水是生命之源,关于这一点,相信不会有人提出什么异议,因为包括人类在内,地球上已知的所有生命形式都离不开水。
生命为什么离不开水呢?无论是简单的生命形式也好、复杂的生命形式也罢,为了保证自身的存活都必须要进行一系列相应的生命活动,这些生命活动的本质实际上就是化学反应,而这些维持生命所必须的化学反应全部都需要水的参与,由此可见,水被称之为“生命之源”是当之无愧的。既然如此,为什么又说水是阻碍生命形成的障碍呢?
生命并不是从一开始就存在的,地球上生命的从无到有是有一个过程的,而这一过程便起始于蛋白质的形成。
蛋白质是一种大分子物质,它是由一系列氨基酸结合而成的,是什么力量使氨基酸结合在一起的?是化学键,而化学键又是通过缩合反应而形成的。什么是缩合反应呢?简单来讲,缩合反应就是多个有机分子相互作用后以共价键结合成一个大分子,同时伴随有失去水分子的反应。如果你觉得有些晦涩难懂,也没有关系,你只需要注意到这个过程是要失去水分子的。
蛋白质是生命形成的基础,而蛋白质形成的必要条件就是“失水”。
事实上不仅是蛋白质,很多生命物质的形成都需要经历“失水”这个步骤,比如DNA、复合糖等等。失水原本不难,可如果身处于被水包裹的环境中,这就变得十分困难了,这就好比一个全身浸入水中的人却想要保持干燥一样,现在你明白为什么说水是阻碍生命形成的障碍了吧。在地球生命形成之前,地球就是一片汪洋大海,因为早期的地球并没有大陆地壳与大洋地壳之分,大陆地壳是在后来的地质演化过程中逐渐形成的。
既然整个地表都被水所覆盖,早期生命物质的形成又是如何做到“失水”的呢?
其实这个问题一直以来都是一个谜题,科学家们围绕这一谜题做出过很多的猜测,直到最后他们将目标锁定在了水滴上。当然,这里所说的水滴并不是我们日常所说的水滴,准确地来讲应该称其为“微滴”。微滴顾名思义就是极其微小的水滴,它的直径大概在百万分之一米左右,这种微小的水滴具有一个典型的特征,那就是体积很小,但与体积相对应的表面积却很大,这种特征使得它可以很好地解决生命形成早期需要“失水”的问题。
在微滴与包围微滴的空气的交界处有着很大的空间,这部分空间就被称之为“空气-水界面”,这里拥有独特的化学环境,在这种独特的环境之下,化学反应将会被加速。
科学家通过反复实验发现,在微滴表面,化学反应的速率可以提高100倍到百万倍,这意味着氨基酸与蛋白质的形成可以在微滴表面迅速完成,为了进一步验证这种推论,研究人员又进行了实验,他们将溶解在微滴中的氨基酸喷向质谱仪,结果两种氨基酸成功地结合在了一起。
后来,研究人员又将更多的氨基酸加入到实验之中,以相同的方法模拟生命形成早期的那种碰撞,结果获得了多达6种氨基酸的短肽链。
也就是说,地球早期生命是在微滴中形成的,而后又在海洋中得以孕育。早期地球环境中真的有这么多微滴吗?这并不需要担心,微滴是广泛存在的,在水面的浪花中、气溶胶之中都含有大量的这种微型水滴。