地球生命的诞生, 大洋热点

科学家们所提出的另一个有关生命起源的理论仍不能令人满意,半个多世纪以来他们一直在思考着这一难题

研究人员在已有35亿年历史的岩石中发现有细菌细胞的明显遗迹。地球形成于46亿年前,在其形成后的前10亿年的某些时间内,生物从非生命的化学物中演化出来。但它们是如何发展的呢?具体过程又怎样呢?

问题是当时没有人在那里观察这些事情,而且我们也没有时间机器可以返回到过去。所以只能根据今天我们在地球上和宇宙中对事情所作的观察来推断

科学家们已经研究出了地球早期总体的化学结构。例如,地球在年轻时,大气层中不含氧,氧是比较新的生命的产物。地球原始大气圈主要由二氧化碳和氮组成,也许还含有一些甲烷和氨。海洋中可能充满了被溶解的二氧化碳,像德国赛尔脱兹矿泉水;或充满了氨,像清洗窗户的化合物;或两者皆有

由于没有氧,所以当时大气层上部没有形成臭氧层以阻止紫外线。阳光中的紫外线具有很高的能量,这些能量进入空气和海洋中。火山作用可提供热量,闪电可提供电能

能量把空气和海洋中的二氧化碳和甲烷转变为越来越复杂的碳化合物,一直到更复杂的生命特征出现为止

科学家们已花了很大气力去寻找生物演化的精确途径,但没有一个是令人完全满意的。我们需要更多的信息。这也就是为什么当发现月球和火星的土壤中不含碳化合物时,结果是那样的令人失望。如果这种化合物曾经存在,它们也许代表了生命旅途中的一个阶段,并能为我们提供所需要的更多信息

当然,如果我们完全是沿一条错误的方向在探索,那就会困难重重

例如,1977年的深海水下工作揭示,在洋底的某些地区,地球内层的热可抵达海底,从而产生“烟囱”似的通道,使富含矿物质的热水向上涌入较冷的海水之中。细菌围绕这些“热点”开始繁殖。这些细菌通过矿物内部的化学变化获得能量,而这些矿物不断向上分离出特别是含硫原子的物质

小动物以吃这些细菌为生,而大动物又吃这些小动物。从来没有人怀疑过存在一个完整的生命群体,但它们是从这些热点中获取能量的,而不是从太阳那里

也许正像我们数十年来一直思考的那样,生命先形成于大洋表面,由于演化的压力迫使部分细菌向下发展,以适应于热点环境的生活。然而科学家们还没有找出确凿的证据来解释这是怎样发生的

生命是否先出现在热点处,然后再从热点处不断向大洋表面扩展呢?如果确实如此,这说明科学家们不可能在洋面上找到生命发展的完整过程,因为生命并不是在那里起源的

某些观察似乎支持这一理论。热点似乎在大洋一形成时就已存在,它比生命出现的时间要早得多,并且这些非常热的出口在数十亿年来提供了一个安稳的环境。洋底的位置可以使脆弱的原始生命免遭强烈的紫外线灾难性的侵袭和火山热浪以及陨石轰炸的干扰,而这些现象在当时是非常普遍的。热点含有非常多的矿物,而这些矿物对生命极其重要

曾经在一段时间忽现一缕希望,即在这些崭新和完全不同的条件下,生命起源的详细过程将会被发现

然而.S·I·米勒(S. I. Miller)和S·L·巴达(S. L. Bada) 这两位科学家在1988年报道了他们对热点内环境条件进行的详细研究,指出这些条件可能会对正在形成过程中的分子产生影响,这些分子在生命发展旅途中正在不断聚集

令人失望的是,热点被证明太热。高温使在那里所形成的任何氨基酸(蛋白质的基本成分)在几分钟内就分解成比较简单的物质。形成的糖也会在数秒钟内分解。蛋白质以及核糖这些生命的基本成分似乎在这种环境下无法形成

因此,出现在热点处并作为生命基础的细菌肯定在其他地方已经形成。这个结论又把科学家引导到大洋表面去探索生命的起源

新疆域 FRONTIERS

[美]艾萨克·阿西莫夫 著上海科技教育出版社 1999.12

扫描,校对:异调

地球科学新疆域(FRONTIERS OF EARTH),孟庆任 译

大洋热点

http://www.oursci.org/archive/lib/frontiers/3f03.txt

2009-03-07


《从零开始发明修行》 - 《悟道进化生物学》 - 《悟道相对论》

海云青飞,最伟大的科学哲学家,唯一破解了生命进化规律的人

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