探秘地球生命的起源

高峰

多年來，科學家一直在研究關于地球生命的起源，并提出了包括“原始湯”起源說、海底熱液起源說等。

生命誕生于“原始湯”

關于地球生命起源，一個主流的看法認為，生命誕生于“原始湯”。科學家認為，在距今40億年前后，在地球的海洋中就產生了存在有機分子的“原始湯”，這些有機分子是閃電等能源與原始大氣中的甲烷、氨和氫等發生化學作用而形成的。地球上的所有生物都源自同一個個體，一個38億年至40億年前漂浮在“原始湯”中的簡單細胞，它有著最基本的細胞結構，是最基本的生命體之一。

20世紀50年代初，美國科學家米勒令電火花穿過類似原始大氣的一種混合氣體，結果該混合氣體中甲烷里的碳有15%發生轉移，形成了水溶性有機小分子，其中包括4種氨基酸和氰化氫、甲醛等。這是形成生命的一些基本物質，氨基酸是組成蛋白質的成分，而蛋白質是生命體不可缺少的有機物;甲醛分子則可以生成組成RNA的一種核糖，而RNA是生命體中決定蛋白質性質的物質;氰化氫也可以進一步結合成腺嘌呤，而腺嘌呤是生命體中遺傳物質DNA的組成成分。這個實驗說明，生命確實可以在“原始湯”中通過簡單的化學反應產生。

深海熱液是生命的搖籃？

隨著對海底熱液噴口及其生態系統研究的深入，科學家發現，深海熱液環境與地球早期的環境非常相似。海洋剛形成時，廣泛并劇烈的海底熱液活動導致了地球內部熱量的散逸以及大量還原性金屬元素和氣體的產生。因此，那個時候的海洋處于強還原環境，富含還原態的鐵、銅、鋅、鉛、錳等金屬離子，以及甲烷、氫氣和硫化氫等氣體，海水的溫度維持在70℃～100℃。由于光合作用還沒有出現，大氣中幾乎不含氧氣，二氧化碳的含量很高，因而海洋呈酸性。科學家猜想，正是在早期海洋海底熱液噴口周圍，生命開始悄悄地萌芽了。

海底的熱液噴口有穩定的液態水環境，并且有化學梯度，有利于從有機小分子到有機大分子形成的化學反應。此外，熱液噴口附近有比較豐富的金屬礦物，有機化學反應需要催化劑，而這些金屬礦物就是非常好的催化劑，因此海底的熱液噴口有利于原始生命形成。

此外，科學家根據“分子進化時鐘”的基因測序，勾勒出地球上所有生物的“生命進化樹”。他們發現，位于“進化樹”根部，代表著地球上所有生物“共同祖先”的微生物，絕大多數是從海底熱液環境中分離得到的超嗜熱古菌。它們的平均最佳生長溫度超過80℃，能夠利用熱液噴口周圍環境中的各種無機化學反應所釋放出來的能量維系自身的生命活動，進而支撐整個生態系統的繁榮。這些微生物完全能夠適應古代海洋苛刻的環境條件，是生命起源于海底熱液噴口的核心證據。

解密原始生命誕生就這么難？

科學家研究人類起源、動物起源、植物起源等都相對容易，為啥解密原始生命誕生就這么難？

這是因為，關于這些物種，地球上有很多化石證據，并且可以通過建立“生命進化樹”來推測這些物種的起源過程。可是原始生命起源于38億年前，在此后的38億年間地球經歷滄海桑田的變化，很多巖石都被風化沉積變質了，想找到第一個細胞形成時的化石記錄幾乎是不可能的。

因此，為了解密原始生命的誕生，歐洲宇航局、美國航空航天局等機構都將目光對準了外太空。因為火星、月球等星球沒有像地球那樣經歷如此多的有水參與的復雜風化作用，所以它們可能仍維持著與地球早期生命起源時相類似的環境。研究這些星球的環境，或許有助于了解地球早期的環境信息。此外，如果能在這些星球上找到原始細胞的化石證據，就更有助于破解地球生命起源的秘密。

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