生命起源于一锅“原始汤”?

作者: 刘培源

来源: 十点科学

发布日期: 2021-02-18 10:48:49

地球上的生命可能起源于一锅原始汤,通过简单的无机物化学反应,自发形成自我催化、自我复制的化学循环,这一发现为生命起源提供了新的视角。

地球上的生命可能起源于一锅原始汤,生命的基本特征从中自发涌现。我们是谁,从哪里来,是人类世世代代追问的问题。地球上的生命可能起源于一锅原始汤。2020年9月,发表在《科学》杂志上的一项研究发现,仅仅利用水、氮气、甲烷等6种简单的物质,让它们相互发生化学反应,不断迭代下去,就可以产生多种催化剂,它们同时又是化学反应的参与物,从而形成一个自我催化、自我复制的化学循环。

生命的起源一直是科学家关心的问题。最初的地球,显然是没有生命的。从简单的无机物中,如何孕育出复杂的生物体?早在19世纪,达尔文在写给植物学家约瑟夫·胡克的信中就曾猜想,或许地球生命起源于一个温暖的小池塘。在这个小池塘中,如果氨和磷酸盐、光、热、电等条件都具备,就可以形成蛋白质这样的生物大分子。

1953年,原始汤假说的一小部分——从无机物中产生有机物的过程被实验证实。这就是我们在中学课本上学过的米勒-尤里实验。当时,化学家尤里和米勒将多种无机物(水、甲烷、氨气、氢气和一氧化碳)密封于烧瓶内,然后用电极产生火花,模拟原始大气电闪雷鸣的环境,观察是否真的能合成有机物。结果惊人地发现,烧瓶中产生了蛋白质的基本组成成分——氨基酸。

上世纪70年代,科学家在太平洋加拉帕戈斯裂谷看到了一幅奇异的景观:这里蒸汽腾腾,烟雾缭绕,虽是两千多米深的海底,却烟囱林立,恍若置身火山口——这便是深海热泉。更令人惊奇的是,热泉周围是一个生机勃勃的生命世界,聚集着细菌、甲壳类、管蠕虫和章鱼等各种大小的生物,种群密度堪比珊瑚礁生态。

2020年《科学》杂志上的论文为这种猜想提供了证据。研究者使用化学算法软件,仅仅以水、氮气、硫化氢、氨气、氰化氢、甲烷这6种简单物质作为起始反应物,让它们相互反应,产生的新物质接着继续参与反应,一代代持续下去,形成一个庞大的化学网络,其中包含数万种分子,有许多是生物体内存在的有机物。

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