地球生命诞生之谜:所有生命都是细菌后代(8)

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现代生物使用纯DNA携带它们的基因,但纯DNA最初可能并不存在。它们可能是RNA核苷酸与DNA核苷酸的混合体。2012年,索斯塔克证明,这种混合体可以构成“镶嵌”分子,其外貌和行为都很像RNA。这些RNA与DNA混合链甚至可折叠。这表明,最早的生物是否能制造纯RNA或纯DNA都不重要,它们可以使用混合版的RNA,甚至混有TNA或PNA的核苷酸。这不是RNA世界,而是“大杂烩世界”。

这些研究显示,制造最早的细胞似乎并不太困难。细胞的确拥有复杂的机制,但事实证明,它们可以吸收任何东西维持自身生存,虽然这依然不是很好。这种粗细胞似乎不太可能在地球早期生存下来。但当时没有太多竞争,也没有具有威胁性的掠食者,为此从多方面来看,它的生存环境比现在容易得多。

但是苏瑟兰德和索斯塔克的理论也存在缺陷,第一种生物肯定拥有某种新陈代谢机制。从一开始,生命就必须获得能源,否则它无法生存。即使马丁和拉塞尔有关生命起源于深海热液喷口的理论存在错误,但其部分元素肯定是正确的,比如金属对生命起源非常重要。

地球生命诞生之谜:所有生命都是细菌后代


在自然界,许多酶的核心处都有金属原子,这通常是酶的活跃部分,分子的其他部分基本属于支持结构。第一个生命没有这些复杂的酶,为此它们很可能是用“裸金属”作为催化剂。这样看来,热液喷口变得更加重要。如果你看到现代新陈代谢,看起来真的很像铁簇。它与生命诞生于喷口中或附近的理论不谋而合,因为这里富含铁和硫。

如果苏瑟兰德或索斯塔克的理论正确,喷口理论就证明是个错误,生命不可能起源于深海。苏瑟兰德说,我们发现的化学物质十分依赖紫外线,而紫外线的唯一来源就是太阳,为此其反应只会发生在有阳光照射的地方,这就排除了深海喷口理论。索斯塔克也认为,深海并非生命温床。但这些问题不能完全驳斥热液喷口理论,或许喷口位于浅水中,那里有阳光,氰化物也可接触到。

地球生命诞生之谜:所有生命都是细菌后代

生命诞生于陆地?

阿尔缅(Armen Mulkidjanian)则提出新的假设,生命或许起源于陆地,比如火山口中的池塘中。无论细胞属于哪种生物,它们都含有许多磷酸、钾以及其他金属,但很少有钠。如今,细胞可能通过泵出或泵进机制实现这个目标,但第一个细胞可能无法做到,因为它们不具备这种必要机制。阿尔缅认为,第一个细胞肯定形成于与现代细胞拥有相同化学物质混合物的地方。这立即就排除了海洋,因为细胞中所含磷钾比例远高于海洋,但钠却更少。

而活火山附近发现的地热池塘却更为理想,这些池塘中拥有细胞中发现的所有金属物。索斯塔克还认为,地热活跃区的浅湖或地表池塘也很理想,比如黄石公园火山区的那种热液喷口。苏瑟兰德的化学物理论在此也可有很好的解释。温泉中有合适的化学物质,水位波动会导致某些地方干涸,还有来自太阳的大量紫外线。索斯塔克认为,这些池塘同样适合他的原细胞诞生。

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在诸多争论中,萨瑟兰德又提出了第三个可能,即陨石撞击坑。在地球形成的最初5亿年中,地球经常受到流行撞击,而中等撞击就可以创造类似阿尔缅形容的池塘。首先陨石多是金属构成的,陨石坑中往往富含金属,比如铁和硫等。更重要的是,陨石撞击会融化地壳,导致低热活动和热水流出。

苏瑟兰德假设,溪流沿着陨石坑斜坡流下,滤掉岩石中的氰基化学物质,上面还有紫外线照射。这些溪流中的化学物质稍有不同,为此也会发生不同的反应,这有助于整体有机化学物质诞生。最后,溪流流入陨石坑底部的池塘,这里所有片段融合起来,形成了首个原细胞。

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现在,有关生命起源的各种争论还在持续,分歧依然在化学物质和原细胞身上。如果任何假设中缺少关键化学物质或存在可能毁掉原细胞的物质,它肯定会被排除在外。

这意味着,我们在历史上首次开始全面地解释生命起源问题。到目前为止,苏瑟兰德与索斯塔克的“一切第一”理论只提供了粗略的叙述,但其却拥有过去数十年的实验支持。这种理论吸收了每种生命起源假设中值得信服的细节,尝试利用最好的地方,同时解决其所遇到的问题。举例来说,它并非反对拉塞尔的热液喷口理论,而是尽可能提炼其有意义的研究。

我们不太可能确定40多亿年前到底发生了什么。即使你能制造出反应堆,制作出大量大肠杆菌,但你依然无法确定生命就是那样诞生的。我们能做的就是赋予所有证据相应的故事,这也意味着我们正接近人类史上最大的分歧,即生命到底如何诞生?

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达尔文《物种起源》发表之前死去的人,肯定不知道人类的起源,因为他们对进化一无所知。但是现在的所有人,几乎都知道我们与其他动物之间的关系。同样,俄罗斯宇航员尤里·加加林(Yuri Gagarin)首次绕地飞行后,所有人都将可以前往其他世界旅行。即使我们自己从未去过,太空旅行已经成为现实。这些事实以微妙的方式改变了我们的世界观,让我们变得更聪明。进化教我们珍视其他生物,因为它们是我们的兄弟姐妹。太空旅行让我们可以去看看遥远的世界,并了解其独特性和脆弱性。

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坦率地说,知道自己来自哪里,知道最初的祖先什么样,这些知识将改变我们。从纯科学角度来看,它告诉我们生命如何在宇宙中诞生,在哪里能找到它们。它还会告诉我们许多有关生命本质的东西。

王真