為什么要探索生命的起源？

地球上的生命起源是科學(xué)界最大的謎團(tuán)之一。盡管科學(xué)家提出了各種各樣的可能答案，但這些都沒(méi)有得到證實(shí)。

這個(gè)謎題之所以如此困難，原因之一是，生命誕生在很久很久以前，那時(shí)，這顆星球的地表?xiàng)l件可能與現(xiàn)在截然不同，這使得我們現(xiàn)在的任何推測(cè)都存在不確定性。

或許有人會(huì)問(wèn)：我們?yōu)槭裁匆獮槿绱死щy的問(wèn)題煩惱？

事實(shí)上，這不僅是關(guān)乎好奇心的問(wèn)題，也是關(guān)乎人類(lèi)身份認(rèn)知的問(wèn)題。當(dāng)我們思考這些問(wèn)題時(shí)，實(shí)際上是在了解我們自己。人類(lèi)無(wú)法僅滿(mǎn)足于簡(jiǎn)單的衣食住行，我們還想要知道我們是誰(shuí)、從哪來(lái)、要到哪去，我們?cè)谟钪嬷惺欠窆陋?dú)，以及生命在宇宙中是極其罕見(jiàn)還是普遍存在等問(wèn)題。

地球生命是從何時(shí)開(kāi)始的？

大約 45 億年前，當(dāng)?shù)厍蛐纬蓵r(shí)，它還是一個(gè)貧瘠的巖石球，頻繁遭受隕石的撞擊，并布滿(mǎn)了噴發(fā)的火山。科學(xué)家認(rèn)為，大約在 43 億年前，地球可能就已經(jīng)發(fā)展出了適合生命生存的條件。然而，已知最古老的化石只有 37 億年的歷史。在這 6 億年的空白期里，生命可能反復(fù)出現(xiàn)過(guò)，只是被小行星和彗星等災(zāi)難性碰撞抹滅了。

這些早期事件的細(xì)節(jié)并沒(méi)有在最古老的地球巖石中很好地保存下來(lái)。一些線(xiàn)索來(lái)自最古老的鋯石，這是在巖漿中形成的礦物。科學(xué)家在 41 億年前的一個(gè)鋯石樣本中，發(fā)現(xiàn)了碳的一種形式的痕跡。盡管已知碳是生物體內(nèi)的一種重要元素，但我們并沒(méi)有足夠的證據(jù)證明，生命在那時(shí)就已經(jīng)存在。

地球生命的成分是什么 ?

除了確定生命起源的確切時(shí)間，地球生命的 " 配方 " 也同樣令人著迷。假如我們要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)簡(jiǎn)單的、自持的、自復(fù)制的機(jī)器，零件清單里應(yīng)該包括些什么呢？

大自然在 30 多億年前開(kāi)啟了這一過(guò)程，造就了我們今天所看到的多樣繁雜的生命。但如果湊近了仔細(xì)觀(guān)察，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，每種生物都是由相同的基本成分構(gòu)成的，它們是由碳、氫、氧、氮、磷等重要元素，構(gòu)成的蛋白質(zhì)、脂肪、糖和核酸。這四種成分，加上其他一些物質(zhì)，如維生素和礦物質(zhì)，是地球上生命的基礎(chǔ)。

當(dāng)然，這就引出了一個(gè)問(wèn)題：在沒(méi)有任何生物制造它們的情況下，這些分子是如何形成的？

這是另一個(gè)一直困擾著科學(xué)家的謎題，它甚至還催生了一個(gè)新的科學(xué)領(lǐng)域，名為 "前生命化學(xué)" 或 "非生物化學(xué)"。這一領(lǐng)域研究的是生命起源之前的化學(xué)，它不僅試圖制造出可以用來(lái)組裝第一批生物的成分，而且還試圖解釋第一批生物的自組裝。

地球生命是從何處開(kāi)始的？

目前，較為主流的觀(guān)點(diǎn)有，生命可能起源于陸地和海洋的火山活躍的熱液環(huán)境中。

我們知道，一些微生物可以在滾燙、高酸性的溫泉環(huán)境中茂盛繁殖。在如今在冰島、挪威和美國(guó)黃石國(guó)家公園，都能看到這樣的溫泉。

在深海的熱液噴口也是如此。這些煙囪狀的噴口形成于海水與海底巖漿接觸的地方，產(chǎn)生了過(guò)熱的熱流柱。一些科學(xué)家通過(guò)觀(guān)察生活在這些熱流柱附近的微生物，認(rèn)為這些地點(diǎn)是可能地球上第一批生命形式的發(fā)源地。

在西南太平洋勞海盆的火山的熱液噴口涌出的富含礦物質(zhì)的水。生活在這些熱流柱附近的微生物使得一些科學(xué)家認(rèn)為，這樣的地方可能是地球上第一批生命形式的發(fā)源地。（圖 /U.S. Geological Survey/Schmidt Ocean Institute Virtual Vents）

有機(jī)分子也可能在一些特定類(lèi)型的黏土礦物中形成，這些黏土礦物為保護(hù)和保存有機(jī)分子提供了有利條件。這樣的事件可能發(fā)生在地球的早期歷史，也可能發(fā)生在彗星和小行星的碰撞中。這意味著同樣的過(guò)程也可能發(fā)生在宇宙的其他星球上，播撒下了生命的種子。

生命起源有哪些主要理論？

關(guān)于生命是如何在地球上出現(xiàn)的，存在幾種理論。這包括：

生命從原始的湯中誕生

1953 年，斯坦利 · 米勒（Stanley Miller）與諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主哈羅德 · 尤里（Harold Urey）進(jìn)行過(guò)一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果探索了生命形成于原始湯的想法。

米勒和尤里將氨、甲烷和水蒸氣注入一個(gè)封閉的玻璃容器中，以模擬當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是地球早期大氣的環(huán)境。然后，他們向容器中接通電火花，以模擬閃電。他們發(fā)現(xiàn)，這很快就導(dǎo)致了氨基酸，也就是蛋白質(zhì)的組成部分的形成。米勒和尤里意識(shí)到，這個(gè)過(guò)程可能為產(chǎn)生生命所需的分子鋪平了道路。

科學(xué)家們現(xiàn)在認(rèn)為，地球早期大氣的化學(xué)組成與米勒和尤里所認(rèn)為的并不完全相同。

由彗星或流星播下的種子

有科學(xué)家認(rèn)為，生命的一些重要分子可能是在地球之外產(chǎn)生的。他們認(rèn)為這些成分來(lái)自隕石或彗星。有研究表明，當(dāng)許多隕石在太陽(yáng)系早期形成時(shí)，復(fù)雜的有機(jī)化合物很容易在那樣的條件下產(chǎn)生。那些隕石可以將分子種子運(yùn)送到地球。1969 年，墜落在澳大利亞的默奇森隕石就含有數(shù)十種不同的氨基酸，而氨基酸正是構(gòu)成生命的基本要素。

此外，2001 年的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，彗星也可能為一些分子提供了通往地球的順風(fēng)車(chē)。一項(xiàng)研究通過(guò)證明氨基酸可以在彗星與地球的劇烈碰撞中存活下來(lái)，支持了生命原料來(lái)自太空的觀(guān)點(diǎn)。

2019 年一項(xiàng)研究稱(chēng)，在南非巴伯頓的有著 33 億年歷史的沉積物中，發(fā)現(xiàn)了地外有機(jī)物。研究人員認(rèn)為，微隕星可能是這些物質(zhì)的來(lái)源。今年年初，科學(xué)家通過(guò)分析由日本隼鳥(niǎo) 2 號(hào)從小行星 " 龍宮 " 帶回地球的樣本，發(fā)現(xiàn)了已超過(guò) 20 種不同類(lèi)型的氨基酸。

生命起源研究的未來(lái)

現(xiàn)在，只要具備足夠的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)條件，我們就幾乎可以在實(shí)驗(yàn)室里的模擬前生命環(huán)境下合成任何有機(jī)分子。然而，現(xiàn)代細(xì)胞的分子成分雖然可以在實(shí)驗(yàn)室中形成，但這并不能告訴我們，哪些是生命起源的必要成分，以及它們是否存在于前生命時(shí)代。

盡管在化學(xué)、分子生物學(xué)、地球科學(xué)、行星科學(xué)、天文學(xué)和地外生命搜尋方面，科學(xué)家已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。但對(duì)于生命起源前的化學(xué)物質(zhì)如何在原始地球上組裝成穩(wěn)定的、自復(fù)制的細(xì)胞的全面理解，目前仍然難以做到。因此，關(guān)于生命的起源之謎，仍存在大量不確定性。

但隨著這些領(lǐng)域的前沿科學(xué)的迅速發(fā)展，我們將不斷迎來(lái)各種令人興奮和驚訝的發(fā)現(xiàn)。