地球生命起源之谜

  地球的年龄约为45亿年,地球生命形态最初出现的时间可追溯到30亿年前。地球生命的起源一直是一个争议颇多的问题。现代科学诞生以前,流传着一种“生物自然发生”的观念。比如,比利时著名医生巴蒂斯特·黑月蒙特认为自然界存在着许多种酵素,借助这些酵素种子和动物才能生长,他甚至认为池塘里的雾气能繁殖出青蛙来。17世纪的博物学家弗朗西斯科·雷迪则坚信,任何一个生物只能一从同种类的另一个生物中诞生。

如今,科学家们对生命起源问题的认识比起17世纪和18世纪时的认识要深刻得多。他们从多方面提出了地球生命起源的线索.但问题的答案依然是扑朔迷离。也许21世纪的学者们能为我们解开这团乱麻。

线索一:原始地球大气是有机分子的诞生地,然后产生了生命。首先需要了解的一个问题是:有机分子为什么会取得如此辉煌的胜利?这主要是因为有机分子的原子组合较牢固,但这些原子很难自行组合。要选出一种含碳原子的、相互密合和有序的多原子结构比造出诸如硅一氧结构之类的东西要困难得多。然而,这种基于碳原子的结构一旦造出,它所具有的独特的复杂性就会无限期地保持下去,最终导致生命系统的诞生。在原始地球条件下,有机分子通过无机化合而成。

1953年。美国科学家斯坦利·米勒模拟原始地球大气。将氨、甲烷、氢和水蒸气混合在一起,然后对这些混合气体进行放电,获得了氨基酸。米勒的实验证实了地球上化学进化的可能性。另外,放电、紫外线、热能都可以促使原始地球大气中某些元素合成生物单分子。

米勒认为要了解最初生物是如何出现的,关键在于弄明白一段RNA(一些人认为,第一个生物只由RNA组成)或DNA是怎样形成的。但是.要在实验室模拟原始地球条件获得构成RNA或DNA的基本成分——核苷酸非常困难,因为这类化合物的产生需要很低的温度,合成氨基酸等有机物需要的是原始“热汤“,而合成核苷酸需要的是原始“冷汤”。

线索二:火山孕育生命。原始地球火山活动频繁。 美国霍普金斯大学的地质古生物学家斯坦利于 1985年提出,在太古代存在深海火山。它的地质条件类似于现代深海洋中脊,生 命化学合成的一系列反应就在那里发生,有机分子在那里形成,最后原始生命就在那里诞生。 20世纪70年代,科学家对洋中脊火山喷口的研究表明,海水通过深海火山口与炽热岩浆直接连通,深海火山口附近存在巨大的温度和化学的变化,可能形成多种溶解物。这些物质在高温下化合形成氨基酸。继而硫和其他复杂化合物形成多肽、核苷酸链。形成类似细胞体的合成物。

1992年,美国《华盛顿邮报》报道。加利福尼亚大学洛杉矾分校的分子生物学家詹姆·莱克在大洋底火山附近找到了在黄石公园热泉里生存的嗜硫细菌,为海底火山生命起源的理论提供了证据。

线索三:天外起源说。1990年,美国国家航空航天局的凯文·扎乎勒和戴德·吉林斯扑提出。白垩纪—第三纪界线附近地层的有机尘埃是由于一颗或几颗彗星掠过地球时留下的氨基酸形成的。在地球形成早期,彗星也能以这种方式将有机物质像下小雨一样洒落在地球上,这就是地球上的生命之源。

另外,落到地面的流星体也为研究太阳系的起源和演化、生命起源提供了宝贵的线索。陨石分为两类:球粒陨石和非球粒陨石。球粒陨石对生命起源有较重要的意义。它们只可能 来自宇宙,不仅含有氨基酸,还有烃类、乙醇和其他可能形成保护原始细胞膜的脂肪族化合物。康乃尔大学的希巴指出,陨石撞击产生的热和冲击波可以在原始大气中激起合成有机化合物的化学反应。

线索四:站立矿物晶体。很早以前,就有科学家提出,粘土这种地球上最常见的物质是最初的生命物质。黏土矿物是一种微小的晶体.科学家们发现,黏土矿物晶体具有生命系统的某些关键特征。比如,有些矿物晶体可以在有限的程度上模仿植物的光合作用。在紫外线的照射下。某些结构筒单的铁盐溶于水中之后可以使二氧化碳凝固。并将它合成如甲酸之类的小有机分子。同样,固氮作用也是有机物中一种非常复杂的反应过程。这种复杂的反应过程也在一些矿物质中有限程度地被加以模仿。作为砂的一种次级成分,含铁的二氧化钛也具有固氮的能力。当太阳光照射到这种物质的潮湿的晶体之上,这时就会有少量的氮转化为氨。相比之下氨比较容易发展成为氨基酸之类的较大分子。这些有机分子的形成可能为生命的诞生奠定基础。

为了揭示地球生命起源的秘密,美国华盛顿大学的约翰·阿姆斯特朗最近甚至提出,可以从月球上寻找地球生命起源的一些信息。他根据月球表面的陨石坑估算,地球形成早期所遭受的地外天体的撞击足以把地球的碎片“炸”到月球表面去。月球表面平均每100平方千米的范围大约有 20吨地球碎片,这些物质很可能记录了地球最早期的生命信息。

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