生命的起源是什么?
要回答這個問題,我們要將時間回溯那么一點點。
遙望50億年前的地球,那里可能會有這個的答案。
但這很顯然,一點都不現(xiàn)實。
所以,人們將目光看向了另一個古老的星球——木星。
同為太陽系最古老的行星之一,因為它龐大的質(zhì)量將它最原始的大氣層鎖住,所以它的成分從誕生以來就應該沒有發(fā)生過太大的變化。
這也表明了,從理論上來說原始地球和現(xiàn)在的木星,之間的差距應該不會太大。
所以原始地球,應該也擁有構(gòu)成木星大氣層的主要成分:氨氣、甲烷、氫氣之類的氣體。
而這一切,也鑄就了出一個,橫跨了半個世紀的理論假說——斯坦利.米勒的“原始湯”理論。
他將原始大氣與水密閉在一個容器內(nèi),并人工模擬出閃電、火山、紫外輻射等環(huán)境活動。
最終,混合氣體中甲烷中的碳有15%發(fā)生轉(zhuǎn)移,形成了水溶性有機小分子,其中包括4種氨基酸和氰化氫、甲醛等。
這是形成生命的一些基本物質(zhì),氨基酸是組成蛋白質(zhì)的成分,而蛋白質(zhì)是生命體不可缺少的有機物。
甲醛分子則可以生成組成RNA的一種核糖,而RNA是生命體中決定蛋白質(zhì)性質(zhì)的物質(zhì)。
氰化氫也可以進一步結(jié)合成腺嘌呤,而腺嘌呤是生命體中遺傳物質(zhì)DNA的組成成分。
而最早的有機小分子在地球上原始海洋的原始湯中產(chǎn)生后,經(jīng)過長期積累和互相作用,在條件適合的情況下形成有機高分子物質(zhì)——原始蛋白質(zhì)分子和核酸分子。
它們則是構(gòu)成生物體,最重要的物質(zhì)。
有機高分子在海洋中越積越多,相互作用,凝聚成小滴,構(gòu)成一個獨立的多分子體系,漂浮在水面上,進而演變成具有原始新陳代謝作用和能夠進行繁殖的原始生命。
這個實驗也直接證明了,生命確實可以在原始湯中通過簡單的化學反應產(chǎn)生。
這個實驗在當時的學術(shù)界造成了巨大的轟動,人類都認為,生命的起源終究是找到了答案。
但是,真理永遠不會因為誰率先踏出第一步,而偏向誰。
到了后來,這個來自于木星的理論,受到了來自另一個天體的無情鞭笞——月球。
在地球歷史的早期階段,一顆火星大小的行星傾斜著撞擊到地球上。
撞擊摧毀了那顆行星,其所形成的大部分碎塊以及地球的部分碎塊在地球周圍形成了一個盤狀帶,盤狀帶中的碎塊最終結(jié)合到一起成為月球。
所以,斯坦利.米勒所謂的原始大氣,從一開始便不成立。
雖然說月球撞擊假說并不完美。
科學家們利用巖石的同位素比率來確定隕石來自哪個星球——同一種元素的不同種類被稱為同位素,不同星球巖石的同位素構(gòu)成會有差別。
如果大碰撞假說成立,也就是說月球70%至90%的物質(zhì)應該來自撞來的那顆行星,那么月球巖石的同位素比率應該跟地球不同。
但是,研究人員對“阿波羅號”帶回的月球巖石的分析顯示,其同位素比率與地球巖石沒有重大差別。
雖然在之后,德國科隆大學的研究人員將他們的質(zhì)譜儀進行了升級,又重新測量了“阿波羅號”帶回的月球巖石,發(fā)現(xiàn)其氧-17跟氧-16之比明顯高于地球巖石。
研究小組分析了以隕石形式墜落在地球上的月球巖石,但是他們發(fā)現(xiàn):這些巖石在地球上經(jīng)歷了風化,使分析結(jié)果產(chǎn)生了偏差。
因此,他們拿來美國國家航空航天管理局“阿波羅號”分別在第11次、12次和16次航天任務中帶回的一些月球巖石樣品。
分析結(jié)果顯示:月球巖石樣品的氧-17與氧-16之比,比地球地幔中的巖石高出12ppm。
這一差異也支持了原來的觀點:原地球跟一顆行星發(fā)生了劇烈的撞擊,然后形成了月球。
在之后的研究結(jié)果中又表明了:地球材料和撞擊行星材料在月球的構(gòu)成中大約各占50%。
此外,較高的同位素之比表明,撞擊行星主要是由一種被稱為“頑火輝石球粒隕石”的罕見材料構(gòu)成的。
而絕大多數(shù)落在地球上的隕石是球粒隕石,但是其中只有大約2%是頑火輝石球粒隕石。
“頑火輝石球粒隕石”的潛在重要性是很有趣的,但是對于最初結(jié)合在一起構(gòu)成地球的天體材料,但這目前僅僅局限于推測,因為那些材料已經(jīng)不存在了。
雖然,造成這種差異的原因并不是只有這一種,但仍然需要更多的科學家進行研究。
但在經(jīng)歷這一系列事故過后,此時被荷爾蒙沖昏頭腦的科學家們,也終于都冷靜了下來。
再他們仔細思考過后,也逐漸發(fā)現(xiàn)了原始湯理論的漏洞:依托“原始湯理論,不能產(chǎn)生持續(xù)的能量來使得反應繼續(xù),而生命在沒有能量的情況下是不可能存在的。
所以,作為生命起源的主流假說的原始湯理論,卻存在生物能量和熱力學方面的缺陷。
樹立了半個世紀“原始湯”理論轟然倒塌,雖然這個垂暮的老人,依然力圖捍衛(wèi)自己的假說,但這個恢宏假說卻如同老人的生命一般逐漸流逝。
最終,在2007年斯坦利.米勒抱憾離世,但他的實驗,至今仍是寫進教科書中的經(jīng)典。
就這樣,探索生命起源奧秘的道路再次回歸到最初的起點。
探索生命起源為什么這么難?
試想一下,在原始生命起源的38億年前,在此后的38億年間地球經(jīng)歷滄海桑田的變化。
很多巖石都被風化沉積變質(zhì)了,想找到第一個細胞形成時的化石記錄幾乎是不可能的。
因此為了解密原始生命的誕生,歐洲宇航局、美國航空航天局等機構(gòu)都將眼光對準了外太空。
因為火星、月球等星球沒有像地球那樣經(jīng)歷如此多的有水參與的復雜風化作用,所以它們可能仍維持著與地球早期生命起源的環(huán)境類似的環(huán)境。
通過研究這些星球的環(huán)境或許有助于了解地球早期的環(huán)境信息。
此外,如果能在這些星球上找到原始細胞的化石證據(jù)就更有助于破解地球生命起源的秘密。
最初的地球,可能并沒有我們現(xiàn)在所看到的這樣美好,或者說,那時的地球可能還帶點恐怖。