地球上的第一个生命从何而来

时间:2024-09-02 21:19:20 学习 我要投稿

  起源深海。

  地球上的第一个生命从何而来1

  地球上最早诞生的是单细胞生物。其产生历程为:海洋提供丰富的化学元素的物质基础,紫外线到达地球成为合成有机物的能源,有了物质基础和能量,加上雷电的作用,生命才真正意义的开始。

  接下来海洋中慢慢有了蛋白质,核酸,和后来在海洋中出现的磷脂分子神奇的相遇,在某种外力作用下最终结合,形成第一个单细胞。另外,地球上要形成生命还需要极其苛刻的条件,能量和温度要恰到好处,地球环境要适宜和稳定,还要有大气层的.保护。

  单细胞生物不断进化形成多细胞生物,多细胞生物又不断进化才有了丰富多样的海洋生物,海洋生物爬上陆地,又开始征程。最终经过漫长的进化形成了今天的人类和这个多姿多彩的世界。

image.png  

  扩展资料:

  世界上第一个生命为单细胞生物。地球上最早的生物大约在距今35亿年前至41亿年前形成,原核生物是最原始的生物,如细菌和蓝绿藻且是在温暖的水中发生。

  生物可以根据构成的细胞数目分为单细胞生物和多细胞生物。单细胞生物只由单个细胞组成,而且经常会聚集成为细胞集落。

  单细胞生物包括所有古细菌和真细菌和很多原生生物。根据旧的分类法有很多动物,植物和真菌多是多细胞生物。变形虫算作单细胞动物,它的一些种类却算作粘菌,带鞭毛的鞭毛虫如眼虫有时被归为单细胞藻类或者是单细胞动物。

  地球上的第一个生命从何而来2

  生命的种子是怎么起源的?

  正如前文所述,只要时间足够长,重复的次数足够多,凡是有概率发生的事情都可能会发生,虽然演化出生命的概率极低,但是宇宙已经存在了138亿年,而就拿银河系来说至少都有数以百亿计的类地行星,在如此大的基数面前,演化出生命的可能性当然就极大地提高了。

image.png  

  简单地问一个问题:你觉得一个地球在几亿年的时间演化出生命,和银河系的一百亿颗“地球”在100多亿年时间里演化出生命,这两者的可能性谁更高?答案当然是后者了。

  生命的种子是什么?

  在地球上存在着不少的嗜极生物,它们能够在我们难以想象的恶劣环境,如高温、高压、干燥、寒冷、强酸甚至是真空的环境中生存。除此之外,一些细菌的孢子在不受辐射破坏的情况下,还能够以类似冬眠的方式存活数百万年之久。科学家据此认为,生命的种子不是想象中的高级生命,而应该是一些简单的但是生存能力极强的微生物。

  小行星、彗星上为什么会有生命的种子?

  宇宙中的天体碰撞事件随时都在发生,当某个拥有生命的星球发生一些规模较大的碰撞后,就可能会产生很多具有很大动能的碎块,它们可以轻易地摆脱星球引力的束缚,进而在宇宙空间中流浪,从此变身为小行星或者在某个低温环境中形成彗星,而在它们身上就可能携带着这颗星球上的微生物。

image.png  

  科学家认为,即使是这些微生物在漫长的星际旅行中死亡,如果构成它们的物质降落到合适的星球上,那也可以极大地加速这颗星球生命演化的进程,因此也可以将其视为生命的种子。

  有没有相关的证据?

  科学家已经在地球上发现了来自火星的陨石,这就说明了“一颗星球的碎块飞到另一颗星球”这种现象在宇宙中是普遍存在的。1969年9月在澳大利亚发现的富含有机物的`“默奇森陨石”,以及2009年8月 NASA 在一颗彗星上发现了大量的有机物,这些都可以算是比较有力的证据。

  除此之外,在1976年的维京号火星计划中,科学家发现在火星土壤中疑似存在某种生命的代谢物。2001年,一个来自英国和印度的研究团队,在距离地表41公里的高空发现了两种细菌与一种真菌,他们严重怀疑这些微生物是来自于外太空。

image.png  

  种种迹象表明,“生命,并不是起源于地球”这个观点是站得住脚的,我们完全可以相信,在浩瀚的宇宙中,只要有一颗星球产生了生命,就有可能将生命的种子散播到宇宙空间,从而让更多的宜居星球演化出生命,如果这种假设成立,那就意味着我们人类在宇宙中绝不是孤独的。

  地球上的第一个生命从何而来3

  无论生命起源在何处,以何种方式发生,都取决于三个关键的要素。

  首先,地球上所有已知的生命形式都需要液态水。所有的活细胞,即使是那些在沙漠生态系统中生存的细胞,大部分也都是由水构成,因此地球上的第一个细胞肯定是在水环境中产生。

  其次,生命活动需要能量。目前,生命的主要能量来源是太阳能,但在早期的地球上,闪电、小行星撞击、地球内部的热量、矿物的化学能,都有可能是生命能量的来源。

  第三,生命依赖于多种化学元素,这些元素以优美的几何形状组合在一起,才形成基本的生物分子。

  原始汤理论

image.png  

  早期地球

  二十世纪初,科学家就已经意识到这一点。于是在1924年,二十多岁的俄国化学家亚历山大·奥帕林提出了原始汤理论:在富含有机物的水域,有机分子以某种方式聚集在一起,并自发形成一个可以自我复制的化学系统,生命的种子开始萌发,生命起源于海洋的基调被奠定。

  但是理论毕竟是理论,需要实验去验证。奥帕林及其同时代的科学家,并没有在实验中实现由无机物向有机物的转变。

  直到1953年,美国芝加哥大学年轻研究员米勒和他导师尤里,设计出具有里程碑意义的实验,才敲开了生命起源的大门。

image.png  

  米勒实验

  他们用装有水的玻璃烧瓶模仿地球原始海洋,用另一个装有甲烷,氨和氢的烧瓶模拟早期的大气,用试管连接烧瓶,电极模拟雷电,同时轻轻地将水煮沸,让里面的`化学物质循环。

  实验开始时,水是纯净透明的,但几天后,溶液变黄,黑色残渣开始在电极附近堆积,水和简单气体反应产生大量包括氨基酸在内的有机分子。

  米勒实验最大的成功之处在于巧妙地耦合了早期地球的各种复杂特征:水汽循环、热力梯度、化学反应等,以一种看似合理的方式揭示了生命起源的过程。

  在后续的实验中,其他科学家成功合成了其他关键的生物分子,例如形成细胞膜的脂类、高能量的糖,以及构成遗传物质的核糖,生命如何起源的问题似乎已经不成问题。

  然而,米勒所创造的构成生命的分子模块仅仅是漫漫生命之路的第一步,它们需要连接形成构成蛋白质的肽链,需要链接成RNA,这些大分子容易在宇宙辐射或太阳紫外线照射时断裂,因此,大分子最好是在破坏性较小,能量较低的区域完成,深海无疑是个好地方。

image.png  

  深海起源

  1977年,深海生态系统意外发现。在深海黑烟囱附近,生物常年与阳光隔绝,微生物是主要的能源生产者,它们发挥着与植物相同的生态作用。

  在这里,含有氧气的冰冷海水和炽热的火山喷出物,以及富含硫的矿物混合,形成有机物和能量来源。这种奇特的生态系统致使地质学家迈克尔罗素开始倡导生命始于热液喷口。

image.png  

  洋脊

  随着在大西洋和太平洋的洋脊发现丰富的热液生态系统,生命始于热液喷口观点逐渐确立,深部起源假说已经被广泛接受。相比被彗星和小行星撞击的地球表面,深海生态系统将为生命的起源和进化提供一个比洋表更有利的位置。

  除此之外,深层油井,南极千米深的冰层之下,干燥沙漠的深处,微生物都比比皆是,预示着生命似乎可以不依赖于阳光而生长,这些生物附着在矿物表面茁壮成长,水与岩石的相互作用为生命提供化学能量。因此,热液喷口起源被广泛接受,成为一种可行的、但未经证实的米勒地表起源假说的替代方案。

image.png  

  但是随着对细胞的深入研究,许多科学家发现生命起源于海洋的假说存在一个根本问题:构成生命基石的有机大分子可以在水中分解,蛋白质和核酸的链接处很容易受到大量水分子攻击而断裂。

  水悖论

  1986年,已故的生物化学家罗伯特夏皮罗在其著作《起源》中写道:在碳化学世界中,水是大分子最大的敌人,因为分子可以被水分解,这就是水悖论。

  在生物体内,细胞通过限制水在细胞内的自由流动来解决分子被水分解。因此,流行的细胞质图像通常是错误的。生物课本中描述的细胞基质只是一个容纳所有东西的袋子,所有东西都可以游动,这并不正确,细胞基质是凝胶体而不是单纯的水,生物必须控制水的通量。

  因此,广阔的海洋环境可能并不利于生命形成,它无法使化学物质浓缩。生命的关键分子及其核心过程只能在相对较浅的水域中形成,水环境必须高度浓缩,甚至有时会完全变干,在干湿交替的陆地环境中,生命才可以形成。