我們或許真是從石頭縫裡蹦出來的——生命起源


我們或許真是從石頭縫裡蹦出來的——生命起源的頭圖

我們或許真是從石頭縫裡蹦出來的——生命起源

在人類探索生命的起源過程中,經歷了神秘主義、機械論、活力論,如今神秘主義甚至古老的靈魂論,還大行其道,那麼我們到底從何而來?

第一條裂縫被打開,但曙光並未降臨

木星是太陽系中最大的行星,質量大,引力就大,意味著從它誕生之初就牢牢鎖住了身邊的一切物質,基於此很多科學家認為木星大氣成分就是太陽系混沌初開的大氣成分。

1953年,米勒尤列為了探索生命的起源,用模擬原始大氣成分,閃電,海水,地下火山等等,造出了“原始地球”。短短一個星期左右就反應生成了以氨基酸為首的大量有機物,稱之為原始湯,但還有很多問題沒有解決,最為關鍵的是有機物是如何自發地組成生命的?

生命的發展是以千萬年為單位的,我們等不了原始湯“釀”上那麼多年。況且,醬油、酒等物質中也有大量有機物,酒可以越放越值錢,但是酒不可能放著放著生出個“娃”。薛定諤在《生命的本質》中描述“生命與負熵為食”,意味著物質想組成生命體,維持本體需要從外界不停地汲取能量。而原始湯中的有機物自發形成高度複雜、有序的生命是與“熵增定理”相悖的,這就像室溫下,熱水會慢慢變涼,不可能自發地從環境中汲取熱量升溫,除非利用電能加熱。顯然生命的發生也存在一種內在的驅動力。

更大的質疑聲——月球形成假說

隨著人類對月球不斷深入發現,科學家提出了至今為止最擬合的月球起源假說——撞擊成因說。 44億年前,現今的地月系統之間除了“原地球”(如今地球質量的9/10),還有一顆大小與火星相似的“原月球”,它們之間發生了碰撞。在引力作用下形成瞭如今的地球,但還有大量物質拋灑到了地球周邊,它們環繞著地球,最終慢慢聚合成了月球。

原球之間的撞擊會摧毀地球原始大氣,並且引力太小難以收回,意味著米勒尤列的實驗基礎廢掉了。

海底之下的生命曙光

在太平洋中央突兀地聳立著一座島嶼——加拉帕戈斯群島,這裡生存著大量與其他地方不同的詭異生物。

1977年,一艘潛艇潛入了群島附近的深海峽谷,然而在陽光難以染指的谷底,科學家發現這裡聳立著無數巨大的“煙囪”,煙囪附近生機盎然,除了蟹類、章魚,還存在大量讓人無法理解的生物。

這些“煙囪”其實是海底的火山口噴出的大量高溫物質與冰冷的海水形成的景象。大量金屬硫化物源源不斷噴出,和無機物反應合成有機物,滋養著這個繁榮程度不亞於熱帶雨林的深海生態系統,關鍵源泉並非來自陽光與大氣,而是靠地球深處的物質與內熱。科學家恍然大悟,原來“原始湯”的秘方,不在天上,而在深海煉獄之中。

石頭縫中的驅動力

科學家發現火山口附近的岩石中存在大量的孔洞,更為驚人的是這些孔洞大小竟然與生命細胞存在微妙的相似。岩石疏鬆的結構就像一塊海綿一樣,使這些孔洞有了天然的物理屏障。

原本火山口噴出的鹼性物質與酸性海水會形成暴虐的帶電粒子流動,然而“海綿作用”阻隔了離子肆無忌憚地侵入孔洞,孔洞內部與外界出現了穩定的粒子溶度差異,能量源源不斷、有序的流入,這就是逆轉熵增的那個驅動力。

如今地球上有機物代謝的核心反應(ATP—ADP),依然是40多億年前我們在火山口石頭縫中學會的技能,然而如今我們早已不是那個岩石細胞,而是由細胞膜代替,形成電勢梯度。

開啟傳承

驅動力的作用下,岩石孔洞中,大量物質數億年孜孜不倦地隨機合成著各種大分子有機物。每個火山口都有數以億計的孔洞,海底火山口又遍布大洋深處。如此隨機堆量的情況下,某時某刻一個孔洞中合成出了一種可以汲取周圍有機物複製自己的有機物大分子——RNA。

RNA開始擴張搶占其他坑位,複製過程中因為缺少原材料、溫度等其他因素,它有時會出錯,即變異,於是合成出了各種有用無用的蛋白質大分子,後來更穩定的DNA出現,RNA退居二線,輔助DNA合成蛋白。

蹦出石縫

穩定的生命框架DNA、RNA、蛋白等大小分子就此形成,往後的數十億年中,一切生命都是在這個基礎框架下橫向發展。在偶然的變異中,岩石細胞合成了不溶於水的脂質,並把生命框架封裝了起來,最關鍵的是它可以主動平衡內外粒子濃度差,意味著生命終於可以離開岩石,開啟新的征程。