關於生命起源的幾種設想

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38億年前生命最初誕生。知道這一點，是因為遙遠過去時代的一點岩石存續到今天，裡面有最微小的碳殘片，其原子組成里有自己的印痕，幾乎不可能認錯。但關於這點，科學家們還沒有達成完整的共識。

而到了34億年前，生命的跡象就非常明顯了，那時的世界充滿了細菌，留下了種種形態各異的微體化石，藏在疊岩層裡面。

接下來25億年里，細菌主導了我們的行星。即使在今天，細菌也比所有動物和植物多得多。

地球早期到底發生了什麼而將最初的生命賦予了無機物質？

斯坦利-米勒做了一個著名的實驗，他在一個大燒杯里裝了水和混合氣體，來模擬他認為的原始大氣的組成。他選擇的氣體，是當時人們認為的木星大氣組成（通過光譜判斷出來的），其中包括氨氣、甲烷，還有氫氣。米勒往這團混合物中通入電火花來模擬閃電。

他得到了一堆近乎神秘的有機分子混合物，其中有幾種氨基酸，這是蛋白質的組成部件，生命的基本組成元件就從中誕生了。看起來，生命的起源問題似乎解決了？

然而當人們分析了遠古岩石，發現地球從來都沒有被甲烷、氨氣和氫氣覆滿----至少在小行星大轟炸之後就沒有過。

但接下來，人們在太空中檢測到了大量的有機分子，特別是小行星和流星體上。其氨基酸陣列和那些給氣體通電產生的氨基酸十分相似。這使人們發現，生命可以在宇宙中產生，也許生命是從外太空，通過小行星大轟炸送來的？

但是，僅僅有這些有機分子，它們就能自發的形成真正複雜的多聚物------蛋白質、脂類、多糖，特別是RNA和DNA？

1977年，美國海軍深潛器「阿尓文號」在加拉帕戈斯裂谷發現了海底熱泉口，人們給這種熱泉口起名「黑煙囪」。

德國化學家甘特，瓦西特肖瑟認為這種熱泉口是生命起源的核心，他認為：生命最早的引擎是硫化氫和鐵的反應，形成礦物黃鐵礦，又名愚人金。這個反應能夠自發進行，釋放出些許能量可以被細菌捕獲，至少原則上如此。他設想出了一套生命起源方案：因為黃鐵礦形成的能量不足以把二氧化碳變成有機物，所以瓦西特肖瑟選擇了一氧化碳作為反應物中間體，他把許多其他遲緩的有機反應和各種不同的硫鐵礦物放在一起------後者似乎有驚人的催化性能。他和他的同事還設法在實驗室重現了許多理論上的反應。現在時生命起源來自最令人意想不到到的材料-----硫化氫、一氧化碳和硫化亞鐵：兩種有毒氣體，還有愚人金。

瓦西特肖瑟的理論有一個很難解決的問題，就是任何有機分子都要溶解在海水裡，沒有什麼東西能把它們聚攏在一起，以形成RNA和DNA這樣的聚合物。

20世紀80年代，麥克.羅素提出了一個方案，試圖解決所有問題。

黑煙囪是海底的火山活動形成的一種酸性熱泉口。另外還有一種鹼性熱泉口是由海底地殼的緩慢移動，逐漸讓來自地幔的新岩石露出來，和海水發生反應形成的。海水和來自地幔的岩石之間的反應，以熱的形式釋放出能量，以及大量的氣體包括大量的氫氣和其它氣體，和斯坦利.米勒的混合物類似----這對產生複雜生命分子的前體而言十分有用。它們形成了複雜的結構，到處都是微小的氣泡和空腔，這是溫暖的鹼性熱液滲透到上方冰冷海水的過程中沉澱而來的。

羅素的生命起源方案就是來自這樣的鹼性熱泉口。最著名的一個鹼性化石泉口是愛尓蘭的泰納村，形成於約3.5億年前，羅素用電子顯微鏡檢查了化石泉口附近的多孔岩石的切片，結果發現這些微小空腔的大小和生命細胞接近------直徑大約1/10毫米或者更小；而且這些空腔相互連通，形成迷宮一樣的網路。這些空腔提供了天然的匯聚有機分子的方式，其牆壁是由諸如四方硫鐵礦這樣的含硫鐵礦物構成，這讓這些礦物細胞擁有了瓦西特肖瑟想像的催化性能。

然後，千年之交的時候科學家發現了這樣的熱泉口----人們給它起名「失落之城」。失落之城的生命，是建築在二氧化碳和氫的反應之上的----其實這是我們星球上所有生命的基礎。但與眾不同的是，失落之城裡這個反應是直接發生的，而幾乎所有別的場合下它都是間接的。在這裡，地下汩汩湧出的氫氣和二氧化碳直接反應，不但自己直接生成有機分子，同時還釋放出可觀的能量，原則上可以驅動其它的有機反應。

羅素的鹼性泉口完全符合生命搖籃的要求。

今天的所有生命都共享一套內核，而它的心臟就是一個小小的反應循環，稱為三羧酸循環。通常，這個循環消耗有機分子，（來自食物），丟出氫（用來在呼吸作用里和氧結合）和二氧化碳。但在熱泉口的細菌里，三羧酸循環可以反向進行，能把二氧化碳變成生命組件。耶魯生物化學家哈羅德.莫洛維茨一直在探究反向三羧酸循環的屬性。他的結論是，只要所有原料都有且都有足夠濃度，循環就會自己轉起來。完全不需要技術含量。如果一種中間產物的濃度太高了，那麼它會傾向於變成下一種。在所有有機分子中，組成循環的這些分子是最穩定的，因此也是最可能形成的。換言之，三羧酸循環不是基因發明的，它就是概率化學和熱力學的問題。

現在，三羧酸循環轉了起來，得到了能量供應，不可避免的會產生出更複雜的前體，比如氨基酸和核酸。

到了這裡，生命的誕生已經是不可避免的了。從最早的單細胞生物，到多細胞生物，到到各種各樣的動物和植物，我們的星球成為了宇宙中最美麗，最生機勃勃的星球。

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