生命起源于海洋?

来源:中国海洋报   发布时间:2016-07-28 13:54:54 

    地球上的生命是如何诞生的,这个问题一直让科学家难以解释。多年来科学家一直在研究关于地球生命的起源,并提出了包括“原始汤”起源说、海底热液起源说、黏土起源说等众多假说。其中,地球生命起源于海洋一直是科学界的主流看法。

■尔东

 

生命或诞生于“原始汤”

  科学家认为,在距今40亿年前后,在地球的海洋中就产生了存在有机分子的“原始汤”,这些有机分子是闪电等能源与原始大气中的甲烷、氨和氢等发生化学作用而形成的。地球上的所有生物都源自同一个个体,一个38亿年至40亿年前漂浮在原始汤中的简单细胞,它有着最基本的细胞结构,是最基本的生命体之一。

  20世纪50年代初,美国科学家米勒令电火花穿过类似原始大气的一种混合气体,结果混合气体中甲烷中的碳有15%发生转移,形成了水溶性有机小分子,其中包括4种氨基酸和氰化氢、甲醛等,这是形成生命的一些基本物质。这个实验说明,生命确实可以在原始汤中通过简单的化学反应产生。

  最早的有机小分子在地球上原始海洋的原始汤中产生后,经过长期积累和互相作用,在条件适合的情况下形成有机高分子物质——原始蛋白质分子和核酸分子。它们是构成生物体的最重要的物质。有机高分子在海洋中越积越多,相互作用,构成一个独立的多分子体系,漂浮在水面上,进而演变成具有原始新陈代谢作用和能够进行繁殖的原始生命。

 

深海热液喷口是生命的摇篮

  随着对海底热液喷口及其生态系统研究的深入,科学家发现深海热液环境与地球早期的环境非常相似。

  海洋刚形成时,广泛并剧烈的海底热液活动导致了地球内部热量的散发以及大量还原性金属元素和气体的产生。因此,那个时候的海洋处于强还原环境,富含还原态的铁、铜、锌、铅、锰等金属离子,以及甲烷、氢气和硫化氢等气体,海水的温度维持在70℃~100℃。由于光合作用还没有出现,大气中几乎不含氧气,二氧化碳的含量很高,因而海洋呈酸性。科学家猜想,正是在早期海洋海底热液喷口周围,生命开始悄悄地萌芽了。

  海底的热液喷口有稳定的液态水环境,并且有化学梯度,有利于从有机小分子到有机大分子形成的化学反应。此外,热液喷口附近有比较丰富的金属矿物,有机化学反应需要催化剂,而这些金属矿物就是非常好的催化剂,因此海底的热液喷口有利于原始生命形成。

  此外,科学家根据“分子进化时钟”的基因测序,勾勒出地球上所有生物的“生命进化树”。他们发现,位于“进化树”根部,代表着地球上所有生物“共同祖先”的微生物,绝大多数是从海底热液环境中分离得到的超嗜热古菌。它们的平均最佳生长温度超过80℃,能够利用热液喷口周围环境中的各种无机化学反应所释放出来的能量维系自身的生命活动,进而支撑整个生态系统的繁荣。这些微生物完全能够适应古代海洋苛刻的环境条件,是生命起源于海底热液喷口的核心证据。

 

解密原始生命诞生为何这么难

  科学家研究人类起源、动物起源、植物起源等都相对容易,为啥解密原始生命诞生就这么难?

  这是因为关于这些物种,地球上有很多化石证据,并且可以通过建立生命之树来推测这些物种的起源过程。可是原始生命起源于38亿年前,地球经历沧海桑田的变化,很多岩石都被风化沉积变质了,想找到第一个细胞形成时的化石记录几乎是不可能的。

  因此为了解密原始生命的诞生,科学家将眼光对准了外太空。因为火星、月球等星球可能仍维持着与地球早期生命起源的环境类似的环境。通过研究这些星球的环境或许有助于破解地球生命起源的秘密。

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