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我们从何而来

中国网 china.com.cn  时间: 2012-02-02

      这个时刻,我们的地球上生机盎然,但是在几十亿年前,我们所在的星球只是一团熔化的岩浆。第一批地球人是从冒着泡的化学浓汤池塘里浮出来的吗?我们是从外太空落下来的生命种子吗?看看现代科学家是如何揭开这个最古老的秘密的。

      生命充满奥秘,但最吸引人的奥秘就是生命本身。古希腊人相信,上帝用黏土造人;维京人说存在两块大陆,一块是火、一块是冰;当它们相遇,火花四溅,第一个生命就此诞生。几种化学物质是如何转换成有生命的分子呢?科学家仍在试图解答这一古老的谜题。关于生命进化有很多重要理论,但对生命起源一直没有定论。没有生命的化学物质混合之后怎么就能变成生命呢?

 

      想揭开生命起源的奥秘,就要回顾一下人类进化过程,回到第一个有生命的物体,出现的时间和地点,回到40亿年前我们的太阳系。

      那时的太阳是一颗年轻的恒星,比现在温度低。而地球的温度比现在高,刚从滚热的熔岩固化而成,周围有彗星和大型陨石环绕,毁灭性的剧烈碰撞时有发生。在地球的地质历史上,这个时期叫做“冥古代”,地狱般的阶段。

      美国科罗拉多州立大学的地质学家斯蒂芬·莫契斯想在冥古代找到生命的迹象。想象一下,你站在冥古代的地球上,眼前看到的景象非常有趣:由于那时的月亮距离地球比较近,因此它占满了天空。而那时的天空是红色的,还有流星和彗星划过。冥古代的海洋不是清澈的蓝色,而是充满铁质的深绿色。那时的地球好像是个外星球,但斯蒂芬确信,那里已有原始生命。

      古生物学家在凝固的化石中寻找古代生命存在的证据,目前我们已经找到了五亿年前海洋动物和植物的化石,但寻找比这更早的会更加艰难。几乎所有地球初期的岩石都消失了,葬身在熔岩或海洋中。但是,有些罕见的40亿年前的岩层确实存在,谁能想到在格陵兰腹地的边远地区会有地球珍藏下来的老宝贝呢?

      斯蒂芬在格陵兰找到的石头是38亿年前在海洋中形成的,上面布满黑点,那是古代碳元素留下的痕迹。

      碳有两种形态,一般的称为碳12,还有种很罕见的形式叫做碳13或重碳。一般地质上的碳沉积中,碳12和碳13都有精确的比例。不过,生命有一个很有意思的特征,它会对碳13区别对待。所以,生命体中碳12的含量非常丰富,在世上已知最古老的沉积岩系中很明显存在着早期生命,留下的碳同位素的痕迹。留下这些痕迹的原始生命的形态一定能在这么恶劣的环境下生存。

      这个星球不断遭受巨型太空陨石的袭击,大多数地质学家相信,持续的冲击使大部分地表熔化,海洋也被烤干,整个星球变得非常贫瘠;但即便如此,斯蒂芬·莫契斯确信,在地狱般的地球上的确存在着生命。支撑他的理论的证据,就是一些来自44亿年前的古老晶体。

      在澳大利亚找到的锆石,几乎跟地球本身一样古老。斯蒂芬在澳大利亚锆石中寻找的是氧同位素,斯蒂芬希望在这块古老的锆石中找到生命的基本元素——水。当水和岩石互相作用,会在岩石上产生大量的氧18。如果你发现某种物质富含氧18,就说明曾经有大量的液态水作用在上面。在那块44亿岁的晶体中,斯蒂芬找到了氧18同位素,这就是宇宙冲击并没有完全将海洋蒸发的证据。

      通过自己开发的一套计算机仿真程序,斯蒂芬推出结论:在40亿年前,即使是频遭陨石轰炸的冥古代,也存在着生命。微生物藏身于地球深处或海洋深处,躲开了毁灭性的冲击。结果就是,那些经受了重重考验之后存活下来的生命,等到陨石频繁轰炸的阶段一结束,地球就成为它们的繁殖之地。

      然而,在45亿年前的地球,熔岩遍布,哪怕吸上一口气,都会致命。生命究竟是如何在这个冒着泡、充满毒气的地狱里形成的呢?

      1953年,有两位勇敢的化学家试图回答这一问题。斯坦利·米勒和哈罗德·尤里设计了一个实验装置,模拟了当时的地球环境,结果取得了重大突破。初看起来,这套装置好像只是一堆烧瓶和试管。一个烧瓶代表蒸发的海洋,它跟另一个代表大气层的烧瓶连在一起,这个烧瓶中的电极可以放电,模拟大气中的闪电,最后通过冷凝器将相关生成物凝结,返回到烧瓶中。

      也许是受到了“创世纪”的启发,这个涉及生命起源的实验共进行了七天,最后,代表海洋的烧瓶慢慢开始变成深褐色,充满似乎有毒的污泥。这些污泥有很高的毒性,包含大量的氰化物。但还包含一些不同寻常的物质,这些有毒的化学物质中含有氨基酸,而氨基酸是蛋白质的基本组成部分,而生物体由蛋白质构成,它们组成了骨骼、毛发和皮肤。

      这是个重大突破,但也只是通往生命历程的一小步。在他们保存下来的实验样品中,氨基酸没有能够结合起来组成蛋白质。只是构成了被称为“单体”的简单分子。




  责任编辑: 兰少赓视频来源: deep