生命很难定义,但一般具有如下特征:其内是在宇宙发展变化过程中自然出现的存在一定的自我生长、繁衍、感觉、意识、意志、进化、互动等丰富可能的一类现象,其外也可以包括生化反应产生的能够自我复制的氨基酸结构。
地球是迄今为止唯一确定有生命存在的星球。水是生命出现的基础,而有机物的出现则是生命出现的关键。那么,最早的有机物如何出现就是 探索 生命起源的关键。
从地球的形成来看,地球上最早的有机物来源存在诸多的可能性,但地球的起源过于古老,其演化过程过于漫长且复杂,难以回溯,因此,有机物起源存在与各种假说中,归结起来,可以分为两大类。
一类是地表起源说,认为在地球形成以后若干年的原始地球表面起源的,其中以“化学起源说”最具代表性,有机物中的主要元素C、H、O、N、P等均为地球上常见的元素,而最简单的有机物甲烷(分子式CH4)仅涉及两种元素,因此有机物是完全可能在地球上合成的。“化学起源说”的内部观点很多,特别是在生命起源的途径或方式上各家有着很大的分歧。
另一类就是地外起源说,认为地球上的有机物来源于外太空,在地球形成早期,地外星球频繁造访,有机物通过陨石来到地球,而地球的演变正好有适合其自身复制的条件以及水,这些有机物就在地球上自我复制,并在特定条件下增殖,变大而逐渐形成了多糖、脂肪、蛋白质、核酸等生物大分子物质,进一步的进化产生了生命。而有的假说则干脆认为,是陨石将最原始的地外宇宙生命物质带到地球上发展而来。
当生命的基本形态出现,其代谢和繁殖的出现才标志着生命的真正形成。因此,在具备的基本的物质条件后,支撑生命的基本能量形式成为生命起源的关键,高温起源学说得到广泛的认可。深海研究的进展似乎印证了这一观点,如在海底热液环境中存在着密集的包括古细菌、嗜热细菌、管状蠕虫、蛤类、贻贝类、双壳类、腹足纲的软体动物、甲壳类、节肢动物的虾类和蟹类、须腕动物、棘皮动物、环节动物、脊索动物、脊椎动物鱼类等在内的丰富多样的生物群落。所有这些动物维持生命所需的最初能源不是依靠阳光的光合作用而是深海热泉喷出的硫化物化学自养细菌利用氧化热液中的硫化物如所得到能量去还原而制造有机物其他动物都是依靠细菌还原喷口热液中的硫化氢作为原始能量来源,而这一环境与地球早期火山频发存在较大的相似之处,因此,高温起源说得到了很多学者的认可。
迄今为止,生命的起源可以描述成:在40亿年前的地球上,由无机分子合成的有机小分子,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,最后在基因控制下的代谢反应,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,可能类似于现代生物在热泉附近的嗜热古细菌。这个短短的描述,就把生命起源的过程基本上描述了。但它有四个无法逾越的鸿沟,一个是自我选择,因为组成生物大分子或者RNA、DNA,这些分子都是非常有限的几种分子。在无机条件下,或者在闪电情况下、或者在热水中,它形成很多这样的分子,这些分子怎么自我选择,合成DNA、RNA,把其他的大分子抛弃掉,这个过程我们并不知道。第二个是自我复制,DNA、RNA它自己能够复制,能够为下一代遗传下去,这个过程我们也并不知道。第三个是分隔结构,就是细胞膜或者细胞内部的膜结构,这个过程我们也不是很清楚它是怎么形成的?像磷脂、精细的生物结构怎么形成的,我们也并不是很清楚。另外一个是新陈代谢的问题,先是吸收外面的能量,这个过程我们并没有解决,但不管怎样这种热泉中生命起源的假说,确实有很多有利证据的支持,特别是近年来,取得了一系列最重要的进展。
大约亿年前,细胞发展出了细胞核。细胞核有一层薄膜保护,从而保护了细胞的遗传物质基因。一直到亿年前,在地球生命早期的多亿年中,生命的基本形式是微小的单细胞生物。 第一个多细胞生物出现。此时,所有的生物仍然只存在于海洋中。
大约亿年前,生物开始登陆,植物、昆虫、脊椎动物等开始在陆地上繁殖。生物终于在地球的所有环境,包括陆地、海洋,赤道 、两极 ,高山、峡谷,潮间带、深海,热液、冷泉等,繁衍开来,形成了五彩缤纷的生命世界。
地球生命的起源不可能只是孤立的自然事件,也不可能只是起因于地球形成数亿年后原始地表或地外某种单纯因素的作用如原始海洋中的化学进化或宇宙生命种子的巧然输入,而是与非生命物质、前生命有机物的起源与演化密切联系在一起,是地球形成过程中,天、地、生等多因素综合作用的结果。
无论生命是如何起源的,地球本身的演化 历史 和条件,使得生命的发生对于地球来说是一个必然事件,但对于浩瀚的宇宙和上百亿年的宇宙演化史来说,地球生命绝对是一个偶然事件,是宇宙中的奇迹。是生命使得地球、使得宇宙更奇妙、更美丽,充满了无限的可能,使人类有了无限的幻想和遐思。
地球的条件、地球生物的发生在宇宙中是奇妙的、偶然的。这说明,地外生命甚至地外文明存在的可能性非常小。但宇宙之大超出人类的想象,可能性非常小也不是没有可能。不论在土卫二或者其他行星、卫星上是否存在生命,人类利用各种理论和技术寻找地外生命和地外文明的脚步不会停止。这不仅是为了满足好奇,更是为了人类的未来。
138亿年前,宇宙从大爆炸中诞生,诞生后的宇宙在快速膨胀的同时也在不断进行着各种演化,慢慢形成了恒星,行星,星系等复杂的宇宙结构。
而在宇宙不断膨胀演化的过程中,出现了很多的东西,有天体,有宇宙规则还有最神秘复杂的生命。如果要问宇宙诞生以来,形成的最不可思议的东西是什么?相信很多朋友都会回答是生命。
没错,宇宙中不管是恒星,行星,黑洞还是其它更强大的天体,它们的复杂和神秘远远无法跟生命相比。我们可以通过大量的研究观测,不断揭开天体形成之谜。可是想要揭开生命诞生之谜可就没有那么容易了,好在地球非常有幸地成为了宇宙中稀有的生命星球,而且还诞生了智慧生命人类。
所以,我们研究 探索 生命的起源有着得到独厚的优势。想要揭开生命之谜,我们首先要搞明白地球上第一个生命是如何诞生的,相信很多朋友对于生命也有这样一个疑问:地球上的第一个生命是如何诞生的?只要搞明白了第一个生命的诞生过程,我们才能够真正明白什么是生命。
事实上,在 探索 生命之谜的这条道路上,科学家也提出过各种不同的猜想,比如早期有关生命起源问题的研究,有一个著名的“自生论”学说,这个学说告诉我们生命起源于没有生命的物质。其实这一点大家都比较容易理解,早期的地球可没有生命,只有没有生命的各种物质。
虽然“自生论”听上去非常有道理,但是仔细思考研究后却发现问题很多。根据“自生论”学说,生命的诞生是非常容易的,它可以随时随地诞生,就好比一块腐烂放久的食物可以生出一此虫子一样。如果这个学说是正确的,那么在任何情况之下,一块腐烂的肉都可以诞生生命。
那么事实真的如此吗?为了验证这个学说是否正确,来自法国的一位著名的微生物学家巴斯德,做了一个烧瓶实验。这个实验需要准备两个瓶子,一个是开口向上的敞口瓶,也就是这个瓶子是跟外界的空气进行接触的。而另一个瓶子则是瓶口弯曲的曲颈瓶,这个瓶子内部无法跟外界的空气进行接触。
然后巴斯德分别向两个瓶子倒进了煮熟后的肉汤,当肉汤冷却放置几天后,两个瓶子内发生了非常明显的对比变化。那个敞口的瓶子内出现了微生物,而曲颈瓶中却没有。为了实验结果更客观,这个实验持续了整整4年,曲径瓶中的肉汤始终没有产生任何微生物,由此可见,敞口瓶中的微生物来自于空气,而不是由肉汤自发产生。通过这个实验证明了“自生论”并不成立。
“自生论”之后,又出现了化学起源说,这个说法认为生命的起源来源于非生命物质,是这些非生命物质经过一系列的复杂的化学反应演化之后,才一步步形成了生命。这个学说跟上面的“自生论”有些相似,都认为生命起源于非生命物质。
只不过化学起源学说更进一步,将大气的因素考虑进去了。此学说猜测了地球最早起源的过程,当时大气层中没有氧气,只有氢气,氨气和水蒸气,当这些气体用电引爆之后氨基酸产生了,而氨基酸是合成蛋白质的根本,蛋白质又是组成生命的重要物质,因此这个学说推断生命是由化学物质逐渐进化而来。
这个学说我们不能说它是错误的,只能说它并不完善。从地球早期生态的形成到生命的诞生过程,的确是先由各种非生命物质,先有哪些基本的元素。而最初氨基酸的诞生有可能也是由通过雷电的参与转化而来,所以化学起源学说,从一定程度上来讲也接近了生命起源的本质,只不过这个学说还不完善,还有许多的漏洞存在。
后来随着人类 科技 的不断进步,开始了微观世界的 探索 之后,科学家开始从微观领域来 探索 生命的起源。根据生物学理论,地球上的所有生命都有一个共同的祖先,这个祖先就是地球诞生的第一个细胞。这个细胞是由有机分子组成的一个液滴,外面包着高分子膜,然后在某一刻这个细胞突然就有了生命的特征。
科学家通过现在发达的 科技 ,做出了一个由高分子膜包裹的液滴,试图模拟生命起源,可惜人类始终无法让这个液滴产生生命的特征。由此可见,生命的起源远不止我们想象的那么简单,它还需要其它的一些东西参与才行。那么究竟是什么东西让这个有机物液滴有了生命?
对于这个问题,科学家也一直在 探索 研究, 我们都知道,这个世界,这个宇宙的一切都是由物质桅成。而所有的物质从微观领域来看都是由分子组成,而分子又由原子构成。而物质又可以分为两类,一种是能量物质,一种是实体物质。我们每天都接触的光子就是一种能量物质,而实体物质普遍存在这个宇宙,它由原子,质子,中子和电子等构成。
前面,科学家 探索 研究生命的起源,基本都是通过实体物质来揭开生命起源之谜。可是通过一系列的实验,我们发现,仅依靠实体物质的演化形成只能诞生无生命特征的东西,而想要真正让一个物体成为生命,更重要的还是需要能源物质的参与。
也就是说,只能通过能量物质和实体物质的共同参与演化,才有可能诞生生命。而地球上的第一个生命,第一个细胞有可能就是当时地球的环境首先形成了实体物质,然后这个实体物质又在一定的能量物质刺激之下,最后形成了生命。
正是由于生命的起源有了能量物质的参与,所以科学家才无法通过实验来真正模拟创造一个生命出来。虽然人类现在的 科技 已经能够初步 探索 宇宙星空,但是我们却无法创造出一粒简单的米,一个简单的细胞。之所以如何,并不是我们无法创造出没有生命所需要的框架身体,而是无法给这个身体赋予生命。
真正在生命起源过程中起着重要的作用有可能正是我们现在还没有研究 探索 明白的能量物质。到底是哪种能量物质,是通过什么样的机制参与了生命的诞生演化,现在仍然是一个谜。而且我们对能量物质的了解也非常少,虽然光子我们每天都在接触,但是我们对它却没有真正了解。
而且,宇宙中可见物质只占不到5%,真正庞大数量的是暗物质和暗能量,它们有可能才是宇宙起着主导作用的物质。而生命诞生所需的能量物质会不会就是暗物质和暗能量呢?要揭开这个谜团,那就需要我们更加的努力才行,只有人类的 科技 更加发达了,总有一天我们能够揭开生命起源之谜。
当然,即使我们揭开了生命起源之谜,可是要揭开人类的谜团还需要走更加漫长的道路。要知道,人类可是高级智慧生命,我们除了有基本的生命特征之外,还有一个更加神秘的东西,那就是意识。这个意识到底是什么?科学家也是一头雾水,它可能远比生命的起源还要复杂很多倍。
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