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为什么地球会诞生生命?有哪些相关的理论?

2021-01-08 09:07:11来源:网络 

关于“生命的起源”问题,一直以来都有很多很多的说法,也有很多很多的争论。中国有女娲造人的神话;而西方也有上帝造人的说法。

神话和宗教的一些说法,就交给各自领域的研究者去研究。我们今天要讲的是科学家对于生命起源是如何研究的。

巴斯德的鹅颈瓶

最早关于生命起源的争论在200多年前就已经开始了,当时是著名的生物学家巴斯德和自然发生论者,在关于微生物如何产生上的争论。

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当时的自然发生论者受到了“”蛆可能由死肉产生”的影响,提出认为,

如今的生物体都是在无机物中自然产生的。

我们可以简单粗暴地用一个我们从小就熟知的梗来了解自然发生论者的观点,那就是“生物是从石头里蹦出来的”

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然后,巴斯德狠狠地打了自然发生论者的脸,用的是著名的鹅颈瓶实验。这个实验就是排除了细菌的干扰(通过煮沸),然后他们发现在无菌状态下,即使是一锅肉汤也不可能平白无故发霉。

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生命能从石头蹦出来么?

巴斯德实验一出,关于生命起源的话题就沉寂下来了。这是因为有很多说不通的事。我们试想一下,如果“生命不是从石头里蹦出来”,那还能咋出来?毕竟,第一个生命之前肯定是没有生命的。

到了上世纪50年代,有个叫做米勒的,他和他的同事做了一个在生物学史上极为重要的实验,我们现在管这个实验叫做:米勒实验。

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在这个实验里,米勒模拟了早期地球大气的和海洋,以及天气情况,尤其是多雷电。说白了,他就是在用实验模拟早期的地球环境。然后这个实验就这样持续了几天,米勒在实验装置中就发现了一些浑浊的液体,通过探测器一检查就发现,里面竟然出了许多种氨基酸等生命所必需的的物质,其中就包含了常见的氨基酸。

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(虽然,米勒实验被许多科学家所诟病,并且曾经被指出有错误,但是后来科学家们又用正确的方式去做这个实验,结果还是一样的,出现了氨基酸等生命必须的物质。)

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这之后,科学家还发现,一些陨石和小行星上也会携带了氨基酸(所以,很多人戏称地球上的生物都是外星生物),除了此之外,在一些火山口也发现了氨基酸的踪迹。

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但是,我们要搞清楚一点,有了氨基酸并不是一定就会有生命,这是因为氨基酸到生命之间还有很长的路要走。那继续这段路径是如何实现的呢?

RNA世界假说和海底热泉口假说

其实,这里无外乎要解决两个问题,一个是遗传,一个是能量。能够实现繁殖和遗传,生命才有可能持续下去,而最基本的生命活动是需要能量的。

RNA世界假说早期的生命的结构应该是很简单地,随着生命的演化,才逐渐复杂。于是,科学家就在思考,DNA是目前生命遗传的常见形式,DNA可以通过指导RNA完成蛋白质的合成,以此来实现最基本的生命活动。

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而DNA又可以自我复制,并且传递给下一点。

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但其实这个过程是很麻烦的,我们试想一下,如果早期的生命结构是极其简单的,那么DNA就显得太过复杂了。如果RNA能够自我复制,那么依靠RNA就可以又完成遗传和合成蛋白质。于是,科学家就在实验里做出了可以自我复制的RNA,并提出了早期生命大概率是依靠RNA作为遗传物质的,这也就是RNA世界假说。

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海底热泉口假说至于能量是从哪里来?科学家一直没有找到原因,直到他们看到了海底热泉口。海底热泉口又被叫做海底热烟囱。

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这东西有什么奇怪的呢?这里有这么几点奇怪,这里的温度特别高,大概在350~450度之间,水在这种温度下理论上只剩水蒸气了,但是其实在这里的环境下,水是呈现超临界态。

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也就是说这里是一个高温地带,其次,这里要么强酸,要么强碱。所以,这里其实非常不适合生命生存。

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可奇怪就奇怪在,这里的竟然生机勃勃,有很多很多的动物。

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而科学家发现,这里的生物可以利用这里的氢离子的梯队差来给自己提供能量,而我们细胞当中的线粒体也是利用氢离子的梯度差。

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而我们要知道的是,早期的地球,因为当时大气中游离氧还特别特别少,没有形成臭氧,没有臭氧的保护,紫外线可以直射地球表面,所以生物是在海洋内的。要知道距今25亿年前的大氧化之间之后,氧气的含量才上升。也才逐渐臭氧层。

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因此,早期的生命很有可能就是在海底热泉口附近起源的,并且依靠海底热泉口的氢离子梯度差来给自己提供能量。

因此,我们大概可以这么总结一下,生命必须的物质是氨基酸等物质,这些在早期地球是可以形成的,而且甚至是陨石和火山口也有,但是生命的出现是依靠RNA和海底热泉口。