達爾文對地球早期生命的猜想也許是對的

2025-12-12 00:44:46 分類：熱點 閱讀(557)

達爾文對地球早期生命的猜想也許是對的
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)新浪科技：國外媒體報道，達爾文提出過許多出色的文對想法。其中最著名的早期成都全套（上門大活）【電話微信192=1819=1410提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達當(dāng)屬由受自然選擇驅(qū)動的進化論。地球上的生命大多數(shù)已知生命都可以用該理論來解釋。但他也對其它許多問題進行了苦苦思索。想也許對在寫給朋友的達爾地球的猜一封信中，他提出了一種關(guān)于地球早期生命如何形成的文對理論。在約150年后的早期今天看來，這封信極其具有預(yù)見性，生命如同預(yù)言一般。想也許對
與人們的達爾地球的猜普遍想法不同，達爾文并非第一個提出物種會進化的文對人。在19世紀(jì)，早期科學(xué)家針對“動物會隨著時間的生命流逝不斷變化，比如現(xiàn)代長頸鹿的想也許對脖子比古代更長”這一理論進行了大量探討。
達爾文的關(guān)鍵貢獻在于描述了“自然選擇”這一進化機制。該理論認(rèn)為，同一物種的動物需要為了食物、庇護所、以及繁殖后代的能力彼此競爭。只有最適合所在環(huán)境的動物才能成功產(chǎn)下后代，因此這些有益性狀可以遺傳給下一代，變得越來越常見。假如長脖子對長頸鹿有益，成都全套（上門大活）【電話微信192=1819=1410提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達一代代過去，擁有長脖子的長頸鹿就會越來越多，直至達到最佳的脖子長度。達爾文在1859年出版的《物種起源》中，對這一觀點進行了陳述。
生物進化這一事實透露了關(guān)于生命起源的一些線索。進化告訴我們，看似迥異的物種其實也可能是遠親，由同一位祖先進化而來。例如，人類目前親緣關(guān)系最近的物種是黑猩猩，我們曾在約700萬年前擁有同一位祖先。
不僅如此，目前生活在地球上的每一種生物最早都可追溯至同一祖先，名叫“最后的共同祖先”，生活在逾35億年前、地球剛剛形成之時。
然而，進化論只解釋了已知生命變化的方式和原因，并未講述地球上的首個生命是如何形成的。
生命是如何開始的？
對生命起源的研究直到上世紀(jì)50年代才開始。當(dāng)時，已經(jīng)有許多科學(xué)家懷疑，生命起始于海洋。他們認(rèn)為，在剛剛誕生的地球上形成了大量碳基化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)溶解在海洋中后，變得越來越稠密、濃度越來越高，這就是所謂的“原始湯”。這一理論由蘇聯(lián)生物學(xué)家亞歷山大•奧巴林（Alexander Oparin）提出。1953年，一位名叫斯坦利•米勒（Stanley Miller）的美國學(xué)生證明，可以在一套模擬原始海洋和大氣條件的簡單裝置中合成氨基酸，即蛋白質(zhì)的基本組件。
幾十年間，“生命起源于海洋”的理論始終處于主導(dǎo)地位。但這其中存在一個顯而易見的問題：海洋的體積極其龐大，除非有數(shù)量驚人的碳基化學(xué)物質(zhì)，否則這些物質(zhì)可能會分散在海洋各處，歷經(jīng)多年都無法相遇?！八?，分子太少。”劍橋醫(yī)學(xué)研究委員會分子生物實驗室的克勞迪婭•邦非奧（Claudia Bonfio）指出。
還有一種被廣泛探討的理論認(rèn)為，生命也許起源于堿性熱泉之中，類似于大西洋中部的“失落的城市”。富含礦物質(zhì)的熱水從海床底部的巖石中汩汩流出，形成了怪異的白煙。這些熱泉提供的豐富化學(xué)能也許為第一批生物的誕生提供了能量。但今年5月發(fā)表的一項研究指出，在堿性熱泉條件下“尚未證明能夠直接合成氨基酸或核酸堿基”，而這兩種物質(zhì)對于我們所知的生命形式而言都不可或缺。
于是，我們又將目光投向了達爾文的理論。
給朋友的一封信
達爾文在1871年寫給朋友的一封短信中介紹了自己的理論。
達爾文從未在書中寫過生命是如何起源的，但他曾在私下里提出過猜想。最關(guān)鍵的文件是他在1871年2月1日寫給好友、自然學(xué)家約瑟夫•道爾頓•胡克（Joseph Dalton Hooker）的一封信。這封信很短，只有四段話，而且由于達爾文字跡潦草，很難讀懂。信中在簡單討論了近期針對霉菌開展的一些實驗后，達爾文簡要介紹了一項假說的開頭部分：
“經(jīng)常有人說，第一個生命誕生所需的全部條件如今都已經(jīng)具備，也許過去也一直具備。但假如（這是個很不簡單的‘假如’）我們可以讓某個溫暖的小池塘具備氨氣、磷酸鹽、光、熱、電等條件，然后形成了某種蛋白質(zhì)化合物，這種化合物再經(jīng)歷某些更加復(fù)雜的變化。放在現(xiàn)代，該物質(zhì)會被立刻吞食或吸收掉。但在生物誕生之前，情況就不會這樣了?！?br>這段話需要費點工夫來理解，因為有好幾點想法被雜糅在了一起，就好像達爾文是在一邊寫、一邊琢磨一樣。不過它的核心觀點其實很簡單。
達爾文提出，生命不是在開闊的海洋中、而是在陸地上的一個小型水體中形成的，其中富含各種化學(xué)物質(zhì)。這和“原始湯”理論本質(zhì)相同，但有一項優(yōu)勢：隨著水在溫暖的白天不斷蒸發(fā)，溶解在池塘中的化學(xué)物質(zhì)的濃度也會隨之提高。生命所需的化學(xué)物質(zhì)也可以在光、熱和化學(xué)能的共同驅(qū)動下開始合成。
達爾文的想法在很多方面都極其不完善，但我們并不能責(zé)怪他，畢竟在他寫下這段話的時候，科學(xué)家還沒有發(fā)現(xiàn)DNA等核酸，生物學(xué)家對基因還一無所知，細(xì)胞內(nèi)部的運作機制也仍然成謎。達爾文猜想，生命起源于蛋白質(zhì)，但當(dāng)時并沒有人清楚蛋白質(zhì)究竟是什么。一直到1902年，科學(xué)家才弄明白，蛋白質(zhì)原來是由氨基酸構(gòu)成的長鏈。
但達爾文的基本構(gòu)思至今仍是科學(xué)家研究的對象。并且許多研究人員相信，這是目前為止對生命起源的最佳解釋。
熱與光
威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的莉娜•文森特（Lena Vincent）所做的研究可以與“池塘說”兼容，不過她更傾向于持開放態(tài)度。她一直在嘗試合成能夠復(fù)制自身的化學(xué)物質(zhì)組合。例如有一對名為A和B的化學(xué)物質(zhì)，分別可以合成對方，即A可以制造出B、B可以制造出A。這樣一對化學(xué)物質(zhì)可以實現(xiàn)自我復(fù)制，但必須在二者都存在的情況下才能成功，單獨一種則不行。實踐中用到的化學(xué)物質(zhì)組合比這要復(fù)雜得多，但基本原理是相同的。
最關(guān)鍵之處在于，文森特是在礦物質(zhì)表面開展實驗的。如果關(guān)鍵化學(xué)物質(zhì)位于礦物質(zhì)表面，“就更容易發(fā)生反應(yīng)、與彼此接觸?！边@些化學(xué)物質(zhì)為了附著在礦物質(zhì)上，還會與彼此進行競爭。“我們認(rèn)為，這樣產(chǎn)生的環(huán)境可以創(chuàng)造出競爭優(yōu)勢，說不定就是進化的前身?！倍匀唤缰械某靥帘韺颖旧砭透采w著黏土等礦物質(zhì)。
還有許多證據(jù)顯示，陽光中的紫外輻射也可以驅(qū)動關(guān)鍵化學(xué)物質(zhì)的形成，特別是RNA。RNA與DNA類似，科學(xué)家認(rèn)為它在早期生命的形成中扮演了關(guān)鍵角色。這種過程只能在光照充足的環(huán)境中發(fā)生。而在這一點上，小池塘無疑比深海更占優(yōu)勢。
劍橋醫(yī)學(xué)研究委員會分子生物學(xué)實驗室的約翰•薩瑟蘭（ John Sutherland）在相關(guān)研究中發(fā)揮了重要作用。他于2009年證實，利用紫外線輻射等簡單處理手段，在RNA的四種基本構(gòu)件中，有兩種都可以由簡單的碳基化學(xué)物質(zhì)形成。在此之后，他又證實，如果對處理方法稍加改動，這些初始化學(xué)物質(zhì)還可以形成蛋白質(zhì)的基本構(gòu)件、或者構(gòu)成細(xì)胞外膜的脂質(zhì)。
“他正在逐漸具備合成復(fù)雜核酸長鏈的完整條件。”明尼蘇達大學(xué)的凱特•艾達馬拉（ Kate Adamala）指出。
最后，陸地上的池塘在炎熱環(huán)境下會接近干涸、下雨時再被重新注滿，如此周而復(fù)始。這種干濕循環(huán)看似無關(guān)緊要，卻會對生命相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生重大影響。
例如，薩瑟蘭在2009年開展的實驗只合成了RNA四種基本構(gòu)件中的兩種。而在2019年，德國研究人員則一次制齊了四種。他們將簡單的碳基化學(xué)物質(zhì)置于熱水中的礦物質(zhì)表面，然后讓它們不斷經(jīng)歷干濕循環(huán)。如此持續(xù)幾天時間，便足以合成RNA的基本構(gòu)件了。
無獨有偶，加州大學(xué)圣克魯斯分校的戴維•迪莫（David Deamer）也證實，干濕循環(huán)可以促進簡單“原細(xì)胞”的形成（即由一層脂質(zhì)外殼包裹的RNA等生物分子）。此外，現(xiàn)任職于愛丁堡大學(xué)的瓦倫蒂娜•埃拉斯托娃（Valentina Erastova）也發(fā)現(xiàn)，在干濕循環(huán)的條件下，氨基酸會與礦物質(zhì)表面的簡單蛋白質(zhì)銜接到一起。
生命的搖籃
迪莫提出，“不斷波動的火山溫泉池塘”是生命最可能起源之處。薩瑟蘭則認(rèn)為，沿隕石撞擊坑流下的小溪在坑底匯成的池塘才是生命最早出現(xiàn)的地方。目前還不清楚究竟哪種可能性更大。還有很多年輕學(xué)者表示，我們對生命的起源過程仍然所知甚少，不足以排除任何一種情況，因此不愿早早站邊。在實際研究中，仍有許多研究人員很重視“堿性熱泉說”，盡管該假說也存在一定問題。
不過有一點很清楚：達爾文的觀點極具前瞻性。他成功預(yù)見到，必須有一系列化學(xué)物質(zhì)集中在一個小規(guī)模空間中，并且需要一個能量源來驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)。
“就像達爾文的許多觀點一樣，”文森特指出，“‘溫暖的小池塘’假說也‘很有先見之明’?！?br>文森特表示，達爾文在信中還提到了另一點，而這一點的重要性被人們“大大低估”了?！霸谶@個溫暖的小池塘中發(fā)生的反應(yīng)也許很容易發(fā)生，因此其實無時無刻不在進行。而我們之所以沒能觀察到這一點，也許是因為，每當(dāng)自然條件下合成了一個新蛋白質(zhì)或類似分子，就被一只饑腸轆轆的細(xì)菌吞噬掉了?！?br>“我們討論生命起源時，總把它當(dāng)成一件發(fā)生在遙遠過去的事情，”文森特表示，“但也許此時此刻，這件事情就在發(fā)生。”