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长久以来，人类所知的世界被划分成两个部分：一个是无机世界，也就是没有生命的世界，被基本的物理化学规律统治着；另一个是有机世界，也就是一切生命活动的总和，被奥秘无穷、捉摸不透的生物规律，乃至心理规律和社会规律统治。这两个世界虽然持续地交换着物质和能量，却似乎遵循着截然不同的规律。
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当然，我们现在已经知道事情并不是这样的，生命活动从来没有逾越任何物理化学的基本规律，它只是在以格外复杂的方式实现这一切。
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是的，复杂，这就是问题的关键。在40亿年前，无机世界中的物质和能量，通过某种复杂的途径，发展出了有机的世界，而那复杂的“途径”，就是生命的起源。
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那么，我们要如何寻找这种途径呢？摆在眼前的，是两条道路：一条是综合之路、探索之路，从无机世界出发，寻找哪条路能够抵达有机世界，也就是从最基本的物理化学规律出发，探究它们经过怎样的组合变化，能够综合产生生命活动；另一条倒过来，是分析之路、回溯之路，从有机世界回溯，分析哪一条路源自无机世界，也就是仔细研究已知的生命现象，寻找生命诞生之前留下的线索。
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但无论走哪条道路，都必将遇到数不清的险阻。在这一部分里，我们将会看到，在20世纪中叶，人类刚刚开始用科学的方法探索生命起源的时候，综合的道路看上去简单许多，因为那个时候的人类对复杂的有机世界了解太少，对简单的无机世界熟悉得多。而当我们在这条路上遍寻无果，迷失方向，在扑朔迷离的分析道路上开始新探索的时候，这两条路却在中途相遇了。
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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256269]
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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ 第一章原始浓汤？
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可贵的错误理论
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在“生命起源问题”的早期研究中，1953年的米勒-尤里实验是最重要的那一个。这个实验在装有一氧化碳、水和氨等无机物的烧瓶里不断通电，模拟电闪雷鸣的原始大气，果然产生了许多种类的有机物，甚至包括了一些氨基酸。
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从实验本身上讲，它很成功，从舆论上讲，它也达到了声势浩大的“祛魅”效果，让人们普遍接受了生命和非生命之间并无不可逾越的鸿沟的事实。
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但很遗憾，由此提炼的原始有机汤假说很可能不是正确的。尽管许许多多的后继研究者努力想要修补这个假说，让它更加吻合地质化学上的观察数据，但它始终面临着一个更根本的难题。
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如果要选择一个象征生命科学的符号，那么，DNA（脱氧核糖核酸）双螺旋结构一定当仁不让，甚至要选择能代表自然科学的符号，人们也只会在双螺旋结构和卢瑟福的原子模型[1]之间犹豫不决。
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图1—1 图表化的DNA双螺旋结构和卢瑟福原子模型。（作者绘）
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的确，纵观人类的整个科学史，富兰克林、克里克与沃森等人发现DNA双螺旋结构绝对排在20世纪最重大自然科学成果的前三名，但是回到1953年，DNA双螺旋结构的论文在《自然》杂志上发表的那一年，这篇论文却并没有吸引太多目光，因为整个生物学界都在谈论爆炸性的“米勒-尤里实验”：有人在烧瓶里模拟了生命诞生前的原始地球，结果，烧瓶里自动出现了生命诞生的关键材料——氨基酸。
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“米勒-尤里实验”是人类历史上第一次用科学实验探索生命的起源，当时的人们普遍认为它成功地证明了生命可以在无机环境中自发诞生，甚至解释了生命的起源。
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这个实验的声望如此煊赫，解释起来却并不复杂。它试图验证的就是那个公众最熟悉的生命起源假说——原始有机汤假说：在原始地球上，无机物在某种条件下形成了许多有机物，它们积累在海洋中，使海水变成了“原始有机汤”，而这些有机物彼此之间发生了越来越复杂的反应，最终形成了生命。
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这个假说本来在20世纪20年代就已经问世，但最初的提出者只停留于理论构想而已，并没有想到用可以观察的事实验证一下[2]。于是，1953年2月，在助教斯坦利·米勒（Stanley Miller，1930—2007）的热情的感染下，芝加哥大学的化学教授哈罗德·尤里（Harold Urey，1893—1981）放下了研究陨星成分的课题，转投到这件近乎浪漫的事情上。
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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256270]
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·星空与海洋·
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是的，生命起源研究和天体化学有着千丝万缕的联系。比如在20世纪50年代，当时的天文学家已经通过光谱分析，知道了木星和土星等气态巨行星的大气主要由氢、氨和甲烷等还原性气体构成，并且据此推测原始地球也有这样的大气和剧烈的风暴。
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图1—2 米勒-尤里实验装置的示意图。当代版本一般会在最下方的“冷凝水”部分加一个取样探头，方便检测反应产物。（来自YassineMrabet | Wikicommons及本书作者）
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于是，米勒和尤里在一个盛了水的烧瓶里充满这些气体，密封后插入电极，不断用电火花模拟原始地球上的闪电，一直持续了一个星期。然后，他们发现10%到15%的碳元素都形成了有机物，而且复杂程度远远超过他们最疯狂的想象：除了甲酸、乙酸、丙酸、乳酸这样常见的羧酸以外，还有2%的有机物是氨基酸，其中不乏甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸这些蛋白质中常见的氨基酸。