地球上的生物是怎么诞生的?

2017年,科学家在加拿大魁北克发现了距今42.8亿年前的微体化石,这个化石无异于是一个重磅炸弹,炸开了人们对地球上生命起源的探讨。

事实上,关于生命是怎么来的,不同的人有不同的解释。

中国有神话女娲造人,西方人有上帝在创造天地后,在第六日造人的说法。

但这些只是神话,没有科学依据,今天我们站在科学的角度回答:地球上的生物是怎么来的。

两个实验

其实不止当代人对第一个生命是怎么来的感兴趣,很早之前就有科学家研究这个问题了。但当时受限于观察条件,人们对微生物问题认识不足。于是他们根据生活经验,肉汤放久了会自动长出霉菌,提出了一个假说:生命起源于无机物

但巴斯德做了一个实验,他把烧瓶制作成鹅颈瓶的形状,因为这样,微生物将会在重力作用下无法进入烧瓶内,然后他把盛满肉汤的烧瓶煮沸,杀死了肉汤中自带的微生物。这时候人们发现,无论肉汤放多久,汤都不会变质。

现在巴斯德的肉汤还放在实验室中,已经过去100多年,依旧没有任何微生物。这个实验结果证明:生命并非起源于无机物。

上世纪50年代,还是学生的米勒做了一个模拟原始大气的成分的实验,这个实验后来也被称为米勒实验。

在这个实验中,米勒先用火把烧瓶加热,再用电弧模拟早期地球的环境(远古时期地球很多雷电),具体实验装置如图,看不懂也没关系,我们直接看结论:经过一周持续不断的实验和循环之后,在取样分析后发现,反应后的成分中有氨基酸。我们要知道,氨基酸是组成蛋白质最重要的物质。

生命是如何诞生的?

有了氨基酸,其实并不是有了生物,因为只要有C、H、O、N的存在,并且在高温高雷电的环境下就有可能产生氨基酸。

于是,科学家又陷入了困局。但这一次打破僵局的海底热泉口事件,1979年,美国科学家比肖夫博士在海底时观测到这里有生命,要知道,这里的温度高达300-400度之间,还是强酸强碱的地带,还带喷流。环境条件非常恶劣,理论上不应该有生物存在,但这里却生机盎然。

早在比肖夫博士之前,就有科学家提出过,生命应该是起源于海洋,这是因为早期地球大气中游离氧极其少,无法形成臭氧,太阳的紫外线可以直接射到地球表面上,如果陆地上有生命存在,也一定会被紫外线摧毁,因此陆地是无法诞生生命。但是海洋却不同,足够深海水可以隔绝紫外线,因此科学家们猜测生命起源于海洋。

海底热泉口的发现,给这一理论提供了有力的支持。

不仅如此,海底热泉口附近的温度能够达到300度以上,高温高压之下,水以超临界状态下存在(不同于气态,液态,固态), 这就使得氢离子可以定向移动,而氢离子定向移动有什么用呢?

现在生物细胞当中,有一个重要的细胞器“线粒体”,它是给细胞提供能量的,而线粒体当中,利用的就是氢离子的定向移动来提供能量。

而线粒体是距今18亿年前才出现的,在此之前的生物是没有线粒体的。也就是说早期的细胞,没有办法利用线粒体来获取能量。

而科学家猜测,早期生命很有可能就是利用海底热泉口的氢离子的定向移动来获取能量。

早期生命结构应该不会像现在生命结构那么复杂,现在的生命活动依靠的是DNA指导蛋白质的合成来实现的,但是DNA的结构是双螺旋结构,结构比较复杂。

上文解决了早期生命获得能量的问题,但生命要延续还需要遗传物质来支撑。科学家认为早期的生命并没有这么复杂,而且他们发现,DNA要通过RNA来实现蛋白质的合成,而RNA的结构相对要简单多得多,如果RNA能够具备DNA自我复制的功能,那么RNA可以作为遗传物质了。而科学家在实验室当中,也确实合成了可以自我复制的RNA,也就是说,RNA可以自我复制以及指导蛋白质的合成,以及实现生命活动的。所以科学家猜测,早期的生命的遗传物质是RNA,而不是DNA,这就是RNA世界假说。

最后,我们来总结一下,按照目前的理论,早期的生命是起源于海底热泉口,利用海底热泉口的氢离子定向移动来获取能量,而它的遗传物质是RNA。