宇宙中的生命是怎樣產生的,生命是怎樣誕生的?

2021-03-04 07:52:14 字數 4645 閱讀 9077

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早在2023年,芝加哥大學化學系一位青年學生斯坦利·公尺勒曾產生過乙個當時被人認為是荒誕的想法:世界基本物質中的礦物元素能否必然產生生命?要是公尺勒不去大膽地進行實驗,這個一時受嘲弄的所謂「不可思議」的設想恐怕只能永遠成為爭論的話題。

他的老師尤賴不無恥笑地叫公尺勒試試,並跟他打了1000美元的賭,擔保他「不會成功」。

斯坦利·公尺勒的設想和實驗似乎過於簡單,因此,尤賴教授的懷疑態度是可以理解的。公尺勒設想,把構成我們地球的最原始的礦物質放在乙個龐大的試管裡進行實驗。這些礦物元素有甲烷、氨、氫和水氣。

公尺勒排除了種種干擾,勇敢地開始了探索。他在試管裡把這些無機物質混合在一起,然後向試管通電,放出電火花。大家知道,40億年前,構成地球的所謂「原湯」上空,經常發生強大的雷雨。

經過乙個星期的操作,公尺勒停止了實驗。當他仔細觀察試管時,發現底部有一種淡紅色的奇異物質。公尺勒又驚又喜,立即對這物質進行了化驗分析,結果證明,那是氨基酸。

大家都曉得,氨基酸是生命的要素。當然,公尺勒從無機物質中沒有創造出生命來,甚至連最基本、最原始的生命形式也沒有製造出來。但是他發現了乙個化學程式,可能導致生命的出現。

請不要忘記,公尺勒的實驗只用了乙個星期的時間,而地球卻花了40億年的功夫才有生命的出現……

應當說,是前蘇聯生物化學家奧帕里涅於2023年提出的乙個具有革命意義的假設,才導致了公尺勒的極其天才的實驗。奧帕里涅對地球上出現生命的過程做過如下描繪:40億年前,在太陽紫外線的作用下,地球表面出現了第一批氨基酸,這些生命的原始物質掉進了海洋,便形成了所謂的「原湯」。

隨著時間的推移,生命的原始物質不斷地進行結合,其結構越來越複雜,最後就產生了生命。這位前蘇聯生物化學家認為他的這個描繪並非是想入非非的事。他自己曾觀察到,在注入大量溶劑的濃膠狀態溶液中,蛋白質很容易結合起來。

公尺勒2023年的實驗表明,科學家們的思想已有了乙個飛躍。當時有許多科學家認為,生命是只產生於我們地球表面的、自發的、例外的現象。公尺勒的發現極大**撼了這些科學家的心靈。

公尺勒以實驗證明,一定物質的化學結合,必然會導致生命的出現。這個理論使生命是自發和例外地出現的學說頃刻間瓦解了。

繼公尺勒之後,諾貝爾化學獎獲得者梅爾文和卡爾文把實驗推進了一步,他們用迴旋加速器發射的電子來代替紫外線。後來,另一名科學家福克斯又對「原湯」的各種條件進行了模擬實驗。40億年以前,火山爆發向地球表面噴吐著大量的火焰,熊熊燃燒著的岩漿直接流入了海洋。

福克斯把模擬的「原湯」同岩漿接觸,然後加熱,使溫度公升到107℃,同時加進18個氨基酸分子。得到的結果表明,生命是必然出現的,因為福克斯的實驗產生了類似多肽的物質。換句話說,他獲得了由幾百個分子組成的氨基酸鏈。

從此就形成了一門新學科:生源說。自2023年以來,實驗室的實驗越來越複雜了,科學工作者人工製造出了越來越高階的氨基酸和分子。

到了2023年,人們竟研製成了去氧核糖核酸分子。

在取得這些地面新發現的同時,天體物理學家們也在宇宙空間找到了各種各樣的分子。隨著這些新的發現,也出現了一門新的學科:天體化學。

這是一門完全嶄新的學科,它產生於20世紀70年代。的確,天體物理學家們2023年在宇宙間發現了24種分子,而在2023年又找到了45種分子。

2023年5月23日,星期一。天文學家雅克·勒凱向法蘭西學院介紹了在宇宙裡發現的最新的分子,即由9個原子組成的分子:c2h2**。

這個宇宙化學的新證據是默東天文台於2023年5目22日分析得出的,它表明宇宙中_會產生越來越複雜的化學反應和化學結合。不過,有人曾經認為,除原子和粒子外,宇宙不會孕育出別的東西來。可是事實恰恰相反,科學家們發現了越來越多的化學成分十分複雜的物體。

有人甚至認為已經發現了由83個原子組成的卟啉分子,但至今沒有得到證實。業已發現的相當高階的分子在宇宙裡的生命發展中起著重大的作用。它們像蘑菇的孢子一樣,駕著宇宙裡的風或坐著冰冷的彗星遷居到各個星球上去。

一些科學家認為這是十分可靠的假設。結論是:像地球上一樣,化學在宇宙裡似乎必然會導致乙個越來越複雜的結構,這個結構又必然會導致生命的出現。

生命是怎樣誕生的?

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伴隨著人們對宇宙形成之謎的探索,人們同樣也在不斷探索生命是如何誕生的。「

先有雞還是先有蛋」的討論,實際上也就是**生命起源之謎的嘗試。

據天文學家說,地球是在46億年前從太陽誕生後的殘餘物中形成的。據推測,當地球成形後,其表面仍然保持融熔狀態達6億年之久。地球內受地核加熱,外遭小行星撞擊,致使溫度公升高,水沸騰化為蒸汽。

過了相當長的一段時間,殘餘的小行星逐漸在軌道上安定下來,小行星撞擊變得稀少了,這時,碳、氮、氫和氧的各種化合物開始「化合成氨基酸和其他構成生命的基本化合物」。諾貝爾獎獲得者克里斯蒂安·德·杜弗在他的《至關重要的塵埃》一書中寫道:「這些化合物隨著降雨、彗星和隕石散落在毫無生命的地球表面,形成一張有機物之毯。

」這個富含碳的薄層又受到地球和墜落在地球表面的天體的「攪拌」,並遭到強烈的紫外線輻射。由於有地球大氣的阻擋,今天的紫外線輻射比當初要微弱得多。這些物質最終流入大海。

著名英國科學家霍爾丹在他2023年的一篇**中形象地形容其為「原始海洋成為一鍋熱湯」。這個過程的主要副產品是一些棕紅色的黏稠的東西,被命名為「黏性物」或「黏泥」。

那麼生命是如何從像熱湯一樣的海洋和許多無處不在的黏泥中產生的呢?

因為生物分子,如蛋白質和核酸等是生命之本,它們比較脆弱,在低溫下可以存活很長一段時間,所以化學家始終堅持認為生命應該起源於低溫,甚至是像木星衛星零下很多度的冰冷環境中。但是人們在火山口附近發掘出來微小的線狀生物的化石,可見構成這種生物的原料也應該來自火山口附近。事實上,現在在火山口和溫度高達110℃的溫泉裡仍然活著最古老的細菌。

這些古老火山細菌的存在強有力地支援了生命起源高溫環境說。

探索生命起源的兩個主要研究領域都存在較大的問題。不僅僅是生命最早開始出現的年代被一再往前推,以至於似乎沒有足夠的時間來發生創造生命的化學變化,而且那些化學反應本身也存在著許多謎。

新的問題猶如烏雲遮蔽了生物進化圖景,這個圖景曾經在「種系樹」上似乎是如此清晰。進化的種系樹是達爾文在19世紀為了表示動物群的演化史而提出來的。種系樹反映了生物的進化史,人們可以沿著它的枝幹追根溯源。

第一張複雜的種系樹圖譜是德國博物學家恩斯特·海克爾繪製的,他同時還創造了「生態學」這個詞。dna的發現使人們不僅可以繪製出動物和植物的種系樹圖譜,而且可以繪製出構成動植物的生命體的遺傳物質的種系樹圖譜,它能使我們更深刻地理解生命的進化過程。為了繪製這些種系樹圖譜,研究者利用了一種比較測序的方法,首先測定一種生物體中組成核酸或組成蛋白質的氨基酸的分子的排列順序,然後把它與另外一種生物體進行比較。

利用這種技術,有可能發現種系樹上的兩根細「枝」的距離究竟有多遠,並揭示出引發種系樹「分出枝丫」(因為生物體的進化或突變)的機制是什麼。

20世紀70年代後期,伊利諾伊大學的卡爾·沃斯把比較測序方法應用到存在於所有生物體的rna分子上,結果得到了一張比以前所猜想的要複雜得多的種系樹圖譜。

這棵種系樹有三個明顯的分支,描繪了三類基本的生物體:原核生物、古菌和真核生物。原核生物是細菌類的微生物,古菌是由沃斯提出的新的分類,它是第二組通常可在非常熱的地方如滾燙的溫泉發現的細菌類有機體。

真核生物是具有大細胞的生物體,細胞中有乙個與周圍環境隔開的細胞核。真核生物包括所有多細胞生物體如動物和植物,當然也包括人類。

從20世紀80年代早期開始,隨著這三類基本生物體的越來越多基因被解碼,問題出現了。除了沃斯最初的蛋白質模型外,這些基於基因組的三類基本生物體的種族樹圖樣都不同。另外,基因不斷反覆的現象令人驚奇,這種變化導致尋找所有基因的共同的祖先變得很複雜,這表明原始基因,即導致生命起源的基因是相當複雜的,這種複雜性並非乙個「起始」基因應有的。

唯一可能的解釋是,假定在生命進化的早期,一些基因並非一直突變而形成一株一直向上生長並分出許多枝椏的種系樹,而是在水平方向上發生交換。這一理論被現在所發現的一些事實所支援,例如,一些細菌能在水平方向上改變部分基因以使自己更具有抵抗抗生素的能力,這對人類來說是一件不幸的事。這個推論意味著生命之樹並不具有乙個挺拔的主幹。

現在,專家們把不同時間賦予由dna形成的樹開始向上,生長並分出枝丫的那些點上,時間跨度從最近的10億年前到以前所猜想的40億年前。就像關於宇宙起源的大**理論一樣,關於生命起源的理論也很複雜,特別是隨著新的發現和測量方式促進了知識水平的提高,它變得更複雜了。因為這個原因,其他曾經作為空想而消失很久的對生命起源的解釋仍有忠實的追隨者。

我們的地球上的生命會不會是來自太空,來自小行星、隕石和彗星甚至是火星?榮獲2023年諾貝爾獎的瑞典化學家斯凡特·奧古斯特·阿雷尼烏斯創立了生命起源的胚種論,他認為細菌孢子在一種休眠狀態下在冰冷的宇宙中旅行,當它遇到合適的行星時便開始生長繁衍。阿雷尼烏斯沒注意到致命的宇宙射線可能會殺死細菌孢子。

佛瑞德·霍伊爾大肆鼓吹另一種更離奇的胚種論,他認為類似於2023年流行於西班牙的流感之類的流行性疾病是由於太空中的細菌造成的,人類的鼻子已經進化成能過濾這種太空誕生的病菌了。弗朗西斯·克里克(他與詹姆斯·沃森、莫里斯·威爾金斯一起,因發現dna的雙螺旋結構而獲得了2023年諾貝爾生理學或醫學獎)與研究生命起源前的化學的先驅者萊斯利·奧格爾一起甚至走得更遠,他們認為生命是一些高等的外星文明「播種」在地球上的,他們稱這個假想為「定向胚種論」。

也許在即將來臨的2023年,關於遠離地球的太陽系的生命,人類將發現更多的甚至是驚人的證據。nasa探測器將探測土星的衛星土衛二,這是一顆表面被冰封的星球,這意味著在其下面可能存在水,這顆探測器將證明宇宙中的生命比一些保守的科學家所猜想的更普遍。近年來,我們知道地球上的生命存在於一些極端溫度下,在這樣的溫度下,我們長期以來一直認為對任何生物有機體來說都是極其不利的。

如果在土衛二冰面下發現任何種類的生命,那麼胚種論將提高到乙個新的水平。同時,科學家平息關於宇宙起源的爭論也將變得更加複雜。

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