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高分子脂类,在一定的时候有可能孕发成生命,这就是米勒描述的生命进化的过程。
但是这种温暖水池说,也遇到一些问题,其中有两个问题,第一个问题是现在地质学家认为,地球早期大气圈它并不是含有大量的还原性气体,它是含有大量的二氧化碳和氮气,比米勒的这个气体多一些惰性。在闪电的情况下,你并不能形成大量的氨基酸。第二个,温暖的水池在地球早期并不能长期形成,为什么呢?因为当时地球早期,刚才说过它有大量的陨石、流星,还加上地球本身的放射性,温度很高,你这个温暖水池一旦生命产生了,一个陨星过来,温度在瞬间之内可能达到上千度、甚至几千度,生命已经绝灭了,只能再来一次生命的起源。但是我们现在就这么想,现今的地球上是不是有温度比较高,还有还原性气体,还有生物存在呢?那么,有两件工作可以说具有划时代的意义,一个是1967年美国学者布莱克,在黄石公园的热泉中发现了大量嗜热生物,我们知道蛋白质一般的话超过六十度,就会凝固的,煮鸡蛋六十度七十度以上鸡蛋就熟了,但是生物,是不是在六十度以上还能够生活呢?在以前是不敢想的。
第二个就是1977年克里斯,他在太平洋底的热泉中,同样也发现了大量的嗜热微生物,这个温度它要更高,它可能达到二百到三百度。它压力呢,也有二百到三百个大气压,它的环境是什么样子呢?它确实有大量的还原气体,有硫化氢、有甲烷、有氢气、还有一氧化碳,这个环境确实非常类似于四十亿年前早期地球的环境,那么生命起源它是不是就在这个时候产生的呢?这是我们现在看到的情况,但是化石中有没有在火山喷口或者是热泉中发现的微生物呢?确实有,我们在这方面,我们在化石方面也取得了非常重要的进展,比如说在2000年,罗斯玛森,澳大利亚的一个科学家,他在澳大利亚距今大概32亿年左右的火山沉积里面发现了大量的保存完好的丝状体。这说明在32亿年前,生命在热泉的附近已经大量生存,那么这是现在最新的,最流行的,也可以说迄今为止最科学的有关生命起源的假说,就是生命起源于热泉,或者海底热泉,俗称“黑烟囱”的附近。
海底热泉和陆地上的热泉它们都有很多共同的特点。第一个它温度高。第二个它含有大量的还原性气体,除了二氧化碳以外,还有一氧化碳、氢气、氨气还有硫化氢。第三个特点就是它们都含有大量的生物,比如说蓝藻、光合细菌、硫细菌,特别是一类古细菌,在高温下异常地繁盛,它在超过一百度的时候大量繁盛,而离开了这样的环境,比如温度一降下来,它马上就进行休眠,而且并不能正常的生活,那么这些生物是不是就代表了最早的,最原始的,地球生命起源的时候,这种原始的生命形式呢?
第一个早期地球温度都很高,产生的最早生命形式,应该是一些能适应高温的生物,而热泉中,生物恰恰就是嗜热的微生物。第二个,热泉的环境与早期的地球环境有很多类似之处,比如说它有高温,还有大量的还原性气体、一氧化碳、氢气、氨气,还有硫化氢等等。第三个,在高温的热水环境的话,它是有利于小分子的有机化合物脱水,聚合成有机高分子,比如说现在我们用有机小分子氨基酸合成蛋白质的话,它就是在热水中,通过这个热聚合反应,脱水以后形成这样的高分子,特别是在这种热水口附近的话,形成了黄铁矿,俗称“愚人金”。它是由硫和铁组成的,在它的表面的话,它非常有利于高分子的合成,因为这个硫化铁表面是一个非常好的一个天然的催化剂。第四个有利的证据是热泉口向外层海水之间它有一个温度,和水化学鉴别的梯度,这个梯度的话,也是有利于各种化学的连续反映,我们知道热泉口它喷出来的时候,它的温度可能到达二百度到三百度,特别是在海底洋中脊附近,而海水的温度的话,这种海底的温度一般在0到4度,这样的话,从三百度,一直到四百度,它有一个温度梯度,这种温度梯度的话,对有机化合物合成的话,可以说存在一个连续的反映。第五个也是最重要的一点,就是现在热泉中的生物的话,它确实是生物演化速度的最根部的类型,也就是说它的基因是最古老的类型。
现代生物学家,他通过生物分子学的研究,他把热泉中的一些嗜热古细菌,跟现在的普通细菌进行了基因的对比,发现它们基因的相同点,不超过60%。那么就是说这些古细菌它们含有非常多的古老的基因,也就是说,它们很有可能就是生命起源时候的这种类型。应该说,生命起源我们研究生命起源它最好的证据,还是在地球上,40亿年到38亿年间的岩石和化石所包含的信息。但是,经过40亿年的变化,地球已经面目全非,现在的地球即使你有40亿年到38亿年的岩石,它也进入了大量的变种,信息也几乎全无。
因此我们把目光不要局限在只是在地球上,如果说生命是宇宙之中一个普遍的现象的话,除了地球之外的其他天体上,是否也有类似于地球早期的这样的环境呢?如果有的话,也许能为研究生命起源打开新的窗户,我们第一个目标是什么地方呢?不是火星是月球,现在地质学家认为,月球是40亿年前,一颗大的行星撞击地球,而从地球上迸发出去。形成了当今的月球,这个时间正好是40亿年,如果地球上有生命起源的话,我们在月球上看看,那不就是解决这个问题了吗。在中国的古代神话中有嫦娥奔月的这个说法,月球上有月桂、有月兔,还有浪漫的爱情故事,但是二十世纪六十年代到七十年代,随着前苏联和美国的宇航员登陆的成功,这个神话彻底破灭了,月球其实是一个没有生命,没有水,没有氧气,不适合生命生存的荒漠的星体。
那么我们第二个目标是什么呢?第二个目标是火星,因为火星也许在40亿年以前,有着跟地球类似的经历,火星的物质成分跟地球非常近似,它的轨道也跟地球非常近似,那么火星上是不是有生命呢?我们到火星上去干什么呢?我们寻找生命起源,要从哪几点入手呢?一般来说是三点,第一个在火星上寻找是不是有活的生命?如果有活的生命,那好了。那生命的话,可能真是在宇宙中起源的,或者地球上的生物也许来自火星,或者来自其他的彗星。第二个我们寻找液态水,因为我们知道,水是万物之源,水是生命之源。现在地球上我们所理解的生命形式是离不开水的,所以寻找液态水也是非常重要的一个指标。第三个寻找与生命有关的化合物,如果我们现在没有活的生物的话,过去有没有呢?过去的生物是不是形成了一些化合物?它是不是以化石的形式保存在这些岩石之中呢?所以我们到火星上寻找生命,抱着三个目的。
1957年美国的海盗号航天器发回到地球的信息时,火星上没有生命,没有液态水的存在,它是一个荒芜干渴的红色的星球。但是人类并没有气馁,20世纪90年代,美国宇航局加大了对火星的探测力度,通过火星探测者号、火星拓荒者号航天器和哈博望远镜得到的图片,和其他的有关天体物理的信息资料显示,火星上过去很可能有过液态水的存在。一些航天资料显示,火星上有类似于像我们发生大洪水山前的冲积扇的构造,还有水、河道、像地球上干涸的河床的河道,还有水侵蚀岩石的痕迹。另外还有非常特别的一点,在火星的两极,发现了类似于地球上冻土解冻的情况,这是我们的航天资料。
但是我们如果有仪器,带上仪器带上人,在火星上去进行探索,或者获得一块石头,进行分析一下,这些事情不是一目了然了吗?所以在1999年初,美国呢,发射了一个火星极地着陆器,它带着了精密的分析仪器,准备在火星的极地进行仔细地研究。但是非常不幸,在1999年底,本指望这些仪器能够得到有关火星上是否有水的直接的信息的话,但就在进入火星的大气层中,跟地球上失去了联系。
那么我们对火星的研究,那就束手无策了吗?现在至少在现阶段并不是,我们有来自火星上的陨石,非常幸运,在1984年,人们在南极的冰盖上面,发现了一颗陨石,这个陨石拿回来以后呢,对它进行它的元素和做气体化学分析,发现这个陨石呢,它的气体它的同位素,跟火星上非常类似。所以他们认为这个陨石是来自火星,这个陨石是在一万年前,掉在冰盖上,南极的冰盖上。
通过这个陨石的放射性同位素年龄测定呢,这个陨石40亿年,距现在有40亿年左右,正好跟地球上生命起源的年龄是一样的。那么几十年来,科学家通过了大量研究这个陨石,一些研究者认为,这个陨石上含有了生命的迹象,有哪几个方面的证据呢?有三个,第一个这个陨石里面含有数种沉积矿物,因为沉积矿物它是有水的情况下形成的,所以科学家从中推断,火星上可能有水,特别这些矿物里面有一种是磁铁矿物。他认为这种磁铁矿,它只能由生命的形式存在,这是第一个证据。第二个,在这个陨石的表面通过化学分析,获得了多种多环的芳香烃,他认为这种多环的芳香烃的话,与生命的形式有关。第三个它是通过扫描电镜仔细观察,发现了形态非常类似细菌的生物化石。这化石并不是很大,只有几百个纳米,因此,在1996年,美国宇航局向全世界宣布,在40亿年前火星上曾经有过生命,当然这是一家之言。这颗陨石里面,这个有关生命存在的信息是不是真的呢?当然有很多学者对这些证据提出了置疑。第一个就拿磁铁矿来说,你认为只能由生命生存,我同意,你认为这个沉积矿物它也是由生命生存,我也同意。它是生命有水的形式下才能沉积,我也同意。但是你要