Question

地球生命的起源

Answer 1

关于地球上生命的起源，目前最主流的说法是说生命是从非生物物质开始，例如简单的有机化合物，通过长期且复杂的自然演变一步步形成的。

现在普遍认为地球形成于45.4亿年前，在1.3亿年后也就是44.1亿年前地球上首次出现了海洋。

又过了1.3亿年在42.8亿年前，地球上首次出现的生命，无论是海洋出现的速度还是生命出现的速度。都比我们想象中要快得多。

从原始地球形成到第一次生命的出现，整个过程不超过3亿年。对于这个充斥着生命的星球，我们可能早已习以为常了。可是你是否曾经有那么一瞬间沉下心来认真思考地球上的第一个生命到底是怎么来的呢？

一提到从无机物中产生生命的假设，就不得不提米勒尤里实验了。

1953年，芝加哥大学的史丹利、米勒和哈罗德尤里模拟早期地球环境做了一个实验，他们把水、甲烷、氮气、氢气和一氧化碳密封在了一个无菌状态下的玻璃回路装置。装置的一侧是一个装置液态水的烧瓶，另一侧安了一对儿电机。

他们首先把液态水加热，让其蒸发产生水蒸气，让水蒸气通过另一侧的烧瓶，烧瓶中的电极在通电后产生的火花，用来模拟原始地球中的闪电。水蒸气通过电极烧瓶后又再度凝结成液态水流，回到了原先装水的烧瓶中。这个过程模拟的是原始地球成云在降雨的这样一个水循环的过程。

就这样一个实验过程，不断地循环往复。一周以后，他们发现10%到15%的含碳的无机物像是甲烷和一氧化碳，变成了含碳的有机化合物。其中2%变成了氨基酸一共有22种。糖类和脂质，这种能形成核酸的原料，也在这次实验中形成了。

但是很遗憾像DNA和RNA这种核酸本身并没有出现。

尤其值得注意的是，在实验过程中产生的所有有机化合物全部都是同时存在着左式和右式的镜像异构物。说白了就是所有通过这个反应自然产生的有机物都是成对儿出现，就有点儿像你的左右手一样。无一例外。这一点非常重要。大家记一下，我们后面会再聊到。

米勒实验成功地证明了无机物在一定条件下是存在形成小分子有机物的可能性。从此以后，米勒实验就成为了生命可以自然产生的最大证据。

随着实验的成功，反对的声音也越来越大。因为整个米勒实验都是基于一个假设，就是地球的原始大气是还原性的，而非氧化性的。

也就是说当时的地球大气中只能含有

极其微量的未经结合的自由氧。因为如果当时的地球有很多自由氧存在的话，那么氨基酸是不可能稳定存在。即使有部分氨基酸碰巧产生了，他们也会被迅速地分解掉。两年以后，也就是1955年的时候，史丹利米勒发表了一篇论文。在论文中，他本人也承认了米勒实验的基础来自于推测，因为根本就没有人知道当时的地球大气是否是处于还原状态。

随着时间的推移和 科技 的进步，原始地球大气处于还原状态的证据不仅没有找到反而越来越多的证据显示，原始地球大气很可能是氧化性的，科学的天枰渐渐的倾向于对于米勒实验假设基础不利的地方。

1991年，科学家们根据科学实验和电脑模拟出了原始地球的大气环境。科学家们认为当时的地球是没有足够的臭氧层来阻挡太阳紫外线辐射的。这样的环境对于形成氨基酸还有核酸是极其不利的。

史丹利米勒教授随后也在科学美国人杂志承认生命起源之谜远比我们想象的更难解开。随着越来越多对于米勒实验不利的科学证据出现，越来越多的科学家开始对生命来自于无机物的自然反应这一假说的态度也发生了转变。

例如之前力挺米勒尤里实验的生物学家迪安凯尼后来就反水了。他说无机物能自行产生生命这件事简直是难以置信。

我们用化学来解释生命起源的理论，从本质上就是错误。

后来的科学实验也确实证明了它的“反水”可能是对的。因为后来科学家们又在氨基酸，如果可以自然形成的基础上，看看蛋白质和DNA能不能通过原始的地球环境自行的创造出来。

实验结果令人失望。科学家们做了几千次不同的实验。结果无一例外完全无法自然形成蛋白质或者是DNA。

对于生命来自于无机物的自然反应的这个理论。更不利的是，在2 0016年2月13号的时候，英国皇家学会曾经公开表示，通过实验证明，在火山温泉和海底热液活动，这种类似于早期地球环境之下自然产生生命的可能性是极低的。

这个实验结果来自于俄罗斯的堪察加半岛和美国加州的拉森山火山地区。实验结果表明，这些热的酸泥浆并不能为化学物质的聚合提供有利的条件。

实验发现，这些有机化合物，例如氨基酸和DNA，还有另一种生命不可或缺的成分。磷酸盐。

全都无一例外的强有力的附着在了粘土微粒的表层。这些有机化合物如此强有力的附着在粘土为例的表面之上，以至于他们无法再进一步的进行化学反应。

除此以外，科学家们还将类似肥皂的分子放入了池子之中。让人失望的是，他们并没有形成细胞膜。

作为生物的最小单位细胞，细胞膜的形成是必须的，而实验证明并没有。更无法用生命来自于无机物自然反应这一假说解释的是，我们现在已经发现了大约100种氨基酸，其中只有20种是蛋白质的成分，而且这所有构成蛋白质的20种氨基酸全部都是左氏氨基酸。

大家还记得我们前面提到的左式和右式的氨基酸吗？

它就像人的左右手一样，是就是同时产生的。而这个只有左完全没有右的构成，非常违背自然规律这一点特别像是被人有意为之。

因为如果是自然形成的话，那么我们应该能在蛋白质中发现数目相等的左氏氨基酸和右氏氨基酸才对。

那为什么生命完全是由左氏氨基酸组成的？直到今天，这都是科学界一个巨大的谜团。

生命来自于无机物自然反应的假说不仅被科学大量质疑，而且这个假说还违背了一个非常重要的宇宙法则，就是热力学第二定律。

根据热力学第二定律，当熵处于一个封闭系统的时候，它是不会变小的。这个就是熵增定律。

熵是用来度量系统混乱程度的，科学家们发现所有的物体都遵循熵增定律。无论其如何运动，最终都会变得混乱无序。就例如我用砖头盖了一个房子，然后这个房子就交给大自然了，后续没有任何的生物再去碰它，也不会再有人去维护它。

在这种条件下，在热力学第二定律下，随着时间的推移，这个砖头房子最终会回归其本质，变成一堆尘土。

也就是说有序的房子最终会变成无序的尘土，这个就是热力学第二定律。

而有序的有机生命体，如果来自于无序的无机物，那这个过程就绝对违反了热力学第二定律，它相当于反其道而行之了。

打个比方的话，就相当于一堆尘土，通过地质活动，风吹日晒、下雨，闪电等等，最终变成了一个砖头水泥砌成的房子。

如果我们把无机物通过自然反应产生生命的这个过程，比喻成一个往东跑马拉松的人。

那么热力学第二定律，就像是一辆往西疾驰的 汽车 。

在这个人的腰上绑了一个绳子，而绳子的另一头正拴在那辆往反方向疾驰的 汽车 之上。

生命的复杂程度远超我们的想象。

而无机物通过自然的化学反应量，最终诞生出生命的概率究竟有多飘渺呢？关于这一点，我就不拿那些天文数字来轰击大家的大脑。

那一大串的壹和零，我说着也费劲，你理解起来也费劲。其实想要理解他的困难程度，有一个比喻，我还挺喜欢的。话说这个过程就像一块拥有几百个零部件的一块机械表。

我们把那几百个零部件全部拆除，再把这几百个零部件一起扔到游泳池里面，让游泳池底部的水无规则的涌动，就靠着这股动力，这几百个零部件最终又重新组装成了那块手表，而且捞起来还能走字儿，就这么个概率。这个大家听了应该都会觉得这几乎是不可能的。

因为它不光是概率问题了，什么只要你时间够长，试的次数够多，它就有可能完成，它不是这个概念。因为在热力学第二定律作用下，这些零部件不仅不会重新组装回去，而且还会被分解成更无序且更混乱的小零件。随着时间的推移，你觉得你看到组装精美的手表的概率大，还是一堆钢铁废件的概率大呢？