生命的誕生不止一次

地球生命的誕生可能不是只發生過一次，而是很多次才對。

通常認為，在地球約45億年的歷史中，生命的誕生只發生過一次。所以，我們常說，生命在宇宙中是很罕見的，只有在一個很難得的理想環境中才能誕生出來。

真的是這樣的嗎？最近，一些生物學家做了一些簡單的化學實驗，旨在重現生命的最早時刻，其結果卻顛覆了上面的觀點。研究表明，生命似乎比我們預期的更容易誕生出來，這個過程不需要什麼魔法，不需要什麼罕見的成分，不需要什麼特殊的環境條件。

這就引出了一個更有趣的推測：與誕生過一次相反，生命可能有著許多次的誕生過程。生命可能會在數十萬年里，一遍又一遍地以許多不同形式彼此獨立地誕生出來，直到經歷了地球上第一次物種大滅絕後，才形成我們今天所看到的一切。早期的地球上，生命可能不是一直孤單的。

構建信息載體

在大約38億年前，地球上產生了第一個有生命的東西。最早的生命應該是一種分子機器，沒有細胞結構。接著，最早的生命進化為露卡（LUCA）——地球上所有生物的最後的共同祖先。之後，露卡分化出各種各樣的生命。

最早的有生命的分子機器是怎麼誕生出來的呢？生物學家們把生命誕生過程的每一個步驟都列出來，逐步解決這個問題。那麼，第一步是什麼呢？

生物與非生物之間最本質的區別，其實就是是否存在遺傳信息。當前，大多數生物學家都支持RNA世界假說，即認為在DNA形成之前，生命的遺傳信息是存儲在RNA上的。RNA與DNA一樣，是一種長鏈聚合物，組成單位稱為核糖核苷酸。根據RNA世界假說，建立生命的第一步，就是如何建立核糖核苷酸。

2016年5月，德國慕尼黑大學的生物化學家托馬斯·卡雷爾的團隊發現了一個製造某些核糖核苷酸的非常簡單方法，使用的原料不需要太多，只需要氰化氫、氨和甲酸即可。而這些原料在早期地球上，應該是極為豐富的。

他們的研究暗示，RNA的形成可能相對容易一些。卡雷爾還強調，這種合成反應真的不需要什麼特殊的條件，可以發生在小池塘、深海等地球的各個地方。

有了製造核糖核苷酸的辦法，那麼，它們怎麼組合成RNA呢？事實上，早在20年前，英國化學家萊斯利·奧格爾就發現，只需要一些泥土，核糖核苷酸就能自發地組裝成RNA。這是因為泥土中的某些晶體攜帶的電荷會把核糖核苷酸吸引過來，並促使它們排成隊，形成鏈狀結構。

生產生物分子

遺傳信息要想發揮作用，它得變為模板——依照自身指令來生產諸如蛋白質的物質，為生命提供能量和建造材料。這個過程被稱為基因表達，是一種有許多分子參與的非常複雜的過程，它似乎很難在遠古的泥土中湧現出來。那麼，基因表達最初是怎麼出現的？

美國科羅拉多大學的邁克爾·亞魯斯和他的團隊花了幾年在曠野里做實驗，把實驗樣品凍住、烤乾……他們用了所有能想到的辦法。最後，他的團隊發現一個令人驚訝的簡單反應，看起來很像基因表達過程：把RNA鏈和能自由活動的核糖核苷酸混合到一起，這些核糖核苷酸會自發地組合到一起，形成一種新的分子，而原來的RNA鏈似乎在這一過程發揮了模板作用。有趣的是，新的分子看起來像一種我們身體內常見的分子，叫作輔酶。

輔酶在當今生物體內很少能獨立發揮作用，它們的工作主要是輔助其他更大的酶。也許，輔酶在最早期生命體中能獨立發揮作用。

另外，就像卡雷爾找到的反應一樣，亞魯斯發現，他的反應也很容易地發生。不需要魔法，也不需要什麼奇特的成分。

複製自身

生命的一個關鍵屬性就是繁殖。沒有繁殖，生命就是一條死胡同。分子機器進行繁殖，就是要進行RNA的複製。

今天，我們有特殊的酶負責DNA的複製。但在2016年6月，美國哈佛醫學院的傑克·紹斯塔克和他的團隊發現，RNA可以複製自身，而且還不需要任何酶的幫助。實驗中，他們把RNA鏈和可自由活動的核糖核苷酸混合到一起，就像亞魯斯的研究一樣。但是，紹斯塔克又額外添加了一些RNA片段，能與RNA鏈中的一部分相匹配。這些RNA片段似乎啟動了RNA的複製過程，不一會兒，一個新的RNA鏈就複製出來了。

雖然其他的研究人員也找到了一些辦法，能在沒有酶的情況下讓RNA進行複製。不過，紹斯塔克找到的辦法反應速度更快。起到助推作用的RNA片段是一種很短的RNA鏈，它們應該可以在早期的地球上自發地形成。

他們找到的反應可能是早期生命採取的一種複製方式，儘管複製過程有著很多錯誤。不過，隨著時間的流逝，RNA會進化出更好的複製機制。

生命的多個開始

上面這些研究表明，地球生命的誕生可能並不是很難發生的。這就引出了一個有趣的可能性：地球生命的誕生可能不是只發生過一次，而是很多次。紹斯塔克表示，如果所有導致生命誕生的步驟都是很容易發生的話，那麼生命可能在早期地球的許多地方誕生過很多次。

如果真的是這樣的話，那麼早期地球其實就是一個巨大的生物學實驗室。在這裡，許多不同種類的分子機器都會在地球的各個地方獨立地誕生出來，它們可能是千奇百怪的。有一段時間裡，它們會一起生活在地球上，但最終只剩下一種分子機器，並佔領了整個地球——也許是因為它們更適應環境，也許只不過是交了好運。而其他獨立誕生出的分子機器都滅絕了，這可能才是地球的第一次物種大滅絕，發生在數十億年前。

但是，幾乎沒有任何化石記錄告訴我們，那個時代究竟發生了什麼。我們知道，露卡成為了最終的贏家，它們進化出所有未來的物種。可以肯定的是，露卡一定是十分成功的生命體。

過去的20年里，生物學家推測出，露卡應該是一種很先進的生物。它們可能已經將DNA而不是RNA當作遺傳信息的載體，並且能用一個膜包裹起來，為生產蛋白質等分子提供了一個穩定的微環境。這一系列的創新，使得露卡能存活下來，而其他形式的生命卻滅絕了。

鑒於一切都已成為歷史，搞清楚生命如何誕生的主要辦法，就是做實驗。也許，在這研究過程中，我們沒準還能製造出一種新型生命呢。

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