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這個時刻,我們的地球上生機盎然,但是在幾十億年前,我們所在的星球只是一團熔化的岩漿。第一批地球人是從冒著泡的化學濃湯池塘裏浮出來的嗎?我們是從外太空落下來的生命種子嗎?看看現代科學家是如何揭開這個最古老的秘密的。
生命充滿奧秘,但最吸引人的奧秘就是生命本身。古希臘人相信,上帝用黏土造人;維京人説存在兩塊大陸,一塊是火、一塊是冰;當它們相遇,火花四濺,第一個生命就此誕生。幾種化學物質是如何轉換成有生命的分子呢?科學家仍在試圖解答這一古老的謎題。關於生命進化有很多重要理論,但對生命起源一直沒有定論。沒有生命的化學物質混合之後怎麼就能變成生命呢?
想揭開生命起源的奧秘,就要回顧一下人類進化過程,回到第一個有生命的物體,出現的時間和地點,回到40億年前我們的太陽系。
那時的太陽是一顆年輕的恒星,比現在溫度低。而地球的溫度比現在高,剛從滾熱的熔岩固化而成,周圍有彗星和大型隕石環繞,毀滅性的劇烈碰撞時有發生。在地球的地質歷史上,這個時期叫做“冥古代”,地獄般的階段。
美國科羅拉多州立大學的地質學家斯蒂芬·莫契斯想在冥古代找到生命的跡象。想像一下,你站在冥古代的地球上,眼前看到的景象非常有趣:由於那時的月亮距離地球比較近,因此它佔滿了天空。而那時的天空是紅色的,還有流星和彗星劃過。冥古代的海洋不是清澈的藍色,而是充滿鐵質的深綠色。那時的地球好像是個外星球,但斯蒂芬確信,那裏已有原始生命。
古生物學家在凝固的化石中尋找古代生命存在的證據,目前我們已經找到了五億年前海洋動物和植物的化石,但尋找比這更早的會更加艱難。幾乎所有地球初期的岩石都消失了,葬身在熔岩或海洋中。但是,有些罕見的40億年前的岩層確實存在,誰能想到在格陵蘭腹地的邊遠地區會有地球珍藏下來的老寶貝呢?
斯蒂芬在格陵蘭找到的石頭是38億年前在海洋中形成的,上面佈滿黑點,那是古代碳元素留下的痕跡。
碳有兩種形態,一般的稱為碳12,還有種很罕見的形式叫做碳13或重碳。一般地質上的碳沉積中,碳12和碳13都有精確的比例。不過,生命有一個很有意思的特徵,它會對碳13區別對待。所以,生命體中碳12的含量非常豐富,在世上已知最古老的沉積岩係中很明顯存在著早期生命,留下的碳同位素的痕跡。留下這些痕跡的原始生命的形態一定能在這麼惡劣的環境下生存。
這個星球不斷遭受巨型太空隕石的襲擊,大多數地質學家相信,持續的衝擊使大部分地表熔化,海洋也被烤幹,整個星球變得非常貧瘠;但即便如此,斯蒂芬·莫契斯確信,在地獄般的地球上的確存在著生命。支撐他的理論的證據,就是一些來自44億年前的古老晶體。
在澳大利亞找到的鋯石,幾乎跟地球本身一樣古老。斯蒂芬在澳大利亞鋯石中尋找的是氧同位素,斯蒂芬希望在這塊古老的鋯石中找到生命的基本元素——水。當水和岩石互相作用,會在岩石上産生大量的氧18。如果你發現某種物質富含氧18,就説明曾經有大量的液態水作用在上面。在那塊44億歲的晶體中,斯蒂芬找到了氧18同位素,這就是宇宙衝擊並沒有完全將海洋蒸發的證據。
通過自己開發的一套電腦倣真程式,斯蒂芬推出結論:在40億年前,即使是頻遭隕石轟炸的冥古代,也存在著生命。微生物藏身於地球深處或海洋深處,躲開了毀滅性的衝擊。結果就是,那些經受了重重考驗之後存活下來的生命,等到隕石頻繁轟炸的階段一結束,地球就成為它們的繁殖之地。
然而,在45億年前的地球,熔岩遍佈,哪怕吸上一口氣,都會致命。生命究竟是如何在這個冒著泡、充滿毒氣的地獄裏形成的呢?
1953年,有兩位勇敢的化學家試圖回答這一問題。斯坦利·米勒和哈羅德·尤裏設計了一個實驗裝置,模擬了當時的地球環境,結果取得了重大突破。初看起來,這套裝置好像只是一堆燒瓶和試管。一個燒瓶代表蒸發的海洋,它跟另一個代表大氣層的燒瓶連在一起,這個燒瓶中的電極可以放電,模擬大氣中的閃電,最後通過冷凝器將相關生成物凝結,返回到燒瓶中。
也許是受到了“創世紀”的啟發,這個涉及生命起源的實驗共進行了七天,最後,代表海洋的燒瓶慢慢開始變成深褐色,充滿似乎有毒的污泥。這些污泥有很高的毒性,包含大量的氰化物。但還包含一些不同尋常的物質,這些有毒的化學物質中含有氨基酸,而氨基酸是蛋白質的基本組成部分,而生物體由蛋白質構成,它們組成了骨骼、毛髮和皮膚。
這是個重大突破,但也只是通往生命歷程的一小步。在他們保存下來的實驗樣品中,氨基酸沒有能夠結合起來組成蛋白質。只是構成了被稱為“單體”的簡單分子。