小風(fēng)：這期我來寫（偷懶失?。ù蠹铱梢躁P(guān)注微信公眾號(hào)，行星往事PlanetLegacy,它的作者是熾魂。)

? ? ?1? ?LUCA

? ? ? ?今日，地球上繁茂的生物界——以光合作用養(yǎng)活地球龐大的生態(tài)系統(tǒng)的植物，異養(yǎng)的動(dòng)物，腐生真菌，以及那無處不在的細(xì)菌和生活極端環(huán)境的古菌，往前追溯漫長(zhǎng)的歲月，最后都?xì)w于一個(gè)起點(diǎn)——LUCA。

? ? ? ? 在高中必修1,2生物學(xué)課本中，我們就知道1859年，達(dá)爾文提出進(jìn)化論和《物種起源》，1838年施萊登和1839施旺提出細(xì)胞學(xué)說，所有已知的生命都有一些最基本的生命特征如： atp，密碼子，細(xì)胞，中心法則等。

? ? ? ? ?這讓我們相信現(xiàn)在包括已經(jīng)滅絕了的的所有生物，都可以追溯到一個(gè)共同的祖先，她有一個(gè)可愛的名字，露卡（LUCA）即Last Universal Common Ancestor（最后共同祖先）。

? ? ? ? 對(duì)生命起源這個(gè)問題的思考或者尋找luca的路并不好走，這可以追溯到2000多年前的自然發(fā)生論。

? ? ? ? ? 20世紀(jì)流行的觀點(diǎn)來自1872年。赫伯特·斯潘塞《生物學(xué)原理》（1864–1867）、威廉·特納·西塞爾頓-戴爾的論文《論自發(fā)產(chǎn)生和進(jìn)化》（1879）提出生命起源于非生命物質(zhì)。1871年2月1日，查爾斯·達(dá)爾文在給約瑟夫·道爾頓·胡克的信中談到了這些出版物，并提出了自己的推測(cè)，認(rèn)為生命的最初起源可能始于一個(gè)“溫暖的小池塘，有氨和磷酸鹽，外部有充足的光、熱、電，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了一種蛋白質(zhì)化合物，并準(zhǔn)備進(jìn)行更復(fù)雜的變化……在今天，這種物質(zhì)會(huì)被立即吞噬或吸收，生物出現(xiàn)以前則不會(huì)發(fā)生這種事?！?span id="s0sssss00s" class="color-default">（摘自wiki)

? ? ? ?這似乎是一個(gè)無法證明，也無法證偽的理論。

? ? ? 直到1953年的一個(gè)夏天......

2米勒實(shí)驗(yàn)

? ? ?米勒和他的導(dǎo)師尤里將

? ? ? ①水（H2O）、甲烷（CH4）、氨（NH3）、氫氣（H2）與一氧化碳（CO），即理論上認(rèn)為的原始大氣，密封于無菌狀態(tài)下的玻璃管于燒瓶?jī)?nèi)，并將其連結(jié)形成一個(gè)回路，

? ? ??②加熱液態(tài)水，促使其蒸發(fā)，進(jìn)而產(chǎn)生水蒸氣，模擬早期海洋，即［原始湯］

? ? ? ③電極通電，產(chǎn)生火花，以模擬閃電和紫外線

? ? ? ?④水蒸氣經(jīng)過電極之后，又再度凝結(jié)并重回原先裝水的燒瓶中，使實(shí)驗(yàn)得以循環(huán)進(jìn)行。

? ? ? ? 或許這個(gè)故事我們都耳熟能詳了。甲酸、乙酸、丙酸、乳酸，甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸等生命小分子在實(shí)驗(yàn)室，在原始海洋中形成了。

? ? ? ? ?在早期地球環(huán)境，由無機(jī)物合成小分子有機(jī)物是完全有可能的。

? ? ? ??理成章地，生命起源的畫卷慢慢地我們面前：

? ? ? ? 太陽(yáng)升起又很快又落下，一天只有6～7小時(shí)。塵埃籠罩下的海洋是豪無生機(jī)。巨大的月亮若隱若現(xiàn)，因?yàn)樵虑蛟诓粩嗟倪h(yuǎn)離地球，今日才看起來是玉盤。40億年前，月亮占有了半片天空。巨大的潮夕引力，加上瘋狂的自轉(zhuǎn)，滔滔海水不斷奔起，落下，沖刷。

? ? ? 急躁的世界卻在醞釀最溫柔的東西。

? ? ? 原始地球形成的有機(jī)小分子（如氨基酸，核苷酸等）匯聚形成一個(gè)細(xì)胞。在接下來的時(shí)間里，這個(gè)細(xì)胞遺傳，發(fā)生變異，形成我們現(xiàn)在世界所有的細(xì)胞和生物。

3崩潰的邊緣

? ? ? 1975年，忒伊亞大撞擊理論提出，轟動(dòng)一時(shí)的米勒實(shí)驗(yàn)接到了第一個(gè)挑戰(zhàn)：

地球上從來沒有充滿過氨氣、甲烷和氫氣。大轟炸粉碎了地球最初的大氣，把它們整個(gè)兒掃到外太空去了。對(duì)二氧化 碳和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，外加極微量的甲烷和其他氣體電擊一陣子之 后，只會(huì)得到很少的有機(jī)分子，而且?guī)缀鯖]有氨基酸。

? ? ? ?第二個(gè)挑戰(zhàn)也不難想到，如果你看過熾魂寫的

4 冥古宙-早雨海代：行星遷移（這是鏈接）的話——?早雨海代是冥古宙的最后一個(gè)代，在這個(gè)時(shí)期，內(nèi)太陽(yáng)系遭受了冥古宙以來最后的猛烈撞擊事件，大量外太陽(yáng)系的石塊與冰塊向內(nèi)太陽(yáng)系奔涌，碰撞，碎裂。這個(gè)事件，在38億年后，被稱為——晚期大撞擊（Late Heavy Bombardment，簡(jiǎn)稱LHB）。

如果沒有預(yù)先存在限制生物的組成部分自由擴(kuò)散到海洋中的［膜］，那么海水沖散，隕石撞擊，生物聚合物的單體成分將永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到足夠的濃度來相互反應(yīng) 。（也就是說，湯不夠濃）如今，生物體阻止擴(kuò)散到環(huán)境的屏障是脂質(zhì)雙層膜［細(xì)胞膜］。（第三個(gè)挑戰(zhàn)也來了）

? ? ? ? 1977 年，美國(guó)微生物學(xué)家 Carl Woese（吳斯） 通過16S/18S rRNA 序列系統(tǒng)發(fā)育分析偶然發(fā)現(xiàn)了古細(xì)菌。他們據(jù)此將原核生物分為兩大類——真細(xì)菌和古細(xì)菌，并將真細(xì)菌、古細(xì)菌和真核生物各分為一個(gè)“域”(Domain)，作為比“界”(Kingdom)高一級(jí)的分類系統(tǒng)，分別命名為細(xì)菌域(Bacteria)、古菌域(Archaea)和真核域(Eukarya)。

? ? ? ?雖然 Carl Woese 提出的三域系統(tǒng)受到廣泛認(rèn)可，但同時(shí)期，Lake 等依據(jù)核糖體結(jié)構(gòu)證據(jù)、Rivera 和 Lake依據(jù)延伸因子 EF-1α 同系物保守區(qū)有共同氨基酸插入的證據(jù)，提出真核生物是泉古菌門的一個(gè)姐妹群，即真核生物是從古細(xì)菌域之內(nèi)產(chǎn)生的，是二級(jí)域，而一級(jí)域僅為真細(xì)菌和古細(xì)菌，形成二域(two primary domains, 2D)生命之樹。

? ? ??古細(xì)菌（archaea）和真細(xì)菌（Bacteria），最早的生物，原核生物的兩個(gè)分支，LUCA地直系后代其膜由不相關(guān)的脂質(zhì)（分別是異戊二烯醚和脂肪酸酯）組成，參與古細(xì)菌和真細(xì)菌膜生物發(fā)生的酶途徑是沒有很大的相關(guān)性，并且古細(xì)菌和真細(xì)菌的細(xì)胞壁的化學(xué)相似性甚至更少。更細(xì)一些，他們的代謝途徑都是不盡相同的。

? ? ? ? ?對(duì)回答這個(gè)問題，有一個(gè)簡(jiǎn)單的假設(shè)——干脆LUCA就有2套系統(tǒng)，然后古細(xì)菌（archaea）和真細(xì)菌（Bacteria）各自選擇一套。不過這個(gè)理論還沒有學(xué)者提出，實(shí)在是多此一舉。

? ? ? ?生命起源問題一時(shí)間陷入了低谷。

? ? ? ?就在挑戰(zhàn)接踵而至?xí)r，光也來了。（明天）