人类第一次用无机物合成有机物,有机物是合成的还是自然界存在的

首页 > 生活 > 作者:YD1662024-04-06 14:16:58

一、 一切离不开数理化

40亿年以前生命的证据,因为重轰炸,几乎已经不可考了。

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我们直接进入重轰炸以后的时间:39-38亿年之间。刚刚经历了重轰炸的地球,千疮百孔,地球仿佛又回到了冥古宙的时候:火山、岩浆、硫磺味的空气。但是生命在这地狱之下孕育。

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冥古宙地球想象图

原始的地球,因为火山的爆发,大气的成分以二氧化碳、氢气、氨气、甲烷、二氧化硫等等为主。

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火山爆发气体成分

但是毕竟这时候全球已经遍布海洋,水循环已经开始,大气循环也已经开始,地面和空气中的电荷形成了雷电(这是物理!),雷电击中在火山附近高温的海洋中,在这些雷电和温度的催化下,水中的有些无机物质开始产生了化学反应,一些以碳原子为骨架的有机物开始合成(这是化学!),米勒实验,我们在各种书本、自然博物馆中都能见到的实验,模拟了原始地球上物质从无机到有机的过程:

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米勒实验示意图

灌满甲烷、氨气和氢气的混合气体模拟原始大气成分,这些大气与水蒸气一起混合不断接收火花放电(模拟雷电),一周后,生成了20种有机物,包括4种组成蛋白质所需要的氨基酸。后续的科学研究表明,几乎全部的生物小分子都可以通过这种方式形成。

就这样,原始海洋中,这些有机小分子开始到处都是了,这原始的海洋被形象地称为“有机汤”。

到处都是有机物的海洋,有火山源源不断地热能和大气中狂暴的雷电,有机物们相互反应,形成生命就只是一个概率问题了(这是数学!)

二、 复制!复制!复制!

有机物们在海洋中以各种形式相互反应,形成了各种各样的物质。但是有一些物质出现了一些奇怪的性质:它们开始利用热能复制自己!

直至40亿年以后,有机汤已经完全消失,但是依然还有一些分子会利用各种能源复制自己,它们只是简单的核酸或者是蛋白质外壳加核酸的形式,它们是一些非细胞的原始生命形态,在现在被叫做病毒!

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病毒:只有蛋白质外壳和内部的核酸

病毒是一种介于生命与非生命之间的物质,因为它没有新陈代谢,它唯一的功能就是复制自己,以毁灭宿主的方式复制自己。

如果要说生命最初的形态,那么它可能就是病毒。

在原始有机物复制自己的过程中,有时候会发生一些复制错误的情况,这种情况被叫做变异。变异很多,但是有用的很少。(演化中无所谓有用无用,变异是一个中性词,只不过有些变异能够有利于生命生存,有些不利于,这些有利于生命的我们称为有用)

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DNA复制变异点

变异,这就是驱动生命演化到现在的内在机制,这只不过是生命复制自己时候发生的错误而已。

三、 自私的基因

有机分子(DNA或RNA)们开始的时候仅仅能够复制自己,但是渐渐的,有些变异的分子能够利用它们携带的信息合成蛋白质了,这些蛋白质形成了变异分子外部的保护层,保护着有机分子安全地进行复制工作——原始的细胞诞生了。

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草履虫细胞

所有的生命体,就是由一个个这样的细胞组成,细胞的核心就是这些DNA或RNA,我们称之为核质体(原始的细胞核)。

这些核质体携带有遗传信息,我们称之为基因。基因存在的终极目标就是为了复制自己,不管生命体是以什么方式繁殖下一代,其最终的目的其实只有一个,复制自己!

我们看到动物世界里面为了寻求交配权而大打出手,植物们想尽一切办法传播花粉、种子,这其实只是为了,满足这些基因复制自己的要求而已。

但是不管怎样,生命到此已经出现了:蛋白质包裹的核质体形成了最早的细胞。

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