生命的劈头｜生命的素质是什么？我们从那边来？

生命是什么？我们从那边来？

水是两个氢原子和一个氧原子，通过配合的化学键拉在一路，我们呼吸的氛围是很多颗粒的混淆物，另有尘土和水蒸气。

那么是什么构成了生命呢？是什么组成了我们的根本素质？是什么在40亿年前将我们分开开来，并陆续将我们与其他统统事物分开开来?

毫无疑问，古代许多人都关怀这些巨大的题目，但公元前七世纪左右，希腊人把它酿成了可行的职业门路，希腊的很多哲学家，像伊壁鸠鲁、卢克瑞修和柏拉图，都专注于生命从何而来，不行否定的结论是生命孕育发生生命。

但最初的生命怎样而来？

公元前4世纪，亚里士多德得出结论，生物是由无生命的物质自觉孕育发生，只要物质中含有沼气和紧张的热蠕虫。他推测是由腐败的肥猜中自觉孕育发生的，好比虫豸、鳗鱼，从湿润的软泥、腐败的海藻中诞生。

只管这在我们如今看来很不平常，在近两千年的时间里，亚里士多德关于天然产生的看法，主导了人们对生命劈头的思索。

科学家们跟随他的脚步，总结出了更庞大的高级生命情势的理论，就像17世纪早期的荷兰科学家，让·巴普蒂斯特·范·赫尔蒙，他以为把一件脏衬衫，放在装有小麦胚芽的箱子里21天，就会天然地孕育发生活老鼠。

然而随着时间的推移，天然生命的理论失去了人们的青睐，更科学、先辈的技能，发觉了动物在陈腐的、废弃的土堆中显现的古迹，对付更小、更神奇的生物来说，细菌和惊奇的单细胞生物，阿米巴原虫的自觉孕育发生难以被证明。

最终，在19世纪，法国生物学家路易斯·巴斯德设计了一个试验，从一个满盈无生命物质的瓶子里，清除任何外界的影响，一个真空的瓶子连结无菌状态，天然天生的观点被证明是错误的，物质自己并不克不及孕育发生生命。终究，直到今日，没有试验室可以或许从中提取生命。

天然生命仍旧是一个假造的生命，只有生命陆续孕育发生生命，然而，我们今日知道，地球在40多亿年前形成，没有生命、没有任何生物，可以或许在地动和火山频发的情况中幸存下来。但今日我们在地球上，满盈了种种百般的生物，从雨林到戈壁，从最高的山峰到最深的海洋深处。

以是很明显在某种水平上，30亿到40亿年前，物质的确使生命成为汗青上天然孕育发生的最终举动，成为地球上生命的劈头，剩下的题目是生命怎样孕育发生的？从什么时间开始的？

地球上的第一个生命肯定是最简洁的生命体，没有老鼠能自觉地在早期的地球生存，更不行能在地球上撒尿。为了破译生命的劈头，我们一定起首思量，生命在其最根本的层面本相是什么，这是一项困难的使命，必要当代科学技能的配合高兴。

在大多数教诲体系中，人类学会了用他们的举动，来界说生物、动物、植物和真菌，它们接纳步伐连结本身生长和生殖，但这并不是故事的全部，生物大概做这些事变，但不是唯一的。

依据这个界说，我们乃至可以把一些晶体、乃至盘算机病毒归类于生物，这不是地球上有机生命劈头的尺度的界说，相反，我们必要放大到微观层面，来看看到生物是由什么组成。

今日最简洁的生命情势细菌有两种根本身分，一种自我复制的分子，好比DNA，它包罗了制造另一种自身的指令，一种自我包罗的新陈代谢，它提供了举行生命和复制的机制。

在如许的界说下，我们捕获地球上每一种生物的素质，统统都是由细胞构成的就像细菌细胞，它的焦点是一个自我复制的分子，和一个自我维持的新陈代谢。

这个界说也给了病毒通往生命的门路上一个位置，纵然它们不完全切合这个界说，这些微小的布局内部有一个自我复制的分子，就像全部其他生物一样，但它们缺乏使用这个分子做任何事变的机制，以是，它们一定挟制其他生物，借用有机工场，让本身得以生殖。

有些科学家会把它们归为活物，有些则不会，有些乃至以为它们大概是生命劈头之谜的一部门，介于生与去世之间，以是自我复制分子和新陈代谢，大概是最初生命情势所必要的两个发明，但它们不是简洁的发明。

我们的DNA是一个庞大庞大的宏观分子，一条长长的双链，由数百万个更小更简洁的分子构成，它们本身用碳、氧、氢、氮原子等等，围围着这个庞大分子构建成当代代谢体系，对每个部门来说都是一个庞大的有机工场，准确地调解到一个特定的功效，并依靠于其他统统来维持运转。

固然，生命不行能从云云庞大的事物开始，它的劈头必定要简洁得多，通过早期地球上存在的根本构件，大概是在年轻的海洋中初次形成的构件，以是为了找到真正的生命劈头，我们一定归去研究这个年轻天下的化学身分。

在宇宙全部大概的元素中，94种天然地显现在我们的星球上，每一种元素的特性，是它的举动和它对其他元素的亲和力，以及创建或断开毗连所必要的能量。有些基础不反响，有些像硅一样反响迟钝，必要大量的能量来重组分子，硅在地球上很富厚，但不得当转变活性生物的生命。

碳是一个更强的选择，作为太阳系中最常见的第四种元素，它可以很简单地与其他碳原子形成牢固的键，以及与其他富厚的元素，氧、氢、氮猛烈联合，地球上全部的生命，都是基于这种天下性的元素，与氧和氢联合在一路，如今被称为有机分子。

糖，注定要成为我们基因分子的骨干，和细胞工场的燃料，它由宇宙化学制成，形成于银河系的恒星形成地区，它们在早期的海洋核底子上，自由漂移到简洁的氮中，含有化合物，这些化合物联合在一路，形成信息储存的底子，和自我复制的分子，这是生命指令手册的分子说话。四种差别核碱基的重复模式，编码了在早期地球上生存、生长和生殖的全部指令，它们大概是原始化学的自觉产品。

最终，氨基酸在地球上的全部生掷中广泛存在，它们是卵白质的构成部门，险些全部的细胞机制都是由卵白质组成。

为了证明这一点，在20世纪50年月，两位美国科学家斯坦利·米勒和哈罗德·尤里，设计了一个闻名的试验，试图从他们以为的早期大气的构成中，制造出这些氨基酸，他们从水、甲烷、氨和氢的混淆物开始。让电火花穿过这种混淆物，在早期的地球上，同样的情形大概是由一道闪电造成。

效果是孕育发生了全新的化学物质，包罗几种氨基酸，组成了地球上全部生命的根本元素，他们证明白有机分子，现实上可以由无机物组成，以是这些根本元素以一种有机分子的情势，存在于地球早期的海洋中，但这自己并不是生命，分子一定以一种非常特别的方法，聚拢在一路形成自我复制分子和卵白质机制，这是生命的要害，这也是今日的悖论。

险些全部的生物都利用DNA作为自我复制分子，分子中核碱基的模式编码了全部生长、生殖和制造卵白质的指令。

固然，要真正做到这些，它必要卵白质呆板来读取指令，解说指令并制造新的身分，以是必要卵白质来读取和复制DNA。但是起首必要DNA指令来制造卵白质，这是最初的鸡和蛋的终极困难，先有什么，卵白质、大概DNA？

我们回到了出发点，我们的重要题目轮回陆续，生命孕育发生生命。

然而，真正的答案大概既不是DNA，也不是全部的卵白质，今日科学家以为另一种分子弥补了这个缺口，它是为我们的存在提供动力的庞大机制的真正原型，是地球上生命的真正开始。

在杂乱的地球海洋深处，大概是第一次，一个分子乐成的复制了本身，这是一种自我复制的单链分子，雷同于它可以复制的DNA，但比可以复制的DNA简洁，它自身也不克不及形成三种布局，非常雷同于今日生物所实用的卵白质机制。

科学家们信赖，这大概是一种捕捉了全部的分子，这些分子完成了早期新陈代谢，和自我复制的全部功效，其效果便是科学家们所说的R N A天下，在那边全部的生物，都是由这种单链核基模式构成。

在生物劈头前的海洋中，糖和核基的随机组合在一路，我们通过化学反响自觉地联合在一路，有些会再次破裂，但有些会停顿在原地，并陆续天生一个长链，一个接一个的核基，偶然链会影响本身的布局，卷曲或折叠。

如许，一种生命劈头前的天然选择，选择告终构稳健、有效的分子，稳健链可以作为复制的模板，来制造另一个和本身完全雷同的链，聚拢起来的链，作为一个根本的呆板来关心复制，沿着一个完备的生态体系差别的反分子显现，增殖和多样化更稳健的链，更乐成地复制本身，漂移在原始海洋中，但这也不是生命。

仅RNA生态体系是化学上的无意偶尔，而不是自我维持的有机体，原始海洋中的任何化学失衡，都大概会瓦解和扑灭，整个天下都是云云。

纵然是原始地球上最小的水坑，对付脆弱的分子链来说，也是一个很大的地方，新陈代谢化学反响所必要的化学物质，不行能再稀释了，它们相互碰撞的时机微乎其微。有盼望产生的反响，一向被漂移在水中的其他化学物质所滋扰，以是新陈代谢要真正开始、反响，必要一个在与外界情况分散的情况中产生。

在化学物质会合的地方，讥笑的是，这些物质可以关心操纵内部的身分，全部的生物都依靠于这些独立情况，这些情况中，有些只有一个，有些拥稀有万亿分子链，就像早期细胞里的分子，大概和今日看起来很纷歧样。

当代细胞有无穷的多样性和庞大性，但最早的细胞要简洁得多，但它们很有大概是由雷同的物质组成的，叫做脂肪酸。

这种物质在生物劈头之前的化学反响中自觉形成，但它们与四周的水的相互作用，使它们成为特别的脂肪酸分子有两种布局，一种被水吸引，另一种被水排挤，那么当脂肪酸发觉本身浸没在水里的时间，它会怎么做呢？

它不克不及把本身离开来餍足它南北极的天性，相反，它会自觉地自我构造成球状布局来追求慰藉，这些球状布局爱护着排挤水的部门，同时让爱水的部门洗浴在暖和的海水中。

脂肪酸大概不是早期地球上最富厚的分子，但它们自觉的自我构造，让它们变得很有盼望，对付最早的原始细胞来说，较大的球体很简单包罗复制的分子链，这是一个伶仃和受爱护的情况。

化学反响可以在这个新的、会合的内部情况中产生，受到自我构造的影响，它们内部的改变对自己孕育发生了影响。

第一次摸索性的代谢，孕育发生了对化学稳健性的天然选择，这意味着只有那些有利于自我储存，和永远连续的混淆物才气留下来。

从聚拢在年轻地球的挥发物外貌，恒星诞生的原子和分子，形成的宏观分子找到了生殖的要领，并将它们的乐成通报给新的一代，而生存唯一的目标是革新和发展，沿着这条路，就在这一次生命自觉孕育发生，物质孕育发生了生命，许可生命在别的35亿年里孕育发生生命，并连续下去。

当我们追随生命回到它最终的配合先人时，我们就会发觉，在地球上的什么地方，这些进入生物体的摸索性的第一步产生了。

但，最初的生命自己，大概是从外太空运输过来的吗？