人類對生命起源這一未知問題的探索從未停歇。我國古代就有“天者萬物之祖,萬物非天不生”的說法,天被視為最高的主宰者與創(chuàng)造者。現(xiàn)在,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人類對世界的認識逐漸加深,有關(guān)生命起源的假說也層出不窮,但人類對此仍爭論不休,未有定論。生命究竟是如何起源的?生命可以被合成嗎?讓我們帶著這些疑問,破解生命綻放的絢麗密碼!
神話世界中的生命之始:探尋生命起源的古老傳說
傳說中,很久很久以前,天和地還沒有分開,宇宙還是混沌一片。一個名叫盤古的巨人從沉睡中醒來,他掄起大斧頭,劈開混沌,自此天地開始形成……這是人類對于宇宙起源問題的奇妙猜想之一。
從行星的起源,再到星系、宇宙的起源,人類對未知領(lǐng)域的探索視野不斷擴大。這些宏大的探究領(lǐng)域固然重要,然而,在這一系列廣闊的課題中,地球生命如何起源則更為根本,因而也至關(guān)重要。
許多文化中都有關(guān)于生命起源的神話故事,這些故事通常講的是神靈或超自然力量是如何創(chuàng)造生命或人類。
在中國神話故事中,女媧在水邊用泥巴照著自己的樣子捏成了一個個小人,放到地上后吹了一口氣,泥人就變成了活蹦亂跳的人類。
直到現(xiàn)在,一些人在看到長相優(yōu)越的明星時還會開玩笑說:“女媧,下輩子請把我的臉捏成這樣吧!”
在希臘神話中,普羅米修斯(Prometheus)也是用泥土創(chuàng)造了人類,他不僅將直立行走的能力賜給了人類,還賜予人類火種與智慧。
在西方廣為人知的神話故事中,上帝在伊甸園內(nèi)用塵土創(chuàng)造了第一個男人,名叫亞當(Adam),而后從亞當身上取出了一根肋骨,并用它創(chuàng)造了第一個女人,名叫夏娃(Eve)。
古人的這些猜想或許離事實還很遙遠,但是卻極富創(chuàng)造性和借鑒價值。我們現(xiàn)在的科學(xué)研究最開始也是建立在眾多猜想之上的。
不過人類并不是生命的最初形態(tài),相反,人類可能是目前已知的生命形態(tài)中最復(fù)雜和高度發(fā)展的物種之一。如果想弄清楚生命的起源問題,那么我們就不得不進一步探索地球上的生命元素是如何產(chǎn)生的。
生命元素之謎:揭秘生命起源的原始秘密
人類本身和人類所賴以生存的物質(zhì)世界都是由各種元素構(gòu)成的。組成大部分生物有機體的元素就是生命元素,分別為氧(O)、碳(C)、氫(H)、氮(N)、磷(P)、硫(S)。
氧是最豐富的生命元素,占活細胞質(zhì)量60%~70%的水分子中就含有氧原子;碳是第二豐富的元素,它存在于所有的生物分子中;氫是原子數(shù)最豐富的元素,約占原子總數(shù)的70%;氮是所有生物分子(如蛋白質(zhì)和核酸)的組成部分;磷和硫?qū)τ谏陵P(guān)重要,磷是DNA和RNA的組成要素,而硫則參與了生物體內(nèi)許多關(guān)鍵的化學(xué)反應(yīng)。
那么宇宙中的這些生命元素是什么時候誕生的呢?
“氫氣是一種無色無味的氣體,當有足夠長的時間,它就會變成人。究竟多長時間呢?137億年!”
這個說法雖然有些夸張,但它所傳達的核心意思沒有錯,即氫元素是宇宙中最古老也是最為基礎(chǔ)的元素,它在生命演化中扮演著十分重要的角色。
《生命起源》一書中提到,水、蛋白質(zhì)、核酸和細胞膜中的碳原子、氧原子、氮原子已有數(shù)十億年的歷史,而氫原子(其數(shù)量約占人體原子總數(shù)的70%)與宇宙本身一樣古老,已經(jīng)存在了137億年。
宇宙大爆炸后,原始的核合成發(fā)生,氫原子、氦原子相繼出現(xiàn),宇宙中開始有了化學(xué)元素。
隨后,在恒星演化的過程中,各種重元素開始“百花齊放”。在恒星內(nèi)部高溫高壓的環(huán)境下發(fā)生了一個聚變過程,在該過程中,生命的主要元素碳、氧 、氮、磷、硫得以合成。
慢慢地,隨著時間的流逝,宇宙中的恒星越來越多,元素的種類也越來越多——從最輕的氫到最重的鈾,各種元素都開始誕生了。
那么這些生命元素誕生后,是如何最終形成生命結(jié)構(gòu)的呢?
生命元素之謎:揭秘生命起源的原始秘密
科學(xué)家們提出了許多關(guān)于生命起源的不同觀點。其中一些主流觀點包括胚種論、團聚體學(xué)說、電火花和氣體化學(xué)、鐵硫世界、熱液噴口、代謝優(yōu)先論、脂質(zhì)世界和GARD模型、RNA世界陸地?zé)崛f等。
那么生命到底是如何起源的呢?我們現(xiàn)在還只能進行一些有根據(jù)的推測。
就像化學(xué)實驗必須要在燒瓶這樣的容器中進行一樣,生命結(jié)構(gòu)的形成首先需要一個合適的容器,那就是細胞膜。沒有膜,生命就不可能形成。
有了容器之后,生命還需要液態(tài)水。想象一下,生物在冰凍和干燥的狀態(tài)下能一直存活下去嗎?答案當然是不能,因為它們不再具備新陳代謝、生長和繁殖的功能了。
除了液態(tài)水之外,生命還需要單體。三種主要的單體分別是氨基酸、核苷酸和糖類。這些單體可以通過縮合反應(yīng)形成聚合物,比如聚酯。這些聚合物的形成可以看作是由無生命到有生命的轉(zhuǎn)折點。
這些有機分子形成之后,還需要經(jīng)過自組裝和封裝的過程,在催化劑的作用下,形成類似生命的結(jié)構(gòu)。
完整的生命起源過程還有很多沒有解決的問題,我們需要探索的內(nèi)容還有很多……
生命起源的未解之謎:探索未知領(lǐng)域中的神秘謎團
關(guān)于生命起源,我們不僅需要知道目前人類已經(jīng)找到的答案,還需要知道遺留下來的問題。
比如,RNA世界是真實的嗎?封裝的聚合物系統(tǒng)是如何開始演變的呢?我們能在實驗室里合成生命嗎?這些問題都非常值得我們深入探索。
作為普通人,大家可能會對“合成生命”的部分非常感興趣。那么生命究竟能不能人工合成呢?
人類目前已經(jīng)掌握了非常多的生物化學(xué)和分子生物學(xué)的知識,但是還沒有人能夠成功在實驗室里創(chuàng)造出一種簡單的生命。
不過我們還是可以思考一下,細胞是如何被分解,然后又重新組裝起來的。假如我們能夠成功將活細胞的組成部分重組裝,那么合成生命就不再遙不可及。
但是這些重組裝的細胞結(jié)構(gòu)是活的嗎?大多數(shù)科學(xué)家還是持懷疑態(tài)度。
一些具有開拓性的科學(xué)家曾經(jīng)做過類似的嘗試,例如洛克菲勒大學(xué)的阿爾貝·利布沙貝(Albert Libchaber)和文森特·諾愛洛克斯(Vincent Noireaux)和日本的四方哲也(Tetsuya Yomo)就在實驗室中合成了一種綠色熒光蛋白。然而,這只是一種蛋白質(zhì),并不能代表這些細胞是活的。
路漫漫其修遠兮,但我們相信,不久的將來,在科學(xué)家們的不懈求索下,我們一定能解開這些疑團!
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