生命起源于石头中探索生命起源的故事

-我们从何而来，地球上的生命倒底是怎么产生的，千百身来人们苦之思索，始终波有我到一个令人信服的答案。什么上帝和神创造的，外星人带深究一下就没有答案，上帝和神创造了人，那么上帝和神又是谁创造的呢？深究之下永无止境，至于外星人说也是同理。随着科学技术的进步，世界各国科学家的不解努力，用现代先进的科学仪器，按照科学的方法扣思路去为存真抽丝剥茧，复试验，在生物化学方面取得一个个重大发现一步步接近问题的真相。最终锁定生命起源于远与时期深海的多孔的石头之中。这中间是怎么一回事，其过于程中也有许多精彩的故事也许能吸引感兴趣的朋友。下面笔者将从如下几个分面向你一一介绍：《无始汤的故事其争论》《黑烟囱的故事》《白烟囱的故事》《神奇的三羧酸循环》

元始汤的故事及其争论

/953年诺贝尔奖得主哈罗德·尤里的实验室，博士研究生特坦利，米勒做了一个试了验，在一个大玻璃烧杯里装入水和氨气，甲烷，乳气，接着向这团混合物中通入电火花来模拟闪电。然后就是等待、分别在几天、几周、几个月之后不断反样分析，最终的出.现了他自己的狂野想象。得到了一堆近乎神秘的有机分子混合物，其中有于种氨基酸是蛋白质的组成部件。这是最具象征意义的生命分元始汤，实然间，生命起源变成了简单的问题了米勒给一难简单的温合物通电，生命的基本组成元件就从中诞生了，这想法反映了当时的时代精神。因此登上了《时代》周刊的封面，这一项科学实验得到史元前例的曝光率。然而隋着时光的流逝，元始汤假设逐渐失宠了，科学家们分析远古岩石，发现地球从来没有被甲烷，氨气，氢气复满过远古大气层，远古,时代充浦着二氧化碳和氮气，给二氧化碳和氮气充电；：得到的有机分子，几乎什么氨基酸也看不到。原始汤就是一个玩物，声望跌到各底。但其的意义只限于证明了有机分子可以在试验室里通过较为简单的步骤生成，为合成生命基础物质开了个头。接下来天体生物学家似乎又对把被人们否定的原始汤救了回来，他们关注太空中检测到大量有机分子。有的小天体几乎全是脏冰和有机分子组成，其食基酸阵列和原始汤十分相似。这个惊人的事实提供了原始汤有可能从外太里送来可能，人们试想小行星撞进地球后大部分有机分子都会灰飞烟灭，但不能排除有偶尔幸运的活体，塞满几锅汤还是极有可能的”。这个观点直到现在还被众的天体生物学家听热爱和保持着。他们认为在自然环境中一锅好的汤里复制形成复杂的多聚物，最终操纵其他分子形成复杂的蛋白质或者细胞。只需假于时间就一定可以诞生出生命来，但这一观点被热力学家们否定了，关健是原始汤是死的汤里没有想继续反应的动力，没有驱动力何以形成复杂的多聚物，缺乏形成量白质，脂类多糖特别是RNA和DNA的能量，通俗来说就是拿走汽车的引擎，指望调控计标机来完成驾驶，根本不可能。正是这个观点把人们几十年来关注原始汤的注意力转移回关注真实生命:,起源上来。必须研究地球早期环境入手。

如黑烟囱的故事

20出纪70年代，人类在不断对字宙进行探索的同时，对地球深海的探索也更深入发展。美国海军深潜器“阿尔文号”降落在加拉帕戈斯这个深海的大裂谷里，寻找到产生暖水柱的海底热浪口。惊讶地看到在漆黑的裂谷底部有着形似黑烟囱般的摩天大楼，在其周围竞有丰富的生命存在，巨大的管状蠕虫，长达两米的盘状的蛤与台贝，并目数量丰富。人们研究了所谓的黑烟囱喷出的烟，其实不是真正的烟，而是来自地壳深处岩浆熔炉向上涌起的灼热金属硫化物，有高达400 的温度，接近醋的酸性。在宽广的冰冷果大海逐渐聚集成粗厚的硫黄和硫化氢组或的腐臭的硫铁矿渐沉淀形成烟囱状。那些生活在热泉口生物能够繁荣昌盛是因为硫细菌能够从温热的富含大量硫化氢等矿物质和二氧化碳体的混合物中提取氢连接到二氧化碳产生有机质并产生氧气和硫化氢反应产生水和硫单质•。这个反应发生在泉口和'海水之间

•，只有同时接触这种动态不稳定交叠的两个世界的细菌才能完义。而那些生活在泉口的动物则有的以细菌为生（热泉虾）、有的身体内培养细菌，形成一个体内农场如巨型管状蠕虫它就连消化道都不需要，单靠体的成群的细菌为生

沒过多久热泉口的环境就被研究生命起源的生'物

科学家关注到，其中最早的是华盛顿大学西稚图分校的海洋学家约翰·巴罗斯。他认为热泉口解决了原始汤中许多向题，最明显的就是热力学向题。在不断喷发的黑烟囱中没有任何东西是平衡的_，据此德国化学家甘特-瓦西特肖瑟.设想出--一套生命,

.起源的试验方案。他选择了一氧化碳作为活性更高反应中间体，这在酸性的热泉口同样存在，在实验室里他和同事把许多迟缓的有机反应和各种不同的硫铁矿物放在一起发现硫化发现硫化物有惊人的催化能力，反复多次试验，提出一套威力十足论证，推翻了几十年来其他生命起源的观点，认为生命诞生之处就是在黑烟囱那种地狱般的环境中，由硫化氢，一氧化碳和硫化亚铁这两种有毒气体和愚人金这些令人意想不到材料反应生成

对及西特肖瑟给出的图景，许多科柴家心存怀疑，关健是实验室和现实环境有巨大差距，人们按他提的试验方案进行了重复实验，都没有成功，后发现他之前成劝的试验都是在碱性条件中实现的，而黑姻囱周围l环境呈西酸性，黑烟囱表面光滑根本不可能聚集成高浓度的有机物，至于那些溶解在海水的有机物很难相遇形成RNA和DNA这样的多聚物。黑烟肉周国可以适合一些生物生活，但要想在其中诞生生命还是不艹太可能，至少有温度，浓度和酸、碱性环境间题。

白烟囱的故事。

20世纪80年代中叶，麦克·罗素在爱尔兰的泰纳村发现形成子3，5亿年前的碱性泉口化石，通过切片用电子显微镜观察，结果发现岩石呈多孔状，这些微小空腔的大小和生命于细胞十分接近直径约十分'之一毫米并且相互联通，形成迷宮-样网络。由此他猜想类似矿物。

细胞可能是在碱性热液和酸性海水混合时形成。很快他在实验室混合碱和酸液就得到类似的多孔岩石结构。在1988年的自然》的一篇论文里，罗素指出碱牲热泉口的环境应该足于成为生命的理想摇篮。这些空腔提供了天然的汇聚有机分子的方式其墙壁由罒方硫铁矿构成，具有催化矿物细胞的功能。1994年，罗素和他的同事在一篇论文里提出；生命来自生长的硫化铁空泡聚合体，其中装有高度还原的碱性热泉口溶液。40亿年前，这些小泡位于富硫海底热泉口，距离海洋扩张中心有一段距离，因水压而形成。这段措辞很有远见，因为那时人们还从来没有发现过活着的深海碱性泉口，直到千年之交，“亚特兰蒂斯号”深海探测器上的科学家在大西洋中眷l5oo米处-座也叫亚特兰蒂斯山的水中山脉中偶尔/发现这样的热泉口，成片的纤细的碳酸盐白色石柱伸向潦里的海水中，就象精巧的白色无烟塔楼，石化的手指永远指向天突，它仍有的已经沉默，有的仍然活跃，在这白色烟囱空腔中有成群的细菌在活动，动物的多样性并不输给黑烟囱。经研究发现它们是新还露出的地慢接触海水，在水压和温热的地幔相互复作用下形成碱性熔柱呈现成白色烟囱状物。白色烟囱的生命是建筑在二氧化碳和氢气直接反应之上，产生的主要是”古菌，这是导至真核生命诞生的主要菌种。冷却的地慢和海水直接反应，当时是十分常见的。早期的地球的海洋中到处是溶解铁，更容易组成由有催化能力的硫铁矿构成的墙壁的微型空腔的迷宮。同时白烟囱是温暖的碱性环境，地慢和海水反应持久且不急烈。犹如一个天然，水流反应堆，将有关物质送入有催化能力的空腔中，并将生成的有生命的细菌流出扩散开来，那么生命是如何从这天然的反应堆中变成神奇的生命因子细菌的呢？这就要了解生物化学领域高居核心圣地三羧酸循环。

神奇的三羧酸循环

这个循环是诺贝尔奘得主汉斯·克雪布斯在2世纪3o年代在英国谢菲尔德发现的，它是今天所有生命共享的一套代谢时反应内核的心脏。近来生理医学研究表明，它是细胞生理学、生物化学的核心，这个循环周转的速度几乎影响一切，从衰老到癌症，再到生物能量使用状态更加令人吃惊的是三羧酸循环竟能可以反向进行。通常而言，这个循环消耗有机分子（来自食物）丢出氢（用来在呼吸作用里和氧气结合）和二氧化碳：因此这个循环不但提供了代谢通道的前体，也提供了氢用来生成能量以ATP形式存储，如果这个循环开倒车，做的事情就完全相长反，它吸进二氧化成碳和氢，形成新的有机分子生命的所有基本零件，不再释放能量，而是消耗ATP。只要给.它•提供ATP、二氧化碳使三羧酸循环反向运转？就能吐出生命的基本部件，在白烟囱中那又是什么促使三羧酸反向运转呢？正是热泉口本身，我知道二氧化碳非常稳定，很难和氢反应，但容易和在由铁、腺硫形成的酸有催化作用的自由基片断进行反应。这些在热泉口嘟有，因此说服二氧化碳和氢反应的能量来自泉口的自由基，它们反应的结果是产生乙酸硫酯，乙酸硫酯自发的和二氧化碳反应，释放能星，产生一个三碳分子-丙酮酸，•这个名字让化学家眼睛一亮，这不正是三酸循环起点之一。接下来只需几个简单反应，就不废吹灰之力把我们带到生命代谢核心三羧酸循环吗。一旦闯入三羧酸循环大厅，接下来所需的只要稳定的ATP供应不停，这种反向运转就自动产生生命的组件。概括起来简单的来说，就是碱性热泉口能持续不断产生乙酸硫西酯，不但为复杂气体，硫铁、镍磷碳等元素不断送入迷宫，均匀混合，成年累月不断积累最终在热力的推动下孕肓出生命的喷泉。这最初的生命只是在显微镜下才能看得见的细菌和“古菌”，两者相互胞吞溶合，产生出真核生物。由于汨汩流入酸性海水和碱性热溶液天然形成质子梯度，具有化学渗透能力，使得所产生的生命因子细菌源々不断离开热泉口，在各种不同环境中发展进化出不同的生良些细菌和古镍菌胞吞成真核细胞，它又是如何进化到現在世界上五彩缤分的动、植，菌类的呢？氧气这个重要元素起到极其重要作用，这个问题将在下一篇《生命的存活和成长壮大有赖于蓝细菌》中详细介绍。

总结起来就是说地球上所有生命共同祖先，是诞生在碱性，温暖的海底白色烟囱之中，它是由矿物细胞组成的岩石迷宮墙壁上是有催化能力的铁硫和镍由天然的质子梯度提供能量。最初的生命是一切多孔的石头，生产出能量和复杂分子一直到蛋白质和DNA形成。所以说生命是从石头中诞生并非假神话。