趣谈生命的起源大全(一口气搞懂生命起源)

上一期,我们聊到了地心说vs日心说,大神牛顿终结这一场跨越千年的战役,可还没高兴多久,就陷入到了微积分发明权之战,最后导致英国和欧洲学术圈断绝来往,英国学术一落千丈。世界学术中心从英国转向了欧洲。

今天,我们来继续说一场科学史上的耗时超长而且反转很多的科学理论大战。交战的人不是两派,而是类似于华山论剑一样的混战。这场战役发生在生物领域,但是后续加入混战有很多来自于各个领域的顶尖高手。这个战役的名称叫做:生命的起源

不过,我们只从科学的角度去聊这场战役,所以就不提各种神创论了。

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自然发生论与巴斯德的论战

这场大战的起点其实特别久远,交战双方,一方被叫做自然发生论学派,另一方是大名鼎鼎的巴斯德领衔的 “反自然发生论学派”。

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他们论战的焦点在于:微生物的起源。自然方法论是从亚里士多德时代就有的,直到1688年,才被佛罗伦萨的一位宫廷医生提出来,这一学派认为:

微生物是从无生命的有机会中自发产生的,不需要父母也不需要已经存在的生命就能产生。

这一学派出战的代表是法国生物学家费利克·普切。他设计了一套实验装置,把干草放在一个玻璃瓶里。干草、玻璃瓶都是事先被他处理过,他认为已经杀灭了所有有机物的。结果没多久,干草就产生了大量的霉菌。

针对于费利克·普切的挑战,老道的巴斯德反手就是一记左勾拳,直接打趴对手。他提出费利克·普切的实验没有很好地做好除尘,他用来给玻璃瓶除尘的水银表面本身就有灰尘(当时的人认为水银可以杀死一切生物)。而且把干草放进玻璃瓶时,也容易带入灰尘。

但是不能光说别人不对,自己啥理论也没有,这样论战是进行不下去的。接着,巴斯德也祭出了一个大招:鹅颈瓶实验

我们可以这么理解他的实验,巴斯德制造了一种烧瓶,瓶颈是弯曲的像鹅颈一样。鹅颈瓶可以让空气流通,以提供氧气,同时因为重力存在,微生物进入瓶颈之后就会卡在弯曲的瓶颈底部。然后,他把两个瓶子装上了肉汤,煮沸。之后把其中一个瓶颈砍断成普通直颈瓶。这时,把两个瓶子放置一段时间后,直颈瓶就出现了微生物,而鹅颈瓶清澈无比。

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这就很好地反驳了自然发生论的,证明了即使营养物质和氧气同时存在也无法产生生命(微生物)

多说一句,巴斯德实际上的操作不像我说的这样,但非常类似,我只是方便大家理解做了简单化地处理,除了鹅颈瓶实验,他还做了一系列其他的实验来证明。

其次,这个有肉汤的鹅颈瓶如今还健在,目前还是清澈无比,用来警示后人不要相信"自然发生论”。

米勒实验:烧瓶里的原始地球

看上去巴斯德好像赢了?但问题来了,巴斯德证明了微生物来源于另一个已经存在的微生物。但无法解决“第一个微生物从哪里来”,总不能是石头里蹦出来的吧?

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发现没有?这不就是回到了生命起源的探讨之中?甚至,后来有学者挖出,

巴斯德为了证明对手错了,在他的实验记录中把所有能证明他的理论的结果都记为“成功,把其他的都记为”失败。

所以,其实关于“生命起源”的大作战才刚刚开始。而大论战的重点转向了:第一个生物体的含碳化合物到底是从哪里来的?

这一次加入混战的人叫做米勒,他提出了米勒实验。1953年,他和他的同事尤里往一个玻璃容器内注入了水蒸气、甲烷、氨气、氢气和一氧化碳。这些是他从当时的天体物理学家打听来的原始大气中的气体。然后接上电弧装置,模拟原始地球的极端条件。

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万万没想到的是,气体反应了之后出现了黄色液体。分析黄色液体后,他们发现了氨基酸,这是组成蛋白质的基本单元,还有糖类、核酸和脂质等原料。这个实验就证明了:在早期地球环境下能生成组成生命的基本物质。

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争论正在继续中

你以为这就完了么?你错了,这个实验刚发表就遭到疯狂的炮轰。简单来说,我们可以这么理解,这个实验只是让我们知道地球早期环境可以产生有机物,但不代表有了有机物就会有生命。这就好比,造一辆车子,光有钢铁还是不够的,还得能造的出来机器和技术。有机物拼接起来变成生命其实还有很多路要走。

更要命的是,后来一些天体物理学家陆续发现,早期的大气并不是像米勒实验模拟的那样,还有很多变数。为了反驳这些理论,米勒的学生也加入了论战,并重新做实验进行反驳。关于米勒实验后来一直都在不同的实验室里被重复着。

但关于生命的“假说”,开始陆续出现各种版本,首先是有科学家从陨石中发现了氨基酸,核苷酸。于是提出了“宇宙生命起源假说”。结果也遭到了一顿攻击和刁难。

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接着,还有人提出了“火山孕育生命假说”,因为原始地球火山活动频繁,科学家对洋中脊火山喷口研究发现,深海火山口附近能形成氨基酸等复杂的分子。甚至还发现黄石公园热泉附近有细菌存在,这也为这个假说提供了证据。但也有许多科学家表示不服,提出了许多反对意见。我们按下不表,因为“宇宙生命起源假说”和火山孕育生命假说”等假说都只是这场论战里的小角色。

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关于生命的假说越来越多,战况也越来越激烈,而目前主流的对战集中在了“RNA世界假说”和“海底热泉口假说

RNA世界假说”vs“海底热泉口假说

关于“RNA世界假说”来自于我们对于遗传学的理解,不知道大家发现没有,DNA指导合成蛋白质总是需要通过RNA,感觉很麻烦有木有?所以,有人就提出,会不会RNA和生命的起源有关?

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后来,科学家也在实验室里合成了可以部分自我复制功能的核酶分子,间接证明了RNA自己也能当遗传物质。也就是说,RNA很有可能就是钢铁形成车子的原因,它可能是原始地球中被不断生成的无数RNA中一个最特别的RNA分子,具备了自我复制的能力,能够让自己存活下来。从这角度上看,最早的生命似乎就是RNA了。这也是目前最主流的生命起源假说之一。

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而能和“RNA世界假说”对抗的生命起源假说叫做“海底热泉口假说”,这个假说实力也十分过硬,来自于科学家的一次海底探索,他们偶然发现了一片海底热泉口,温度可达到300、400度,而且条件极其恶劣。后来,科学家又陆续发现了很多热泉口,有白色的烟囱,也有黑色,黄色。这些地方PH值都很低。

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更让人想不到的是,在这些热泉口附近,竟然有特别多的生物存在,超出了科学家们的预料。

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于是,科学家开启了脑洞,和上一个想到RNA不一样,这次科学家角度更加刁钻,他们想到的是线粒体。线粒体产生能量的方式其实就是看氢离子的定向移动完成的。

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而在热泉口附近,正好有这样的氢离子浓度差,可以给早期生物提供足够多能量。也就是说,那个时候的生物利用这样的能源组装了蛋白质和DNA分子。这其实也提供了钢铁构到车子的原因。

现在来说,两个理论不相上下,谁也没把谁打趴,而且也有很多科学家也没客气,也在炮轰这两个理论。也就是说,生命起源并不一定会产生在这两个假说之间,或许之后还会有新的进展。

关于“生命起源”的论战,我们就说到这里。

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