生命起源20講:舒德干院士領(lǐng)銜主講不是你一個(gè)人在學(xué)

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長(zhǎng)期以來,許多科學(xué)家一直推測(cè),地球上的第一批細(xì)胞出現(xiàn)在海洋中。但最近的研究表明,生命的關(guān)鍵分子及其核心過程只能在相對(duì)較淺的水域中形成。因?yàn)槎囗?xiàng)研究表明,生命的基本化學(xué)物質(zhì)需要紫外線才能形成,并且水環(huán)境必須高度濃縮,甚至有時(shí)會(huì)完全變干。
在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中,薩瑟蘭和其他科學(xué)家通過加熱簡(jiǎn)單的碳基化學(xué)物質(zhì),使其經(jīng)受紫外線輻射并間歇性干燥,從而產(chǎn)生DNA、蛋白質(zhì)和細(xì)胞的其他核心成分,但是尚未能夠在模仿海水的條件下合成如此廣泛的生物分子。
不斷涌現(xiàn)的證據(jù)使許多研究人員相信,生命出現(xiàn)在干濕交替的陸地環(huán)境,而不是海洋。盡管水對(duì)于生命至關(guān)重要,但它也破壞了生命的核心組成部分。
盡管生命沒有標(biāo)準(zhǔn)的定義,但大多數(shù)研究人員都認(rèn)為生命需要幾個(gè)組成部分。其中一種最重要的是攜帶信息的分子——DNA,RNA或其他東西。當(dāng)然,也必須有一種能復(fù)制這些分子的方法,盡管該過程可能不完善,可能出錯(cuò);此外,也許第一個(gè)生物可能已經(jīng)能使用一種基于蛋白質(zhì)的酶來養(yǎng)活和維持自身。最后,某些東西將這些不同的部分結(jié)合在一起,使它們與環(huán)境分開。
1920年代,許多研究人員認(rèn)為生命起源于海洋,富含碳的化學(xué)混合物被稱為原始湯。這個(gè)觀點(diǎn)是由蘇聯(lián)的生物化學(xué)家亞歷山大·奧帕林和英國的遺傳學(xué)家霍爾丹提出的。每個(gè)人都把年輕的地球想象成一個(gè)巨大的化工廠,其中許多碳基化學(xué)物質(zhì)溶解在早期海洋中。歐帕林認(rèn)為會(huì)一些簡(jiǎn)單的分子會(huì)形成越來越復(fù)雜的顆粒,最終形成碳水化合物和蛋白質(zhì)。
1950年代,科學(xué)家開始對(duì)生命起源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究。1953年,美國芝加哥大學(xué)一位名叫斯坦利·米勒的年輕研究員進(jìn)行一項(xiàng)著名的實(shí)驗(yàn),這個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)生命起源于海洋的想法。
米勒用一個(gè)裝有水的玻璃燒瓶模仿海洋,并用另一個(gè)裝有甲烷,氨和氫的燒瓶模擬早期的大氣。試管連接燒瓶,電極模擬雷電。幾天的加熱和電擊足以制造甘氨酸,最簡(jiǎn)單的氨基酸和蛋白質(zhì)的必需成分。