地球生命诞生之谜:所有生命都是细菌后代

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生命几乎已经征服了地球上的每寸土地。

但在地球刚刚形成时,它实际上就是没有任何生机的石球。那么生命到底起源自哪里?它们最初是什么样子的?

地球生命诞生之谜:所有生命都是细菌后代


细菌是所有生命的共同祖先

在人类历史上,很多人相信“神创论”,即神明创造了生命,比如中国的女娲造人。还有许多令人觉得匪夷所思的理论。然而,这些传说或神话都不是真的。在过去100多年间,科学家们试图弄清楚地球上的第一个生命是如何诞生的。他们甚至尝试在实验室中重现“创世时刻”:从无到有凭空创造出全新的生命。尽管到目前为止,还没有人取得成功,但我们已经取得了很大进展。如今,许多研究生命起源的科学家坚信,他们正走在正确的道路上。

生命是古老的,恐龙可能是地球上最著名的已灭绝生物,它们起源自2.5亿年前,但生命可追溯到更久远的年代。目前,世界上最古老的已知化石有35亿年历史,比最古老的恐龙还要早14倍。但是化石记录可能进一步追溯历史。比如2016年8月份,研究人员发现了37亿年前的化石微生物。它们几乎与地球同时诞生的,地球形成于45亿年前。

如果我们假设生命是在地球上形成的,这似乎是合理的,因为我们还未在其他地方发现生命。(网易科学)那么,生命肯定是在地球形成的最初10亿年间出现的,最古老的化石已经可以证明这一点。为了缩小生命诞生的时间跨度,我们可以对生命最初的形态做出猜测。

地球生命诞生之谜:所有生命都是细菌后代


自从19世纪以来,生物学家们已经知道,所有生物都是由细胞构成的。细胞是17世纪发现的,当时现代显微镜刚刚被发明。但是整整过了100多年,人们才意识到细胞是所有生命的基本组成形式。你可能觉得自己与鲶鱼或霸王龙截然不同,但显微镜下显示我们的细胞非常相似。植物和菌类也是如此。

到目前为止,数量最庞大的生命形式当属微生物,它们每个个体只有1个细胞构成。细菌是最庞大的微生物群体,它们几乎无所不在。2016年4月份,科学家们推出了新版“生命之树”,即包括所有生命的家族树。几乎所有分支都是细菌。此外,生命之树的形状显示,细菌也是所有生命的共同祖先。换句话说,如今地球上所有活着的生物,包括人类,都是细菌的后代。

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这意味着,我们可以更精确地定义生命起源问题。只用35亿年前地球上存在的材料和条件,我们肯定能制造出细胞。那么,我们到底该如何去做呢?

第一章:第一个实验

活力论

在大多数历史中,没有必要考虑生命是如何诞生的,因为答案“显而易见”。在19世纪前,大多数人相信“活力论”。这是关于生命本质的一种唯心主义学说,它认为生物体与非生物体的区别就在于前者体内有一种特殊的生命“活力”,它控制和规定着生物的全部生命活动和特性,而不受自然规律的支配。它主张有某种特殊的非物质的因素支配生物体的活动。

当时,科学家们已经发现生命中几种看似比较独特的物质,比如尿素。它是在尿液中发现的,1799年被分离出来。尿素只是其中之一,当时的人们认为只有活体生物能够产生这些化学物质,或许正是它们为生命注入了能量,让生物变得与众不同。

但是1828年,德国化学家弗雷德里希·维勒(Friedrich W?hler)从普通化学物质氰酸铵中提炼出尿素,而氰酸铵显然与活着的东西没有任何关系。(网易科学)此后,许多科学家追随维勒的脚步,发现生命体内的化学物质全部可从简单的化学物质中提炼出来,而这些物质与生命没有任何关系。

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这些实验终结了“活力论”作为科学假设的特权,但人们很难就此割舍它。对于许多人来说,生命中的化学物质“没啥特别”就好像剥夺了生命的魔力,让我们与纯粹的机器没什么两样。为此,英国生物化学家本杰明·摩尔(Benjamin Moore)又于1913年提出“生物能源”理论,其本质上依然是“活力论”,只是改了不同的名字。

如今,“活力论”或“生物能源”理论开始出现在科幻电影中,比如某人的“生命能源”可以爆发,也可以耗尽。尽管这些让人感觉起来很有科技范儿,但实际上其理论早已经过时。

进化论

19世纪,查尔斯·达尔文(Charles Darwin)等人提出的进化论取得巨大突破。达尔文在1859年《物种起源》中阐述了自己的理论,并解释了拥有共同祖先的生物差异如此之大的原因。进化论认为,生命并非神明创造的,他们都是数亿年前原始生物的后裔,拥有共同的祖先。

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达尔文的理论在当时引发巨大争议,因为其与《圣经》相违背。此外,达尔文的理论没有说明生命是如何诞生的,但他曾在给朋友的私信中提及:如果有合适的水体,里面充满了简单的有机化合物,并有阳光照耀。某些化合物可能互相结合,形成类似生命的物质,比如蛋白质,然后开始不断进化,变得越来越复杂。这是个粗略的想法,但却成为生起源的首个假设基础。

前苏联生物化学家亚历山大·欧帕林(Alexander Oparin)曾于1924年发表《生命起源》一书。他在书中假设了生命诞生的过程,与达尔文的“池塘论”不谋而合。欧帕林想象地球形成时的形态:表面极度炎热,岩石从空中砸下,不断对地球进行撞击。其中,一块半融化的岩石含有大量化学物质,包括许多基于碳的成分。