其实生命的起源一直以来都是学者们一直很纠结的问题。比如,最早的生命到底是咋来的?
这听起来很哲学,实际上我们仔细思考一下,最早的生命应该就是从非生命物质演化而来的。所以,西游记里孙悟空从石头里蹦出来这件事,虽然看起来很神话。但如今看来,最早的生命道真有可能就是这样出现的。
那么非生命物质究竟是怎么演化成生命体呢?今天,我们就来聊一聊这个话题。
巴斯德鹅颈瓶实验
从古至今,人们一直对第一个生命是怎么来的比较感兴趣。最早人们还无法利用科学仪器以及科学思维了解世界时,当时的人们是用上帝来解释生命的起源。
但后来,随着文艺复兴和启蒙运动的发展,人们逐渐开始质疑上帝创造了万物。因为根据上帝创造万物的说法,生物种类应该是不变的,但是达尔文在长年的实地考察,就发现物种并非是不变的。于是,他在《物种起源》中揭示了生物物种是不断演化而来的。既然生命是不断演化而来的,那就说明生命或许存在一个起点,那么这个起点究竟是怎么来的呢?
最早,人们观测到肉汤放久了之后,会自动长出霉菌,于是认为生命可以从无到有地产生。这就是自然发生论。自然发生论认为:腐草可以化为萤火虫,淤泥可以长出老鼠,腐肉可以生蛆。
但是巴斯德做了一个实验,否决了这个假说,这个实验就是著名的鹅颈瓶实验。
巴斯德将肉汤放在两个烧瓶中,第一个烧瓶是普通的敞口烧瓶,细菌可以通过空气直接与烧瓶内肉汤接触,结果没多久,这个烧瓶内的肉汤就腐败了。
第二个烧瓶是鹅颈瓶,鹅颈瓶和敞口烧瓶一样,都没有封口,但4年过去了,鹅颈瓶依旧清澈无比。现在鹅颈瓶里的肉汤还在博物馆里放着,100多年过去了,依旧清澈无比。
巴斯德鹅颈瓶实验告诉了人们:生命并不能自发地产生。既然生命不能自然地产生,那么生命究竟是怎么来的呢?
米勒实验
1953年,当时还是学生的米勒做了一个模拟地球早期环境的实验,他先把烧瓶内的空气抽走,然后充入从其他科学家那里打听到了早期地球大气成分,并使用电击的形式模拟地球早期多雷电天气,并将烧瓶内的水煮沸,让水蒸气和其他气体在密闭的环境中不断循环,通过分析最后的生成物。
结果,实验进行了第一天,烧瓶内就产生了浑浊的物质,一周之后,米勒将沉淀在容器底部的生成物进行分析,结果显示:该烧瓶内共生成了20多种有机物,其中有氨基酸,我们知道氨基酸是组成生命的重要成分。
后来,米勒实验被人质疑,因为当时他充入的空气成分不对,人们根据最新研究出的早期地球大气成分,再次进行米勒实验,分析结果显示,沉淀物中依然存在着氨基酸。也就是说,无机物在一定条件下可以生成小分子的有机物。
至此,米勒实验已经解释了,生命需要的成分可以从非生命物质中演变而来。
但是,这些有机物究竟是怎么组成生命的呢?地球上第一个生命又是怎么来的呢?
海底热泉口假说
有了氨基酸,并不代表有了生命,氨基酸就相当于乐高的积木,需要按照图纸一个个拼接起来,才有可能形成生命。
我们知道,地球早期由于没有大量游离氧,因此无法形成臭氧层,紫外线可以穿透大气层直接照射到地面上,因此地球表面并不适宜生命起源。足够深的海水可以隔绝一部分紫外线,因此生命可能诞生于海洋。
但海洋这么大,哪里才是生命诞生的地方呢?后来,科学家在海底热泉口发现了端倪,我们知道这里的温度非常高,大约在300-400摄氏度,而且这里足够深,因此水呈超临界态。
再加上这里是强酸、强碱地带,原本这里不该存在生命才是,但科学家发现这里生机勃勃,一些鱼虾以及其他藻类在这里生机旺盛。
因此科学家们猜测,这里可能是生命诞生的地方,这就是海底热泉口假说。
之所以有这个假说,是因为科学家们仔细研究发现,这里的存在着高浓度离子浓度差,以及周围物质疏松多孔。
疏松多孔的小孔,可以像细胞膜一样将各种细胞器包裹在里面。
它们可以利用氢离子定向移动为自己提供能量。
也就是说,早期生命其实非常粗糙,它们没有细胞膜,没有大量细胞器,不能移动。
之后,这些生命在演化中拥有了细胞膜,可以移动,并且有了各种细胞器,可以进行运动、交流,甚至交配。于是,就逐渐演化出了地球各种不同的生物形态。
总结
我们会发现,生命是从无机物中诞生的,而无机物转化为有机物的过程,离不开地球早期各种极端环境。
从有机物到生命的过程,发生在海底热泉口附近,这是因为海底热泉口附近有高浓度的离子浓度差,以及疏松多孔的物质,让早期生命能够在这里产生。
其实,我们也可以用这个去判断别的星球是否有生命。比如NASA判断木卫二上可能存在着生命,并不是因为它们直接观测到了木卫二生命的存在,而是NASA观测到木卫二上有冰层,冰层之下可能存在液态水,再加上他们观测到木卫二上有火山喷发过的迹象。因此科学家就判断木卫二上也存在着和地球一样的海底热泉口,因此木卫二上具备了生命起源的环境。