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地球第一個生命體怎麼來的

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地球第一個生命體怎麼來的,有關於地球上的第一個生命是從那裏來的問題,一直都是眾説紛紜的,現在我們來看看地球第一個生命體怎麼來的。

地球第一個生命體怎麼來的1

原始湯理論

早期地球

二十世紀初,科學家就已經意識到這一點。於是在1924年,二十多歲的俄國化學家亞歷山大·奧帕林提出了原始湯理論:在富含有機物的水域,有機分子以某種方式聚集在一起,並自發形成一個可以自我複製的化學系統,生命的種子開始萌發,生命起源於海洋的基調被奠定。

但是理論畢竟是理論,需要實驗去驗證。奧帕林及其同時代的科學家,並沒有在實驗中實現由無機物向有機物的轉變。

直到1953年,美國芝加哥大學年輕研究員米勒和他導師尤里,設計出具有里程碑意義的實驗,才敲開了生命起源的大門。

米勒實驗

他們用裝有水的玻璃燒瓶模仿地球原始海洋,用另一個裝有甲烷,氨和氫的燒瓶模擬早期的大氣,用試管連接燒瓶,電極模擬雷電,同時輕輕地將水煮沸,讓裏面的化學物質循環。

實驗開始時,水是純淨透明的,但幾天後,溶液變黃,黑色殘渣開始在電極附近堆積,水和簡單氣體反應產生大量包括氨基酸在內的有機分子。

米勒實驗最大的成功之處在於巧妙地耦合了早期地球的各種複雜特徵:水汽循環、熱力梯度、化學反應等,以一種看似合理的方式揭示了生命起源的過程。

在後續的實驗中,其他科學家成功合成了其他關鍵的生物分子,例如形成細胞膜的脂類、高能量的糖,以及構成遺傳物質的核糖,生命如何起源的問題似乎已經不成問題。

然而,米勒所創造的構成生命的分子模塊僅僅是漫漫生命之路的第一步,它們需要連接形成構成蛋白質的'肽鏈,需要鏈接成RNA,這些大分子容易在宇宙輻射或太陽紫外線照射時斷裂,因此,大分子最好是在破壞性較小,能量較低的區域完成,深海無疑是個好地方。

地球第一個生命體怎麼來的
  

深海起源

1977年,深海生態系統意外發現。在深海黑煙囱附近,生物常年與陽光隔絕,微生物是主要的能源生產者,它們發揮着與植物相同的生態作用。

在這裏,含有氧氣的冰冷海水和熾熱的火山噴出物,以及富含硫的礦物混合,形成有機物和能量來源。這種奇特的生態系統致使地質學家邁克爾羅素開始倡導生命始於熱液噴口。

洋脊

隨着在大西洋和太平洋的洋脊發現豐富的熱液生態系統,生命始於熱液噴口觀點逐漸確立,深部起源假説已經被廣泛接受。相比被彗星和小行星撞擊的地球表面,深海生態系統將為生命的起源和進化提供一個比洋表更有利的位置。

除此之外,深層油井,南極千米深的冰層之下,乾燥沙漠的深處,微生物都比比皆是,預示着生命似乎可以不依賴於陽光而生長,這些生物附着在礦物表面茁壯成長,水與巖石的相互作用為生命提供化學能量。因此,熱液噴口起源被廣泛接受,成為一種可行的、但未經證實的米勒地表起源假説的替代方案。

但是隨着對細胞的深入研究,許多科學家發現生命起源於海洋的假説存在一個根本問題:構成生命基石的有機大分子可以在水中分解,蛋白質和核酸的鏈接處很容易受到大量水分子攻擊而斷裂。

地球第一個生命體怎麼來的2

1、生命起源之謎

一提到從無機物中產生生命的假説,就不得不提米勒尤里實驗了。1953年芝加哥大學的史丹利米勒和哈羅德尤里模擬早期地球環境做了一個實驗,他們把水、甲烷、氮氣、氨氣和一氧化碳密封在一個無菌狀態下的玻璃迴路裝置裏,裝置的一側是一個裝置液態水燒瓶,另一側安了一對電極。

他們首先把液態水加熱,讓氣蒸發產生水蒸氣,讓水蒸氣通過另一側的燒瓶中的電極在通電後產生了火花,用來模擬原始地球中閃電水蒸氣通過電極燒瓶後,然後又再度凝結成液態水流,回到了原先裝水的燒瓶中,這個過程模擬的是原始地球成雲再降雨的這樣一個水循環的過程,就這樣一個實驗過程不斷的循環。

米勒尤里實驗

一週以後他們發現10%~15%的含碳的無機物,像是甲烷和一氧化碳變成了含碳的有機化合物,其中2%變成了氨基酸,一共有22種糖類和脂質,這種能形成核酸的原料也在這次實驗中形成,但是很遺憾像DNA和RNA這種核酸本身並沒有出現,尤其值得注意的是在實驗過程中產生的所有有機化合物全部都是同時存在左式和右式的鏡像異構物,説白了就是所有通過這個反應自然產生的有機物都都是成對出現的,就有點像你的左右手一樣,無一例外,這一點非常重要。

左式和右式的鏡像異構物

我們後面還會再提到,米勒尤里實驗成功的證明了無機物在一定條件下是存在形成小分子有機物的可能性的,從此以後米勒尤里實驗就成為了生命可以自然產生的最大證據。

地球第一個生命體怎麼來的 第2張
  

2、“無”中生有

隨着實驗的成功反對的聲音也越來越大,因為整個米勒尤里實驗都是基於一個假設,就是地球的原始大氣是還原性的而非氧化性的。也就是説當時的地球大氣中只能含有極其微量的未經結合的自由氧,因為當時的地球有很多自由氧存在的話,那麼氨基酸是不可能穩定存在的,即使有部分氨基酸碰巧產生了,它們也會被迅速的分解了。

兩年以後,也就是1955年的時候,史丹利米勒發表了一篇論文,在論文中他本人也承認了,米勒尤里實驗的基礎來自於推測,因為根本就沒有人知道當時的地球大氣是否是處於還原狀態,隨着時間的推移和科技的進步,原始地球大氣處於還原狀態的證據不僅沒有找到,反而越來越多的證據顯示原始地球大氣很可能是氧化性的,科學的天平漸漸的傾向於對於米勒尤里實驗假設基礎不利的地方。

模擬原始地球閃電水蒸氣通過電極燒瓶然後再度凝結成液態水流回到原先裝水的燒瓶中,模擬原始地球成雲再降雨

1991年科學家們根據科學實驗和電腦模擬出了原始地球的大氣環境,科學家們認為當時的地球是沒有足夠的臭氧層來阻擋太陽紫外線輻射的。那這樣的環境對於形成氨基酸還有核酸是極其不利的。史丹利米勒教授隨後也在科學美國人雜誌承認,生命起源之謎遠比我們想象的更難解開。

隨着越來越多對於米勒尤里實驗不利的科學證據出現,越來越多的科學家開始對生命來自於無機物的.自然反應,這一假説的態度呢發生了轉變,例如之前力挺米勒尤里實驗的生物學家迪安凱尼恩後來就“反水”了,他説無機物能自行產生生命,這件事簡直是難以置信,我們用化學來解釋生命起源的理論從本質上就是錯誤。

後來的科學實驗也確實證明了它的反水可能是對的,因為後來科學家們又在氨基酸如果可以自然形成基礎上看看蛋白質和DNA 能不能通過原始的地球環境自行地創造出來,實驗結果是令人失望的,科學家們做了幾千次不同的實驗,結果無一例外完全無法自然形成蛋白質或者是DNA。

對於生命來自於無機物自然反應的理論,更不利的是在2006年2月13號的時候,英國皇家學會曾經公開表示,通過實驗證明在火山温泉和海底熱液活動這種類似於早期地球環境之下,自然產生生命的可能性是極低的,這個實驗結果是來自於俄羅斯的勘察加半島和美國加州的拉森山火山地區。

實驗結果表明,這些熱的酸泥漿並不能為化學物質的聚合提供有力的條件,實驗發現這些有機化合物,例如氨基酸和DNA,還有另一種生命不可或缺的成分,磷酸鹽全都無一例外的強有力地附着在了黏土微粒的表層。

火山和液體熔巖

這些有機化合物如此強有力的附着在粘土為例的表面之上,以至於它們無法再進一步地進行化學反應。除此以外,科學家們還將類似肥皂的分子放入了池子之中,讓人失望的是他們並沒有形成膜,作為生物的最小單位細胞,細胞膜的形成是必須的,然而實驗證明並沒有。

3、最無解的發現

更無法用“生命來自於無機物自然反應”這一假説解釋的是,我們現在已經發現了大約100種氨基酸,其中只有20種是蛋白質的成分,而且這所有構成蛋白質的20種氨基酸全部都是左式氨基酸,大家還記得我們前面提到的左式和右式的氨基酸嗎?

它就像人的左右手一樣同時產生的,而只有左完全沒有右的構成,非常違背自然規律,這一點特別像是被有意為之,因為如果是自然形成的話,那麼目我們應該能在蛋白質中發現數目相等的左式氨基酸和右式氨基酸才對,為什麼生命完全是由左式氨基酸組成的,直到今天這都是科學界一個巨大的謎團。

地球第一個生命體怎麼來的3

首先,我們要知道一點,地球上的生命體都是碳基組合,此後才有了後面各種生命體該有的反應,比如新陳代謝、遺傳與變異以及各種本身刺激反應。這樣看來,地球上所有生命體的祖先只能是一個,那麼祖先又是怎麼產生的呢?或許有的人會説,可能是在特定環境下偶然性發生的化學反應。當然,很多人都覺得這是個荒謬論,你覺得會是怎樣呢?

在當今繁榮的文明下,任何猜想都需要有足夠的證據,不然最後永遠都只是猜想。於是,很多科學家運用了另外一種方法,即模擬原始的環境,看是否會創造出生命。答案是很困難的.,就算是地球上最簡單的生命體,通過自然演變產生的機率幾乎不存在。有的人可能會説,概率是有的,只不過時間問題。但想象總是美好的,實際上這種超低概率事件發生的可能性接近0。

地球第一個生命體怎麼來的 第3張
  

如果你説生命在自然中會經歷過無數次重複以及演化,最終產生生命。那麼,拿銀河系中無數顆星球存在年齡來説,它們並不比地球少,那它們演化出生命的機率豈不是更大?換而言之,就是你認為地球經過一年後演化出生命,或者是銀河系中數億顆星球演化出生命。那麼,你覺得哪個機率更高?哪個更加容易被信服?毫無疑問,肯定會選擇後者。

此外,科學家們認為地球誕生命是以一些外觀極其簡單且生存能力很強的微生物為主。由此看來,這些生命都是比較低級的生命體,好像只有它們才能抵禦得住地球誕生之初的惡劣環境(高温、強酸、真空等)。

而宇宙中別的星球有生命出現,是宇宙誕生之時各天體之間相互碰撞攜帶的微生物,隨即在舒適的環境中逐漸發生變化。科學家們發現,火星上有生命體就是最好的證據,種種跡象都向我們表明——“生命,並不是起源地球”,這個觀點似乎更能站住腳跟。如果真是這樣,我們從此就有夥伴了。

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