地球上第一个生物是怎么诞生的?

叶柳萱


观点、发现、推论

说起生命的起源和进化,就不得不提生物界的大神达尔文以及他的进化论。在1959年出版的《物种起源》中,达尔文曾有这么一段话,大意思是:

所有曾经活在地球上的有机生物大概是有一种原始的形式中降生而来,从第一个有呼吸的生命开始。

1871年,达尔文还在一封信中写道:

生命最早可能是在一个热的小池子里面。

这是达尔文关于生命起源的观点。(这里强调一下,这不是事实,只是达尔文的观点)

除了达尔文的观点,我们可以来看看古生物学的发现。在1979年,科学家在研究美国冰川国家公园的前寒武纪叠层石,发现了已经最早的生命化石记录。其中少量的叠层石被认为是微生物,尤其是蓝绿菌堆砌而成的。后来,科学家开始大规模对蓝绿菌叠层石进行研究,目前发现最早的蓝绿菌叠层石是距今35亿年前。

2017年,科学家又在在加拿大魁北克发现了距今42.8亿年前的微体化石,这也是目前发现的最古老的生命证据。

所以,两个发现,一个是距今35亿年前的蓝绿菌叠层石和距今42.8亿年前的微体化石。

而目前,科学界普通认为生命的起源正是发生在这段时间之内的。

通过达尔文的观点和化石发现,科学做了一个推论,他们认为

地球上的所有生物有个最后共同祖先,它被叫做LUCA,在古太古代出现,距今大约为35亿年到38亿年之间。这个最后共同祖先后来分化出了细菌和古菌,随后演化出了各种各样的生命。

两个实验和两个主流假说

那在LUCA出现之前,第一个生命是如何出现的呢?

目前来说,还有两个著名的实验:

鹅颈瓶实验、米勒实验;

有两个主流假说:RNA世界假说海底热泉口假说

一些非主流假说:火山孕育生命假说宇宙生命起源假说。

我们按照时间顺序屡一下,我们日常生活中常常会看到这样一幕,那就是有些东西放久了会长出霉菌来(比如:干草)。所以,最早有的人就认为生命起源于无机物。后来,巴斯德做了一个实验,他把烧瓶制作成鹅颈的样子,这样在重力的作用下,空气中的微生物就没办法进入到烧瓶内。然后他把烧瓶里装满了煮沸的肉汤。这时候就发现,肉汤不管放多久,都不会发霉。

这就驳斥了那些认为无机物可以自然状态下生成生命的说法。巴斯德的肉汤至今还在实验室里放着,几百年过去了,依旧清澈。

后来,有个叫做米勒的人,模拟了原始大气的成分,并且用电弧模拟早期地球的环境,做了一个实验。结果,没多久就在反应后的成分中找到氨基酸。这也成为了寻找生命起源的里程碑,这实验就叫做米勒实验。

米勒实验引领一波寻找“氨基酸”的潮流,科学家分别在陨石中以及火山喷口附近发现了氨基酸,于是有了

火山孕育生命假说宇宙生命起源假说。

可是,有了氨基酸并不代表着就有生命,氨基酸就好比坐汽车的钢铁,人就好比汽车。我们能说有了钢铁就会有车子么?其实,我们不能,因为从钢铁到车其实还有一个极其复杂的工作,一对钢铁是没办法无缘无故变成车子的。所以,一堆氨基酸也不可能无缘无故变成一个人。

所以,科学家猛然发现氨基酸好找,但是“从氨基酸到人的过程”不好找。所以,一切回归到了寻找“从氨基酸到人的过程”的步骤当中来。这时候,科学家提出了两个假说:RNA世界假说海底热泉口假说。这两个假说也是目前主流的假说。

我们从生命的出现为时间顺序来讲述两个主流假说,首先,生命起源的时间是在大概距今42亿年-38亿年之间,地点是在海底热泉口附近。(早期生命起源海洋已经被证实,后来随着臭氧层在距今25亿年前后的逐渐形成,生物才开始陆续登上陆地)

为什么是海底热泉口呢?因为这里提供了生命必须的能量,现在给生物细胞提供能量的是线粒体,它通过氢离子的定向移动形成电势梯度来提供能量,但是线粒体是在距今17亿年前才形成。

所以,早期的细胞是没有线粒体的。而海底热泉口提供了氢离子的定向移动形成了电势梯度。也就是说,最早起的细胞可以通过海底热泉口来提供能量。这也就是海底热泉口假说的依据。(这个海底热泉口温度特别高达到300-400度之间,还是强酸强碱的地带,还带喷流)

但是,生命要演化就得实现复制,否则早就灭了种。这需要要复制自身的遗传物质。我们都知道DNA是遗传物质,但实际上RNA也是可以充当遗传物质的。而DNA在实现生命活动的任务时就依靠RNA来完成的。

基于以上两点,科学家认为早期的生命形式已经极其简单,因此早期可能是由RNA来充当遗传物质的,并且科学家在实验室中确实合成了可以自我复制的RNA,而RNA自身就实现生命活动。因此,就有科学家认为RNA在早期生命扮演一个很重要的角色,这就是RNA世界假说。

所以,最后我们来总结一下:

  1. 生命很有可能起源于海底热泉口,在距今42亿-38亿年之间,它们最早是从海底热泉口获取能量的,而RNA在早期的生命火中扮演了重要的角色,很有可能同时兼任遗传物质和实现生命活动的任务。(这个结论来自于两个主流假说:海底热泉口假说和RNA世界假说。)
  2. 目前的化石发现是在2017年发现的距今42.8亿年前的微体化石。
  3. 根据目前已有的发现和理论,科学家给出了一个推论,在距今38亿-35亿年前,地球上生物的共同祖先LUCA,它分化出了细菌和古菌。


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