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生命起源是一个亘古未解之谜。对于今天大多数生物而言,存在一个基本的事实,即认为生命起源于海洋中,并逐渐演化成如今不同的物种。然而,由科学家阿尔缅(ArmenMulkanian)领导的研究小组发现这个观点可能是错误的,他认为物种的起源可能存在多种可能性。比如,生活在深海热液喷口的生命可能与热蒸汽在内陆淡水池形成的环境类似,因此原始生命可以从一个富含营养成分的“温暖小池塘”中诞生。
38亿年前,地球上形成了稳定的陆块,而围绕在陆块四周的是沸腾的液态水圈。现生的一些极端嗜热的占细菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式,其代谢方式可能是化学无机自养。澳大利亚西部瓦拉伍那群中35亿年前的微生物可能是地球上最早的生命证据。原始地壳的出现,标志着地球由天文行星时代进入地质发展时代,具有原始细胞结构的生命也开始逐渐形成。但是在很长的时间内尚无较多的生物出现,一直到距今5.4亿年前的寒武纪,带壳的后生动物才大量出现,故把寒武纪以后的地质时代称为显生宙。
而海洋作為生命起源的理论一直居于主流地位,海底火山口被认为是第一个细胞的发源地。但是,在最新研究中,阿尔缅与他的同事认为:远古地球的海洋盐度太高以至于不能为生命提供合适的生存条件,而淡水可提供适宜的环境。
早期地球温度都很高,产生的最早生命形式,应该是一些能适应高温的生物,而热泉中,生物恰恰就是嗜热的微生物。第二个,热泉的环境与早期的地球环境有很多类似之处,比如说它有高温,还有大量的还原性气体、一氧化碳、氢气、氨气,还有硫化氢等等。第三个,在高温的热水环境,它是有利于小分子的有机化合物脱水,聚合成有机高分子,比如说现在我们用有机小分子氨基酸合成蛋白质的话,它就是在热水中,通过热聚合反应,脱水以后形成这样的高分子,特别是在这种热水口附近,形成了黄铁矿,俗称“愚人金”。
迄今为止,我们把生命起源可以描述成这样子的:在40亿年前的地球上,由无机分子合成的有机小分子,它聚集在热泉口,或者火山口附近的热水中,通过聚合反应,形成了生物的大分子,这些大分子进行自我复制,自我选择,进而通过分子的自我组织,并自我复制和变异,从而形成核酸和活性蛋白质,同时分隔结构同步产生,最后在基因控制下发生代谢反应,为基因的复制和蛋白质的合成提供能量,这样一个由生物膜包裹着的具有能自我复制的原始细胞,就在地球上产生了。这个原始细胞可能是异养的,或者是化学自养的,它可能类似于现代生物在热泉附近的嗜热占细菌。现代生物学家通过生物分子学的研究,把热泉中的一些嗜热古细菌,跟现在的普通细菌进行了基因的对比,发现它们基因的相同点,不超过60%。那么就是说这些古细菌它们含有非常多的古老的基因,也就是说,它们很有可能就是生命起源时候的这种类型。
从今天细胞的行为方式上看,在高盐度的环境中,细胞难以合成蛋白质,即使在今天的海水盐度环境中,通过这种方式也很难合成分子并形成坚实的细胞壁。当细胞开始形成时没有厚厚的细胞壁,而在细胞继续生长和成熟期间,也几乎不可能有如此厚的细胞壁。很难想象它们最早是起源于比现代海洋更成的水中(钠钾比可达到40/1)。科学家认为在当时的史前环境中,陆地上的条件对生命的起源就有利得多。由地热蒸汽冷凝和冷却后形成的陆地淡水池,具有较高的温度,与深海热液喷口的环境类似。而地热蒸汽在当时的地球环境中被认为是普遍存在的。
此外,存在于淡水池中的水分,或者泥土,与现代细胞存在着许多相同的成分,比如磷离子、锌、锰,尤其是钏元素。因此,新形成的原始细胞可将有害的钠离子挡在外面。但是,也有的研究人员认为原始细胞如果暴露在地表上,就会受到有害的紫外线的照射,这将使细胞停止生长。对此,科学家小纰已经证明了在当时的地球紫外环境下,RNA和DNA是可以稳定存在的。尽管该科学家小组掌握着具有说服力的论点,但也有不少的怀疑者,可以肯定的是,关于原始细胞诞生自海洋还是陆地淡水的争论还将持续,并成为今后数年的研究热点。
38亿年前,地球上形成了稳定的陆块,而围绕在陆块四周的是沸腾的液态水圈。现生的一些极端嗜热的占细菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式,其代谢方式可能是化学无机自养。澳大利亚西部瓦拉伍那群中35亿年前的微生物可能是地球上最早的生命证据。原始地壳的出现,标志着地球由天文行星时代进入地质发展时代,具有原始细胞结构的生命也开始逐渐形成。但是在很长的时间内尚无较多的生物出现,一直到距今5.4亿年前的寒武纪,带壳的后生动物才大量出现,故把寒武纪以后的地质时代称为显生宙。
而海洋作為生命起源的理论一直居于主流地位,海底火山口被认为是第一个细胞的发源地。但是,在最新研究中,阿尔缅与他的同事认为:远古地球的海洋盐度太高以至于不能为生命提供合适的生存条件,而淡水可提供适宜的环境。
早期地球温度都很高,产生的最早生命形式,应该是一些能适应高温的生物,而热泉中,生物恰恰就是嗜热的微生物。第二个,热泉的环境与早期的地球环境有很多类似之处,比如说它有高温,还有大量的还原性气体、一氧化碳、氢气、氨气,还有硫化氢等等。第三个,在高温的热水环境,它是有利于小分子的有机化合物脱水,聚合成有机高分子,比如说现在我们用有机小分子氨基酸合成蛋白质的话,它就是在热水中,通过热聚合反应,脱水以后形成这样的高分子,特别是在这种热水口附近,形成了黄铁矿,俗称“愚人金”。
迄今为止,我们把生命起源可以描述成这样子的:在40亿年前的地球上,由无机分子合成的有机小分子,它聚集在热泉口,或者火山口附近的热水中,通过聚合反应,形成了生物的大分子,这些大分子进行自我复制,自我选择,进而通过分子的自我组织,并自我复制和变异,从而形成核酸和活性蛋白质,同时分隔结构同步产生,最后在基因控制下发生代谢反应,为基因的复制和蛋白质的合成提供能量,这样一个由生物膜包裹着的具有能自我复制的原始细胞,就在地球上产生了。这个原始细胞可能是异养的,或者是化学自养的,它可能类似于现代生物在热泉附近的嗜热占细菌。现代生物学家通过生物分子学的研究,把热泉中的一些嗜热古细菌,跟现在的普通细菌进行了基因的对比,发现它们基因的相同点,不超过60%。那么就是说这些古细菌它们含有非常多的古老的基因,也就是说,它们很有可能就是生命起源时候的这种类型。
从今天细胞的行为方式上看,在高盐度的环境中,细胞难以合成蛋白质,即使在今天的海水盐度环境中,通过这种方式也很难合成分子并形成坚实的细胞壁。当细胞开始形成时没有厚厚的细胞壁,而在细胞继续生长和成熟期间,也几乎不可能有如此厚的细胞壁。很难想象它们最早是起源于比现代海洋更成的水中(钠钾比可达到40/1)。科学家认为在当时的史前环境中,陆地上的条件对生命的起源就有利得多。由地热蒸汽冷凝和冷却后形成的陆地淡水池,具有较高的温度,与深海热液喷口的环境类似。而地热蒸汽在当时的地球环境中被认为是普遍存在的。
此外,存在于淡水池中的水分,或者泥土,与现代细胞存在着许多相同的成分,比如磷离子、锌、锰,尤其是钏元素。因此,新形成的原始细胞可将有害的钠离子挡在外面。但是,也有的研究人员认为原始细胞如果暴露在地表上,就会受到有害的紫外线的照射,这将使细胞停止生长。对此,科学家小纰已经证明了在当时的地球紫外环境下,RNA和DNA是可以稳定存在的。尽管该科学家小组掌握着具有说服力的论点,但也有不少的怀疑者,可以肯定的是,关于原始细胞诞生自海洋还是陆地淡水的争论还将持续,并成为今后数年的研究热点。