关于地球生命起源的思考

关于地球生命起源的思考

学号 515141910019 姓名段云智

关键字生命起源化学起源学说

引言生命究竟是怎样产生的？中国古代的著名诗人屈原就曾发问：“邃古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？”,可见从古至今，人们都希望知道生命的源头。这不仅是科学家感兴趣的问题，也是普通人们所感兴趣的问题，它已困扰了人类几千年。远古时，人类的智力还很低下，认识能力也很有限，对世界上千姿万态、繁茂复杂的生物，特别是对人类自身是从哪里来的，充满了困惑和神秘感。因此长期以来生命起源被封建迷信和宗教神学所笼罩，如西方有神创说，中国也曾有“腐草化茧”、“腐肉生蛆”的说法（现代科学界称之为自然发生说）。而达尔文的《物种起源》开启了关于生命起源问题的大门，在此基础上，人们对于生命起源的研究也进行得如火如荼。

一、生命起源众说纷纭

在不同的时期，由于人类的科学知识水平受限或是周围环境的不同，人类发展出了不同的学说，大体上有以下几种：

神创论以《圣经》为主要依据，认为世界万物都是由神所创造。

自然发生论认为“生命是从无生命物质自然发生的”，已被法国微生物学家巴斯德设计的曲颈瓶实验彻底否定。

宇宙生命论认为地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球，即“地上生命，天外飞来”。

热泉生态说由于现今所发现的古细菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中，因此，部分学者认为，热泉生态系统是孕育生命的理想场所。

化学起源说认为地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步步演变而成。这一假说被广大学者普遍接受。

关于宇宙生命论和化学起源说，笔者有以下看法，生命应该在地球还未形成是就开始了，因为生命起源于蛋白质，而蛋白质由氨基酸构成，在地球形成之前，由

于太阳紫外线的照射，在太空中必然已经形成氨基酸，它们肯在气体、尘埃和冰晶云中得以保存。

二、化学起源脱颖而出

现代科学认为，生命的诞生是物质不断运动变化的结果。这一变化分为两个阶段，一是在生命系统诞生之前的“化学进化”阶段，为生命的诞生准备有机材料。二是生命诞生之后，由低级到高级、由简单到复杂的漫长“生物进化”过程。在此之前，还有一个“物理形成”过程，即构成生物体基本元素的形成，以及地球的形成。

根据大爆炸学说，在距今至少150亿年前，一个致密炽热的奇点在一个特定的瞬间，突然发生巨大爆炸，只在眨眼之间形成了宇宙的初始状态。此后宇宙继续膨胀，原子间发生聚变反应，渐渐地出现较重的粒子。中性原子在万有引力的作用下形成气体云，形成了恒星和行星。恒星内部不断进行的核聚变反应不仅生成各种元素，还辐射出大量能量，而地球就处于太阳的类似的环境中。地球形成以后，由于引力作用，星云中的气体被吸引在其周围，加上火山爆发喷出大量气体，致使地球上空形成厚厚的大气层，成分主要是氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、少量的水汽、氮气、硫化氢和氨气，没有氧气，但却适合厌氧生物的生长。

液态水能够充当生命体物质与能量交换的媒介，而距离太阳太近的金星等星球上的水被蒸发了，太远的如冥王星上面的水都以冰的形式存在，那里无法形成生命。从元素方面来说，“婴儿宇宙”中氢元素质量占比75%，而地球上火山喷发产生大量水蒸气，凝结降落为雨。此外，彗星主要由冰粒和尘埃组成，是太阳系最大的星体，彗星的冰粒落到地球上，将带来很多的水。早期的行星撞击和火山喷发以及雨水的回流，给地球海洋带来大量矿物质元素。

这样，就开始了在原始海洋中漫长的生命的演变，整个生命的诞生过程如下：第一阶段，从无机小分子生成有机小分子，这一阶段在如汤一般的原始海洋里完成，海底热泉形成的黑色烟囱喷出的甲烷、氮气等在高温和硫化物以及各种金属元素等催化剂的作用下，可形成高分子氨基酸、嘌呤、核苷酸等有机物，这点早已被科学家观察到了，如著名科学家米勒的模拟原始地球实验。

第二阶段，从有机小分子物质形成有机大分子物质。即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质，经过长期积累相互作用，在热泉高温，丰富的硫化物和各种金属元素

等催化剂的作用下，通过缩合或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。这个阶段也被科学家所证实。

第三阶段，普通蛋白质分子生成生命蛋白质分子，有机化学物质生成生命化学物质，生命随即诞生。这个阶段是最关键，最神奇的过程。这个阶段需要持续的热能，高浓度的原始蛋白质分子，丰富的硫化物以及各种还原性催化剂，还需要亿万年的时间来完成。我们已经发现了一种自然界最简单的生命体—朊病毒。这使我们很容易地联想到，最原始的生命可能就是类似朊病毒生物，朊蛋白就是当时原始海洋中生成生命化学物质前的那个有机化学物质。通过对朊病毒的致病机理的研究，我们可以知道，朊病毒是朊蛋白的一种特殊“折叠”，恰是这一偶然的折叠造就了生命。

第四阶段，生命蛋白质分子生成生命RNA分子。这从某方面可以类比于朊病毒进化为RNA分子。同样在海底热泉的物质高浓度提供充足原料和催化剂、高温度熔浆提供能量的环境下，朊病毒通过“折叠”机制和构象变换进行自我复制，并与外界不断进行物质和能量交换。随着不断进化，它由简单生命蛋白生成复杂的生命蛋白，RNA也开始向更稳定的DNA转变。

第五阶段，生命RNA物质转变为生命DNA物质，以及DNA物质进化为原始细胞物质。生命DNA物质进化到一定阶段是能够制造出细胞质和细胞膜所需要的磷脂、蛋白质等物质从而合成原始细胞。这一过程中膜的出现异常关键，这归功于磷脂分子的特殊的结构。这一阶段原始细胞诞生，也意味着生命从异养型向自养型转化，例如嗜硫细菌的出现。

三、仍需上下而求索

至此，生命的诞生过程演绎完毕，我们发现，生命演化的每个过程都充满了偶然，但从整个宇宙的发展角度来看，又是偶然中的必然，遵循着一定的规律。对生命的演绎给我们的直观感受是，生命不仅存在于地球上，生命的年龄约为40亿年，而宇宙的年龄是130多亿，根据大爆炸理论，大爆炸过后几分钟，整个宇宙便已形成。130亿这么长的时间，足以发展生命。

虽然目前我们还不能完全知道生命的奥秘，但这些假说的提出证明我们已经迈出了可贵的一步。除了神创论其它理论无需一个上帝来作为生命起源的参数。