生命起源的化学进化过程是在原始地球条件下开始进行的。 当时,地球表面温度已经降低,但内部温度仍然很高,火山活动极为频繁,从火山内部喷出的气体,形成了原始大气(下图)。 一般认为,原始大气的主要成分有甲烷(CH4)、氨 原始地球的想象图 (左)原始大气(右)有机物形成 (NH3)、水蒸气(H2O)、氢(H2),此外还有硫化氢(H2S)和氰化氢(HCN)。 这些气体在大自然不断产生的宇宙射线、紫外线、闪电等的作用下,就可能自然合成氨基酸、核苷酸、单糖等一系列比较简单的有机小分子物质。 后来,地球的温度进一步降低,这些有机小分子物质又随着雨水,流经湖泊和河流,最后汇集在原始海洋中。 关于这方面的推测,已经得到了科学实验的证实。 1935年,美国学者米勒等人,设计了一套密闭装置(下图)。 他们将装置内的空气抽出,然后模拟原始地球上的大气成分,通入甲烷、氨、氢、水 米勒实验的装置 蒸气等气体,并模拟原始地球条件下的闪电,连续进行火花放电。 最后,在U型管内检验出有氨基酸生成。 氨基酸是组成蛋白质的基本单位,因此,探索氨基酸在地球上的产生是有重要意义的。 此外,还有一些学者模拟原始地球的大气成分,在实验室里制成了另一些有机物,如嘌识、嘧啶、核糖,脱氧核糖,脂肪酸等。 这些研究表明:在生命的起源中,从无机物合成有机物的化学过程,是完全可能的。 从有机小分子物质形成的有机高分子物质 蛋白质、核酸等有机高分子物质,是怎样在原始地球条件下形成的呢?有些学者认为,在原始海洋中,氨基酸、核苷酸等有机小分子物质,经过长期积累,相互作用,在适当条件下(如吸附在粘土上),通过缩合作用或聚合作用,就形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。 现在,已经有人模拟原始地球的条件,制造出了类似蛋白质和核酸的物质。 虽然这些物质与现在的蛋白质和核酸相比,还有一定差别 ,并且原始地球上的蛋白质和核酸的形成过程是否如此,还不能肯定,但是,这已经为人们研究生命的起源提供了一些线索;在原始地球条件下,产生这些有机高分子的物质是可能的。 从有机高分子物质组成多分子体系 根据推测,蛋白质和核酸等有机高分子物质,在海洋里越积越多,浓度不断增加,由于种种原因(如水分的蒸发,粘土的吸附作用),这些有机高分子物质经过浓缩而分离出来,它们相互作用,凝聚成小滴。 这些小滴漂浮在原始海洋中,外面包有最原始的界膜,与周围的原始海洋环境分隔开,从而构成一个独立的体系,即多分子体系。 这种多分子体系已经能够与外界环境进行原始的物质交换活动了。 从多分子体系演变为原始生命 从多分子体系演变为原始生命,过是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段,它直接涉及到原始生命的发生。 目前,人们还不能在实验室里验证这一过程。 不过,我们可以推测,有些多分子体系经过长期不断地演变,特别是由于蛋白质和核酸这两大主要成分的相互作用,终于形成具有原始新陈代谢作用和能够进行繁殖的原始生命。 以后,由生命起源的化学进化阶段进入到生命出现之后的生物进化阶段。 关于生命起源的化学进化过程的研究,虽然进行了大量的模拟实验,但是绝大多数实验只是集中在第一阶段,有些阶段还仅仅限于假说和推测。 因此,在对于生命起源,问题还必须继续进行研究和探讨。 蛋白质和核酸是生物体内最重要的物质。 没有蛋白质和核酸,就没有生命。 1965年,我国科学工作者人工合成了结晶牛胰岛素(一种含有51个氨基酸的蛋白质)。 1981年,我国科学工作者又用人工的方法合成了酵母丙氨酸转运核糖核酸(核糖核酸的一种)。 这些工作反映了我国在探索生命起源问题上的重大成就。

生命起源于哪里?

关于生命的起源,有多种不同版本的说法,最具代表性的有“团聚体说”、“类蛋白微球体说”、“来自星际空间说”等,每种假说都有一个共同之处,那就是都与水有关。 自古以来,生命的起源一直是生命学家所热衷的研究课题。 现代科学的研究普遍认为生命起源于海洋,原因有二:一、水是生命体的重要组成和进行生命活动的基础物质;二、海洋为生命的诞生和繁殖提供了天然的庇护场所,丰富的海水能有效地遮挡紫外线,避免生命遭受损伤。 39亿年前诞生的生命,其概念只是单细胞生物,和现代细菌有着相似的结构。 它们经过了1亿年的漫长演变,逐渐进化成为最原始的藻类——单细胞藻类,这就是最原始的生命。 这些原始藻类不断地繁殖,进行大量的光合作用,吸收二氧化碳释放氧气,为生命的进化提供了有利条件。 就这样,原始的单细胞藻类又经过亿万年的进化,变成原始的海洋动物,如水母、海绵、蛤类、珊瑚、三叶虫、鹦鹉螺等,而脊椎动物的出现相对来说较晚,大约是在4亿年前。

生命的究竟如何起源,目前有无定论

未知生命起源

生命起源是一个亘古未解之谜,地球上的生命产生于何时何地?是怎样产生的?千百年来,人们在破解这一谜底之时,遇到了不少陷阱,同时也见到了前所未有的光明。 在两千五百年前的春秋时代,老子在《道德经》里写到,道生一,一生二,二生三,三生万物。 用现在的话说,就是地球上的生命是由少到多,慢慢演化而来。 它们有一个共同的祖先,这个祖先就是一,而这个一是由天地而生,用今天的话说,可能就是由无机界所形成。

生命的起源应当追溯到与生命有关的元素及化学分子的起源。 因而,生命的起源过程应当从宇宙形成之初、通过所谓的“大爆炸”产生了碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成生命的主要元素谈起。

大约在66亿年前,银河系内发生过一次大爆炸,其碎片和散漫物质经过长时间的凝集,大约在46亿年前形成了太阳系。 作为太阳系一员的地球也在46亿年前形成了。 接着,冰冷的星云物质释放出大量的引力势能,再转化为动能、热能,致使温度升高,加上地球内部元素的放射性热能也发生增温作用,故初期的地球呈熔融状态。 高温的地球在旋转过程中使其中的物质发生分异,重的元素下沉到中心凝聚为地核,较轻的物质构成地幔和地壳,逐渐出现了圈层结构。 这个过程经过了漫长的时间,大约在38亿年前出现原始地壳,这个时间与多数月球表面的岩石年龄一致。

生命的起源与演化是和宇宙的起源与演化密切相关的。 生命的构成元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫等是来自“大爆炸”后元素的演化。 资料表明前生物阶段的化学演化并不局限于地球,在宇宙空间中广泛地存在着化学演化的产物。 在星际演化中,某些生物单分子,如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成于星际尘埃或凝聚的星云中,接着在行星表面的一定条件下产生了像多肽、多聚核苷酸等生物高分子。 通过若干前生物演化的过渡形式最终在地球上形成了最原始的生物系统,即具有原始细胞结构的生命。 至此,生物学的演化开始,直到今天地球上产生了无数复杂的生命形式。

38亿年前,地球上形成了稳定的陆块,各种证据表明液态的水圈是热的,甚至是沸腾的。 现生的一些极端嗜热的古细菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式,其代谢方式可能是化学无机自养。 澳大利亚西部瓦拉伍那群中35亿年前的微生物可能是地球上最早的生命证据。

原始地壳的出现,标志着地球由天文行星时代进入地质发展时代,具有原始细胞结构的生命也开始逐渐形成。 但是在很长的时间内尚无较多的生物出现,一直到距今5.4亿年前的寒武纪,带壳的后生动物才大量出现,故把寒武纪以后的地质时代称为显生宙。

首先,生命起源之说,第一个谜是生命的时间,起源的时间问题。 在中世纪的西方,人们对《圣经》的上帝造人的故事是深信不疑的。 甚至在1650年,一位爱尔兰大主教根据圣经上的描述计算出上帝创世的确切时间是公元前4004年,而另一位牧师甚至把创世时间更加精确地计算到公元前4004年10月23号上午九点钟。 也就是说,生命起源距今是六千年前,这样字面上的解读当然不可以被任何崇尚科学的人所接受。 科学是用保存在岩石中的化石来回答。 我们知道,生物死亡后,它们的遗迹在适当的条件下,就保存在岩石之中,我们把它们称作化石。 地质历史中形成的岩层,就像一部编年史书,地球生物的演化历史,就深深埋藏在这些岩石之中,年代越久远的生物化石,就保存在岩层的最底层。

迄今为止,发现了最古老的生物化石是来自澳大利亚西部,距今约三十五亿年前的岩石,这些化石类似于现在的蓝藻,它们是一些原始的生命,是肉眼看不见的。 它的大小只有几个微米,到几十个微米。 因此可以说,生命起源它不晚于三十五亿年。 同时地球形成的年龄大约在46亿年前,有这两个数据就可以看到生命起源的年龄,大致可以界定在46亿年到35亿年之间。 今天,随着科学的发展,地质学家认为,在地球形成的早期,地球受到了大量的小行星和陨石的撞击,它不适合生命的生存。 与其说当时地球上有生命,还不如说它在毁灭生命,因此地球上生命起源的时间,不早于40亿年。 另外,在格陵兰的38.5亿年的岩石中发现了碳,我们知道,碳分两种,一个无机碳、一个有机碳。 另外,碳有重碳和轻碳之分,因此可以根据碳之中的轻碳和重碳之比,就可以推测这些碳的来源。 科学家根据碳的同位素分析,推测这些碳是有机碳,是来源于生物体。 也就是说,生命起源的时间大大缩短了,就是在距今40亿年到38亿年之间,自从地球上生命起源之后,一直到现在45亿年,就是生生不息的生命演化史。

首先已经有了生命起源的时间概念,是距今40亿年到38亿年之间。 那生命是怎样起源的?它在什么地方起源的?这样就不得不回顾一些有关生命起源的假说。

第一个是创世说,在《旧约全书》的第一章写到,上帝在七天之内创造了世间之万物,在中世纪的西方人们普遍接受这个观念,可以说一直到现在,这种观念还被很多人接受,这当然不是事实,至少,不能从字面上来理解。 有人认为这里的“天”并不是真正的一昼夜,而是指一个纪元。 这并非不可能: 由于生命起源至今都是一个未解之谜,我们还不能否定神创说的可能性

第二个是自生论,比如说希腊人认为,昆虫生于土壤,春天万象更新,种子从泥土里萌发,昆虫从去年留下的卵壳中破壳而出。 但这不是生命的起源,而是生命的延续,可以说这个自生论,现在已经被彻底抛弃。 与这个类似的说法,还有埃及人认为生命来自于尼罗河,在中国古代也有腐草生萤之说。

第三个有关生命起源的假说,就是有生源论,这个在19世纪的西方也相当地流行,有生源论认为,生命是宇宙生来就固有的。 宇宙怎么起源的?物质怎么来的?生命如何从物质中产生?其实这是一个不可知论。 在20世纪的后半叶,有生源论逐渐发展到现在的宇宙胚种论,直到现在,有许多科学家认为,生命必须的酶,像蛋白质和遗传物质的形成,需要数亿年的时间,在地球早期并没有可以完成这些过程的充足时间,因为它只有两亿年,因此他们认为生命一定是以孢子或者其他生命的形式,从宇宙的某个地方来到了地球,这种观念也是有一定的依据的。

二十世纪四十年代以来,人类用天体物理的手段,在地球之外探测了近百种有机分子,像甲醛、氨基酸等等。 其中两种天体可能与地球上的生命有关,它可能给地球带来生命或者有机分子。 一个是彗星,一个是陨石。 这两颗天体里边含有大量的有机分子,比如把一些彗星称为脏雪球,它们不仅含有固态的水,还有氨基酸、铁类、乙醇、嘌呤、嘧啶等有机化合物,生命有可能在彗星上产生而带到地球上。 或者在彗星和陨石撞击地球时,由这些有机分子经过一系列的合成而产生新的生命。 当然这种胚种论也存在着不同的观念,它有两种致命的弱点,一个是生命是否能在宇宙中进行长期的迁移?还能不能够存活?天体之间的距离是以光年为计算的,天体之间交流可能需要成千上万年,从一个星球到了另外一个星球。 那在这种真空里面,暴露在这种大量的宇宙射线之中,活的生命是否在千万年中还能够继续萌发?这是一个最大的问题,从无机分子到有机化合物的这种过程,比如说彗星上有机小分子的形成,在地球上也能够形成,这是不用置疑的。

1859年,伴随着达尔文《物种起源》一书的问世,生物科学发生了前所未有的大变革,同时也为人类揭示生命起源这一千古之谜带来了一丝曙光,这就是现代的化学进化论。 生命起源的化学进化论首先在1953年首先得到了一位美国的学者米勒的证实,既然地球早期温度都是比较高,又充满了很多还原性气体、水等等,那么就把这些气体和水等放在一个瓶子里面,看它是否能产生生命,或者产生有机化合物。 米勒在1953年把氨气、氢气、水、一氧化碳等放在一个密封的瓶子里面,在瓶子里面两头插上金属棒,完了通上电源,通过这个类似于闪电的作用,确实在几天之后产生了大量的氨基酸。 就是说在地球上面,在闪电和常温下,也能通过无机分子合成有机分子。 我们知道,氨基酸是组成蛋白质的最重要的物质,可以说是组成生命起源最重要的物质。 因此,米勒描述的生命起源的事件应该是:在早期地球上因为含有大量的还原性的原始大气圈,比如说甲烷、氨气、水、氢气等,还有原始的海洋,当早期地球上闪电作用把这些气体聚合成多种氨基酸,而这多种氨基酸,在常温常压下,可能在局部浓缩,再进一步演化成蛋白质和其他的多糖类,以及高分子脂类,在一定的时候有可能孕育成生命,这就是米勒描述的生命进化的过程。

但是这种温暖水池说,也遇到一些问题,其中有两个问题,第一个问题是现在地质学家认为,地球早期大气圈并不是含有大量的还原性气体,它含有大量的二氧化碳和氮气,比米勒的这个气体多了一些惰性成分。 在闪电的情况下,并不能形成大量的氨基酸。 第二个问题,温暖的水池在地球早期并不能长期形成,因为在当时的地球早期,有大量的陨石、流星,还加上地球本身的放射性,温度很高,温暖水池一旦产生生命,一个陨星过来,温度在瞬间之内可能达到上千度、甚至几千度,生命就会绝灭,只能再来一次生命起源。 但是我们现在来想,现今的地球上是否有温度比较高,还有还原性气体,还有生物存在?那么,有两件工作具有划时代的意义,一个是1967年美国学者布莱克,在黄石公园的热泉中发现了大量嗜热生物,蛋白质超过六十度,就会凝固的。 生物是否在六十度以上还能存活?这在以前是不敢想象的。

第二个就是1977年克里斯在太平洋底的热泉中,同样也发现了大量的嗜热微生物,这个温度还要更高,可能达到二百到三网络。 压力也有二百到三百个大气压,它的环境确实有大量的还原气体,有硫化氢、甲烷、氢气、一氧化碳,这个环境确实非常类似于四十亿年前早期地球的环境,那么生命起源是否就在这个时候产生?这是我们现在看到的情况。 另外化石中有没有在火山喷口或者是热泉中发现的微生物?确实有,我们在化石方面也取得了非常重要的进展,在2000年,澳大利亚科学家罗斯玛森,在澳大利亚距今大概32亿年左右的火山沉积里面发现了大量的保存完好的丝状体。 这说明在32亿年前,生命在热泉的附近已经大量生存,这是现在最新的、最流行的、迄今为止最科学的有关生命起源的假说,就是生命起源于热泉,或者海底热泉,俗称“黑烟囱”的附近。

海底热泉和陆地上的热泉有很多共同的特点。 第一个温度高。 第二个它含有大量的还原性气体,除了二氧化碳以外,还有一氧化碳、氢气、氨气、硫化氢。 第三个就是它们都含有大量的生物,比如说蓝藻、光合细菌、硫细菌,特别是一类古细菌,在高温下异常地繁盛,它在超过一网络的时候大量繁盛,而离开了这样的环境,比如温度一降下来,它马上就进行休眠,而且并不能正常的生活,这些生物是不是就代表了最早的、最原始的地球生命起源的原始的生命形式?

早期地球温度都很高,产生最早的生命形式,应该是一些能适应高温的生物,而热泉中,生物恰恰就是嗜热的微生物。 热泉的环境与早期的地球环境有很多类似之处,比如说它有高温,还有大量的还原性气体、一氧化碳、氢气、氨气、硫化氢等。 在高温的热水环境下,有利于小分子的有机化合物脱水,聚合成有机高分子,比如说现在用有机小分子氨基酸合成蛋白质,就是在热水中,通过这个热聚合反应,脱水以后形成了高分子。 特别是在这种热水口附近,形成了黄铁矿,俗称“愚人金”,它是由硫和铁组成的,在它的表面,非常有利于高分子的合成,因为硫化铁表面是一个非常好的一个天然的催化剂。 另外热泉口向外层海水之间有一个温度和水化学鉴别的梯度,这个梯度也是有利于各种化学的连续反映。 热泉口喷出来的时候,温度可能到达二网络到三网络,特别是在海底洋中脊附近,而海底的温度一般在0到4度。 从三网络一直到四网络,有一个温度梯度,这种温度梯度,对有机化合物的合成,存在一个连续的反映。 最重要的一点,就是现在热泉中的生物,确实是生物演化速度的最根部的类型,也就是说它的基因是最古老的类型。

现代生物学家,通过生物分子学的研究,把热泉中的一些嗜热古细菌,跟现在的普通细菌进行了基因的对比,发现它们基因的相同点,不超过60%。 那么就是说这些古细菌它们含有非常多的古老的基因,也就是说,它们很有可能就是生命起源时候的类型。 研究生命起源最好的证据,还是在地球上40亿年到38亿年间的岩石和化石所包含的信息。 但是,经过40亿年的变化,地球已经面目全非,现在的地球即使有40亿年到38亿年的岩石,也进入了大量的变种,信息也几乎全无。

因此不要仅局限在地球上,如果说生命是宇宙之中一个普遍的现象,除了地球之外的其他天体上,是否也有类似于地球早期的这样的环境?如果有,也许能为研究生命起源打开新的窗户,我们第一个目标是什么地方?不是火星而是月球。 现在地质学家认为,月球是40亿年前,一颗大的行星撞击地球,而从地球上迸发出去。 形成了当今的月球,这个时间正好是40亿年,如果地球上有生命起源,我们在月球上看看,不就解决这个问题了吗?在中国的古代神话中有嫦娥奔月的说法,月球上有月桂、月兔,还有浪漫的爱情故事,但是二十世纪六十年代到七十年代,随着前苏联和美国的宇航员登陆的成功,这个神话彻底破灭,月球其实是一个没有生命,没有水,没有氧气,不适合生命生存的荒漠的星体。

我们的第二个目标是火星,因为火星也许在40亿年以前,有着跟地球类似的经历,火星的物质成分跟地球非常近似,它的轨道也跟地球非常近似,那么火星上是否有生命?寻找生命起源,要从哪几点入手?一般来说是三点,第一个在火星上寻找是否有活的生命?如果有活的生命,生命可能真是在宇宙中起源的,或者地球上的生物也许来自火星,或者来自其他的彗星。 第二个寻找液态水,因为水是万物之源,水是生命之源。 现在地球上的生命形式是离不开水的,所以寻找液态水是非常重要的一个指标。 第三个寻找与生命有关的化合物,如果现在没有活的生物,过去有没有?过去的生物是否形成了一些化合物?它是不是以化石的形式保存在这些岩石之中?

1957年美国的海盗号航天器发回到地球的信息,火星上没有生命,没有液态水存在,它是一个荒芜干渴的红色的星球。 但是在20世纪90年代,美国宇航局加大了对火星的探测力度,通过火星探测者号、火星拓荒者号航天器和哈博望远镜得到的图片,和其他的有关天体物理的信息资料显示,火星上过去很可能有过液态水的存在。 一些航天资料显示,火星上有类似于发生大洪水山前的冲积扇的构造,还有水、河道、干涸的河床的河道,还有水侵蚀岩石的痕迹。 另外在火星的两极,发现了类似于地球上冻土解冻的情况,这是航天资料提供的信息。

那么对火星的研究,就束手无策了吗?至少在现阶段还不是,我们有来自火星上的陨石。 在1984年,人们在南极的冰盖上面,发现了一颗陨石,对这个陨石进行的元素和气体化学分析,发现这个陨石的气体和同位素,跟火星上非常类似。 所以认为这个陨石是来自火星,是在一万年前,掉在南极的冰盖上。

通过对这个陨石的放射性同位素年龄测定,这个陨石40亿年,距现在有40亿年左右,正好跟地球上生命起源的年龄一致。 几十年来,科学家通过了大量研究,一些研究者认为,这个陨石上含有生命的迹象,有三个方面的证据。 第一个证据:这个陨石里面含有数种沉积矿物,因为沉积矿物是在有水的情况下形成的,所以科学家从中推断,火星上可能曾经有水,特别是这些矿物里面有一种是磁铁矿物。 这种磁铁矿只能由生命的形式存在。 第二个证据:通过对这个陨石表面的化学分析,获得了多种多环的芳香烃,这种多环的芳香烃与生命的形式有关。 第三个证据:通过扫描电镜仔细观察,发现了形态非常类似细菌的生物化石,这个化石只有几百个纳米。 因此,在1996年,美国宇航局向全世界宣布,在40亿年前火星上曾经有过生命,当然这是一家之言。 这颗陨石里面,有关生命存在的信息是否为真?当然有很多学者对这些证据提出了质疑。 就磁铁矿来说,认为这个沉积矿物是由生命生存产生的,是生命有水的形式下才能沉积,这些毫无疑问。 但是要知道这个陨石是在南极的冰盖上找到的,那冰全是水,在陨石撞击冰盖的时候,可能有很多的水溶化了,陨石撞击地球的时候,可能形成很多裂隙,如果有液态溶化的水,从这个裂隙进去,那不也可能形成一个自身的沉积矿物吗?另外这个磁铁矿,也并不是生命特有的,在其他物质条件下也可以形成。 所以第一条证据就有很多科学家认为它站不住脚。 多环芳香烃的问题,同样在南极冰盖,是零下40度或者50度等,也有大量的菌藻的生存,是不是污染的?现在的污染,也许是一万年以前的污染。 所以第二条证据,不能说是一个非常可靠的证据。 特别是第三个证据更加靠不住,就是把陨石劈开,看见这些所谓的细菌的化石,这些化石太小,直径只有几十个纳米,我们知道,一个铁的原子核可能就有0.6个纳米,所以这个所谓生物化石的直径,可能就是几百个,甚至由上千个原子核组成的。 所以现在理解的这个具有细胞膜包裹的原始细胞最小形态是不可想象的。 因此有关这个陨石上生命的存在,或者火星上生命的存在,还需要进一步的研究。

我们所观察的第三个天体,就是木星的卫星,特别是第二个卫星,叫木卫二,它的大小跟地球直径非常类似,在1997年美国的伽利略号航天器对木卫二进行了观察,发现在木卫二表面有大量的裂痕存在,并且是多起的裂痕,通过天体物理学方法的研究,这个星球其实全是由水组成的,这个水是固态的冰。 从这些很多的裂隙看来,这个星球也许在过去或者某个时候,水曾经溶化过,也就是说曾经有液态水的存在。 有液态水存在,是不是也有生命存在?这个还是一个未知数,需要更深入的研究。 总之,随着航天科技和其他相关技术的进一步发展,地外生命的探索,为我们研究生命的起源开辟了一个新的途径。

但无论怎样,生命的起源有三个过程:第一个是从无机物到有机小分子,这种过程,如一氧化碳、二氧化碳、水、氢气、氨气、甲烷等,这些东西合成有机小分子,像氨基酸、嘌呤、嘧啶、核苷酸、高能化合物、肪酸、卟呤等这些东西。 因为地球生命的起源是从无机界到有机界,所以这个过程无论在什么地方——在海底,在热泉,在火星上或者在木卫二,都是必不可少的。

第二个是从有机小分子到有机大分子形式,就是氨基酸、嘌呤、嘧啶等。 有机大分子像蛋白质、多糖、核酸,因为蛋白质是组成生物体的主要的物质,还有多糖、糖类都是组成很多细胞的骨架,细胞壁的主要成分,还有核酸,这是遗传物质,所以这个过程也是不可或缺的。

第三个生物的大分子演化到原始单细胞的生命。 一个原始的单细胞,外面有一个膜包裹,里面有遗传物质,要进行新陈代谢的交换。 所以生命起源的过程其实可以简单地分成这三个过程:对这三个过程我们现在做到哪一步?我们还有什么没有解决的?第一从无机物到有机小分子的过程,在热泉中,在深海的海底“黑烟囱”中,还是在实验室中,都能够合成这个米勒的实验,就是一个最经典的实验,就是把无机物合成了有机小分子,这个过程也是必不可少的。

第二个过程是有机小分子到有机大分子的过程,这个过程其实在热泉,像海底热泉口,还有陆地上,像黄石公园,中国云南的热泉都有这种过程,因为温度很高,有机物在里面可以进行热聚合脱水反应,能形成蛋白质。 在实验室里面,这个过程也是可以重复的,所以生命起源的第二个过程也不是很难的事情。

最难的是生命起源的第三个过程,就是生物大分子到原始单细胞的过程,可以说这个过程是迄今为止科学家们研究上遇到的最大难题,也是无机生命到生命,无机化合物到有机生命不可跨越的一个鸿沟,这个过程包括哪几部分?换句话说,要研究生物大分子,到原始单细胞生命,从哪几个部分来入手?第一,要研究自我遗传系统。 一个遗传系统,就是能自我复制的生物大分子系统的建立,DNA、RNA这种系统的建立。 它是怎么建立的?它怎么合成的?它们怎么有遗传功能?第二,蛋白质的合成,要纳入到自我复制系统的控制,就是新陈代谢,是能量和物质在细胞内的交换,接受太阳光、接受化学能,产生有机物,再用这有机物分解而产生能量,这个能量像一个马达一样,来运转这个细胞。 这个过程是非常难的一个过程,第三个过程,生物膜系统的形成,比如说像细胞壁、细胞膜,生物膜的系统,为什么重要?因为我们知道无机界是没有隔离的,只有在生物里面有一个膜跟外界隔离,同时这个膜也不是绝对隔离,而是跟外面进行物质的交换。 它有一些小的空隙,所以这个生物膜系统是一个非常精密的生物机构,在生命起源之中这三个阶段缺一不可,也是非常难的三个步骤。

迄今为止,生命的起源可以描述成:在40亿年前的地球上,由无机分子合成的有机小分子,聚集在热泉口或者火山口附近的热水中,通过聚合反应,形成了生物的大分子,这些大分子进行自我复制,自我选择,进而通过分子的自我组织,并复制和变异,从而形成核酸和活性蛋白质,同时分隔结构同步产生,最后在基因控制下的代谢反应,为基因的复制和蛋白质的合成提供能量,这样一个由生物膜包裹着的具有能自我复制的原始细胞,就在地球上产生了。 这个原始细胞可能是异养的,或者是化学自养的,可能类似于现代生物在热泉附近的嗜热古细菌。 这个短短的描述,就把生命起源的过程基本上描述了。 但它有四个无法逾越的鸿沟,一个是自我选择,因为组成生物大分子或者RNA、DNA,这些分子都是非常有限的几种分子。 在无机条件下,或者在闪电情况下、或者在热水中,它形成很多这样的分子,这些分子怎么自我选择,合成DNA、RNA,把其他的大分子抛弃掉,这个过程我们并不知道。 第二个是自我复制,DNA、RNA它自己能够复制,能够为下一代遗传下去,这个过程我们也并不知道。 第三个是分隔结构,就是细胞膜或者细胞内部的膜结构,这个过程我们也不是很清楚它是怎么形成的?像磷脂、精细的生物结构怎么形成的,我们也并不是很清楚。 另外一个是新陈代谢的问题,先是吸收外面的能量,这个过程我们并没有解决,但不管怎样这种热泉中生命起源的假说,确实有很多有利证据的支持,特别是近年来,取得了一系列最重要的进展。


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