地球的环境是怎样孕育出生命的，我们从哪里来？至今没有一个明确的答案。生命的化学起源说为这个问题提供了一个可能的猜测。

关键词 地球；环境；生命

《我们从何处来？我们是谁？我们向何处去？》是法国画家保罗·高更于1897年创作的布面油画。画中呈现了不同性别、不同年龄的人物形象，从婴儿到青年，再到老妇，象征着人类的一生。其中蕴含的哲理引发人们对人生的深层思考——“我们从何处来？我们是谁？我们向何处去？”而这三个问题在哲学上至今都没有一个明确的答案。

但是如今，借助先进的科技理论与手段，我们或许可以为其中一个问题从科学角度做出初步的推测——“我们从何处来？”

 “我们从何处来？”

对于这个问题，大量的科学家和学者做出了各种各样的假说，至今争议不断。比如，神造论，宇宙生命论，自然发生论和化学起源论。

神造论和宇宙生命论由于没有充分的证据否定，我们无法论证。但是，1860年法国微生物学家巴斯德所设计的鹅颈烧瓶实验否定了自然发生论。

鹅颈烧瓶实验——生生论

“生物只能源于生物，非生命物质绝对不能随时自发地产生新生命”

现在，学术界普遍接受的是化学起源学说。

化学起源学说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。

化学起源说将生命的起源分为三个阶段，即生物单体的来源，生物聚合物的来源，从分子到细胞的演变。

生物单体的来源

其最重要的依据就是米勒实验。

米勒在他的实验中模拟了早期大气——只有氢气、氨气和水蒸气等物质，没有氧气，同时有以热量和电火花的形式输入能量。当他把这些气体放入模拟的大气层中并通电引爆后，发现其中产生了一些氨基酸。

Miller-Urey实验

早期地球上有两种可能的有机分子来源：陆地起源——由冲击震动或其他能源驱动的有机分子合成（如紫外线，氧化还原耦合或放电）；外星来源——星际尘埃云中有机分子的形成，在行星上下雨。

生物聚合物的来源

其最重要的依据就是福克斯实验和“原始汤”假说。

福克斯研究了在地球历史早期可能存在的条件下自发形成的肽结构。他证明了氨基酸本身可以形成小肽。这些氨基酸和小肽形成封闭的球形膜，称为类蛋白微球体。

前苏联科学家奥巴林认为，有机分子的“原始汤”可以通过阳光的作用在无氧气氛中产生，并以更复杂的方式结合，直到它们形成凝聚物液滴。这些液滴会通过与其他液滴融合而“生长”，并通过裂变成“子液滴” 而“繁殖”，因此具有促进“细胞完整性”的因子在原始代谢中能够存活，而其他因子则逐渐灭绝。

后来，因为英国科学家霍尔丹提出了相似的假说，二者被总结为“原始汤”假说，即早期地球环境有一个化学还原氛围，这种暴露于各种形式能量的氛围产生了简单的有机化合物，这些化合物可能积聚在不同位置的“汤”中，通过进一步转化，“汤”中会形成更加复杂的有机聚合物并最终形成生命。

从分子到细胞的演变

其最重要的依据就是RNA世界假说。

生物学家认为，地球上所有生物必须共享一个最后的普遍祖先，因为由两个或多个独立的谱系独立开发所有生物体共有的许多复杂的生物化学机制实际上是不可能的。

从非生命化学物质到生命的研究主要有三个基本特征——自我复制，新陈代谢和维持生命内部独立的膜。

RNA世界假说描述了具有自我复制和催化RNA的早期地球，但没有DNA或蛋白质。这些核酶可能形成了一个RNA世界，其中有个体但没有物种，如突变和水平基因转移这意味着每一代的后代很可能与父母的基因组有不同的基因组。

有研究表明在4.17 Ga之前在地球上形成了第一个RNA分子[1]。1997年开始的一系列实验表明，通过使用硫化铁和硫化镍作为催化剂，可以实现由无机材料包括一氧化碳和硫化氢形成蛋白质的早期阶段，即铁硫世界假说[2]。而深海中靠近热液喷口的环境提供了铁硫催化的条件。同时，模拟地球早期的条件的实验已经报道脂质的形成，并且这些可以自发地形成脂质体，双壁“气泡”，然后自我复制[3]。

RNA世界假说

虽然，化学起源的假说有很多，但是支持假说的重要地质学证据却很少。

地球大约在45亿年前形成，叠层石证据表明地球上最早的生命存在于至少35亿年前。【叠层石：由一些微生物，尤其是蓝细菌所黏结堆砌形成的化石】迄今为止发现的最早的物理证据包括魁北克北部Nuvvuagittuq绿岩带中发现的至少37.7亿年的“条带状铁建造”岩石中的疑似微化石[4]。

另外值得注意的是来自格陵兰西南部的37亿年变沉积岩中的生物石墨和西澳大利亚34.8亿年砂岩中发现的微生物垫化石【即微生物诱导沉积结构——由微生物与沉积物和侵蚀，沉积，运输的物理因子相互作用形成的主要沉积结构】，为37亿年前的生命提供了进一步的证据。

美国冰川国家公园前寒武纪叠层石

虽然我们目前还不能肯定地说生命的起源来自非生命化学物质，但是，随着科学家的不断努力探索，越来越多支持化学起源学说的证据喷涌而出，相信不久后的将来我们一定能弄清我们从何处来。

引用文献

[1] Pearce, Ben K. D.; Pudritz, Ralph E.; Semenov, Dmitry A.; Henning, Thomas K. 'Origin of the RNA world: The fate of nucleobases in warm little ponds'. Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (43): 11327–11332.

[2] Wächtershäuser, Günter. 'Life as We Don't Know It'. Science. 289 (5483): 1307–1308.

[3] Garwood, Russell J. 'Patterns In Palaeontology: The first 3 billion years of evolution'. Palaeontology Online. 2 (11): 1–14.

[4] Dodd, Matthew S.; Papineau, Dominic; Grenne, Tor; etc. 'Evidence for early life in Earth's oldest hydrothermal vent precipitates'. Nature. 543 (7643): 60–64.

（责任编辑：张馨文）

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