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  • 发表日期 2019-10-06

    讨论最原始生命起源的基本问题时,生物学和化学之间的界限就不再存在。非生命向生命的过渡是连续的。就像一个连续的色谱,可以在其中指出某些地方是蓝色的,某些地方是绿色的,但也有一些地方是蓝绿色的,难以完全地确定颜色。

    当贵州福彩网家试图定义生命的起源的是什么?为什么?怎样的?等基本问题时,也是如此,没有完美的定义,可以有众说纷纭的标准。但是,大多数贵州福彩网研究都采用约定的概念:生命是复制和进化的结果。生物学家认为,地球上所有活的生物必须共享一个最后的祖先 ,因为两个或多个独立的世系不可能独立地开发出所有活生物共有的许多复杂的生化机制,这几乎是不可能的。

    研究表明,地球上的生命是基于碳和水的结果。碳为复杂的化学物质提供了稳定的框架,可以轻松地从环境中提取,尤其是从二氧化碳中提取。没有其他化学元素的性质与碳相似可以称为类似物。硅是元素周期表中碳正下方的元素,不会形成很多复杂的稳定分子,并且由于其大多数化合物是水不溶性的,因此生物体更难以提取。硼和磷元素的化学性质较为复杂,但相对于碳还具有其他局限性。

    水是一种极好的溶剂,并具有其他两个有用的特性:浮冰使冬天的水生生物能够在其下生存;其分子具有负电和正电端,这使其能够形成比其他溶剂更广泛的化合物。其他良好的溶剂(例如氨)仅在如此低温下呈液态,以至于化学反应可能太慢而无法维持生命,并且缺乏水的其他优势。

    在有机的、水基的地球生命中,我们有两种途径来回答“最原始的生命形式”这一问题:一种是看近代最原始的生活体系,另一个是假设原始生命形式在地球早期会是什么样子。

    对于第一种途径,可以将细菌视为原始的生命形式。但是,它们存活的环境是另一个生命系统。有细菌依赖其他细菌存活。但最原始的生命形式取决于另一个存活的生命系统。另一个可能的答案是指向最近宣布的能够在营养丰富的环境中生活的合成细胞,该细胞具有迄今为止任何已知的独立复制生物中最小的基因组。

    对于第二种途径,生命起源中最常见的理论表明,在开初的化学反应中的某个时刻,出现了复制酶。复制酶是可以自我复制的分子,也可以复制其他相似的分子。核糖核酸(英语:Ribonucleic acid,简称RNA)是最适合在早期地球上发挥复制作用的化学物质。 RNA是一种非常类似于DNA的聚合物,可以存储遗传信息,但也可以折叠成酶促结构,并有助于催化化学反应。

    对于非生命化学物质如何产生生命的研究,集中在三个可能的起点上: 自我复制 ,一种有机体产生与自身非常相似的后代的能力; 新陈代谢,其养活和自我修复的能力; 和外部细胞膜 ,允许食物进入和浪费产品离开,但排除不需要的物质。关于生物发生的研究还有很长的路要走,因为理论和经验方法才刚刚开始相互联系。

    即使已发现具有令人印象深刻的功能的催化RNA,但距离找到足够好的可自我复制并具有足够高性能的复制酶,还有很长的路要走。要拥有高效的复制,需要一个复杂的分子,而要良好地复制复杂的分子,需要一个高效的复制。

    显然复制其他更简单的分子比自我复制更容易。但这存在一个问题:寄生虫,那些被复制但从不复制人。这些寄生分子也可能由于复制错误(称为突变)而出现。一旦出现在大量复制者中,便会迅速吞噬复制者使用的资源,并导致人类灭绝。

    即使是三个现代生活领域中最简单的成员,也都使用DNA来记录其“ 配方 ”,并使用复杂的RNA和蛋白质分子阵列来“读取”这些说明并将其用于生长,维持和自我复制。 一些RNA分子可以催化自身复制和蛋白质构建的发现导致了完全基于RNA的早期生命形式的假说。 这些核酶可能形成了一个RNA世界 ,其中有个体但没有物种,因为突变和水平基因转移将意味着每一代后代的基因组很可能与其父母最初的基因组不同。 RNA稍后将被DNA取代,DNA更稳定,因此可以构建更长的基因组,从而扩大了单个生物体具有的能力范围。 核酶仍然是核糖体 (现代细胞的“蛋白质工厂”)的主要成分。

    尽管在实验室中人为地制造了短的自我复制RNA分子,但是人们怀疑是否可以进行天然的非生物合成RNA。 最早的“核酶”可能是由较简单的核酸形成,后来被RNA取代。

    在存在寄生虫的情况下,如何维护复制品?答案是复制品可以合作。如果复制品在膜(可能由脂质制成)的帮助下粘在一起并形成基团,那么它们比容易与寄生虫混合更好。膜内部的合作分子将由于自身或彼此的产生而无寄生虫地生长,并最终导致膜分裂。

    所以,最原始的生命形式(在地球上可以想象到)包括组织起来相互协作的元素,很可能是在分裂的膜内。最可能合作的形式涉及复制其他分子。最原始和最早的生命形式是一种膜,可能包含完整的分裂循环,而其中包含协作元素。

    最早形成生命的方式最早出现在地球上至少是37.7亿年前,可能最早是42.8亿年,甚至是45亿年。在44.1亿年前海洋形成之后不久,在45.4亿年前地球形成之后不久。据研究报告指出,34.65亿年前的澳大利亚安培克思Apex石曾经含有微生物 ,这是地球上生命的最早直接证据。 在西澳大利亚34.8亿年前的砂岩中发现了微生物垫化石。在格陵兰西南部37亿年前的沉积沉积岩中发现了生物石墨以及可能的叠层石的证据,在西澳大利亚州的41亿年前的岩石中发现了“生命遗骸 ”。

    下图所示为古细菌,原核微生物,首先发现于极端环境中,例如热液喷口。

    目前,地球仍然是宇宙中已知唯一拥有生命的地方。地球的生物圈延伸到地表以下至少19公里,并延伸到大气中至少包括土壤、热液喷口和岩石 ,甚至在南极冰层以下800米处。包括海洋最深处,直到海底以下几公里的岩石。研究显示,可以在任何地方发现微生物,它们非常适应条件,无论在哪里生存。在某些测试条件下,已经观察到生命形式可以在外层空间的真空中生存。

    在地球上曾经生活过的所有生命形式中,超过50亿即估计约超过99%的品种已灭绝。地球目前物种数量的估计数在1000万至1400万之间,其中大约120万被记录,而超过86%的数据仍未描述。 研究表明,地球上的生命可能来自太空尘埃或陨石所携带的生物物质。地球上发现的最古老的陨石碎片大约有45.4亿年的历史。研究表明,地壳在行星形成后大约1亿年就凝固了,并且行星迅速获得了海洋和大气层 ,这可能已经能够维持生命。

    贵州福彩网家报告说,陆地上最早的生命可能是32.2亿年前的细菌。 2017年5月,在西澳大利亚州的皮尔巴拉克拉顿的34.8亿年年龄的沸石中可能发现了陆地上微生物的证据。2018年的一项研究发现,在地球上发现的45亿年前的陨石含有液态水以及可能构成生命成分的益生元 复合有机物质。

    有人自然会问,如何确认这些是地球最原始生命起源的呢?为什么我们现在的生命是从这些最原始的生命起源演化来的呢?具体是如何演化来的呢?要回答这些基本问题,涉及到人类浩瀚的领域知识,跨越几十亿年甚至几万亿年的时间跨度及其间所发生的具体复杂进化过程,才有可能解答清楚,如下面的演化历程表所示。

    生命演化历程
    人类演化历程

    为方便简单起见,我们用上面自然演化历程、生命演化历程、及人类演化历程的三个简图予以简单解释,这样你对地球最原始生命起源的是什么(What)?为什么(Why)?怎样的(How)?等基本问题,就有了一个初步然而简单明了的认知。


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