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1700257063 从小分子有机物到大分子有机物,再到类似细胞的有机物复合体,最后到真正的细胞,需要持续数百万年的稳定环境,闪电当然达不到这样的条件,陨石坑也同样不具有这样的稳定性。而且,一切生化反应都非常脆弱敏感,所以孕育生命的环境不仅要稳定,还要足够温和。而闪电、火山活动、强紫外线都太过暴戾,它们虽然能够促使无机物转化成小分子有机物,但仅此而已,那些小分子胆敢长大一点,立刻就会被这些能量打碎。至于那些富含羰基硫的地热温泉,它们会含有更多硫酸,让那锅“原始有机汤”呈现出强烈的酸性——先不说这非常不利于大分子有机物生成,只说我们已经注意到的,如今一切细胞内部都是弱碱性的,哪怕是生活在强酸环境中的微生物也一定用种种代谢手段维持细胞内部的弱碱性,这就与强酸性的地热温泉方枘圆凿了。
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1700257068 图1—6 东非大裂谷的达洛尔(Dalol)火山湖毗邻红海。这地热温泉的产物富含高浓度的硫化物和盐,是研究嗜极微生物的好地方,绿色的湖底就与绿硫菌(Chlorobium)的活动有关——我们会在第七章和第八章再次遇到这种微生物。(来自Luce20006 | Dreamstime.com)
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1700257070 不仅如此,更根本地说,所有版本的原始有机汤假说都在讲述某种溶液,说溶液里能够发生复杂的反应,产生什么迷人的新物质,那一点儿也不奇怪,毕竟,绝大多数的化学合成实验就是这么做出来的。但溶液作为一个系统,从来都是越发展越均匀,如今非要说其中的物质非但没有均匀地溶解开,反而自动地凝聚成了结构复杂的生命,那就像“鸭子汤倒进海里,过了一阵子,一只活鸭子漂上来飞走了”一样难以置信。
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1700257072 总的来说,时至21世纪,原始有机汤假说已经尽到了“生命可以从无机环境中自然诞生”的启发使命,并且在探索中解释了大量从无机物到有机物的反应机制,收获颇丰。这个假说到了该寿终正寝的时候,我们如果继续沉迷在这些过往的发现中,不知厌倦地修修补补,将会浪费我们最宝贵的精力,拖住生命科学进步的脚步。
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1700257074 在探索之路上,我们将很快到达下一个转折点。
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1700257076 [1]卢瑟福给出的原子模型(原子行星模型)虽然流传甚广,但却是错误的:电子的运动遵循量子力学,不会有经典物理中的圆周轨道。目前最接近正确的原子模型由薛定谔在1926年提出,每一个电子轨道都是一朵怪异的电子云——显然,“轨道”这个词到了这个地步已经仅仅是个“比喻”了,意义大约等于“地方”。
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1700257078 [2]最早提出这一假说的是苏联生物化学家亚历山大·奥巴林(Alexander Oparin,1894—1980),从1924年到1936年的研究中,他假设原始地球的表面非常炽热,红炽的碳化铁微粒覆盖在尚未冷却的陆地上,而后表面与氢气反应,逐渐产生了一层烃类化合物、醇类化合物,并进一步与大气中的氨、水、甲烷等反应,产生了醇、糖和蛋白质,并随着降水聚集在海洋中,在海洋表面形成了胶状的“有机汤”。这些胶状有机物就逐渐发展成了原始的细胞。
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1700257080 稍晚,1929年,英国的J.B.S.霍尔丹(John Burdon Sanderson Haldane,1892—1964)也提出了类似的假说,但是简单很多。他直接设想缺乏臭氧层的原始地球暴露在大剂量的紫外线辐射中,海洋表层的水、氨和二氧化碳就因此化合成了糖和氨基酸,进而形成了原始的生命。
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1700257082 [3]不过,也有在变质作用和热液作用中形成的锆石,它们也能起到下文所说“时间胶囊”的作用。
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1700257084 [4]泛种论是一种稚拙的生命起源观点,即古人认为生命的种子在无机世界中到处散播,遇到合适的环境就发育长大,变成新的个体。这是粗糙观察新开垦的土地长出植物、生出虫子等生命现象后的想当然。
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1700257086 [5]羰基硫就是把二氧化碳(CO₂)的一个氧原子换成硫原子,变成氧硫化碳(COS)。
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1700257091 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? [:1700256273]
1700257092 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? 第二章黑烟囱?
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1700257094 尝试分析的道路
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1700257096 黑烟囱是一些持续喷发硫化物的酸性热液喷口,它们位于几千米以下的深海,完全得不到一点阳光,却存在着异常繁荣的热液生态系统,这让人不由得推想,如果连今天的生命都能在这里生活,那么几十亿年前最简单的细胞,是不是也可以出现在这里呢?
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1700257098 于是,德国化学家君特·维希特斯霍伊泽(Günter Wächtershäuser)提出了铁硫世界假说:黑烟囱里的铁硫矿物晶体,与现代细胞负责新陈代谢的许多蛋白质有着进化上的联系,最初的生命活动,就是由这些铁硫矿催化开始的。
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1700257100 和原始有机汤假说一样,铁硫世界假说也有许多无法解决的问题,但它开启了生物化学与地质化学相结合的研究方式,这实在太重要了。
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1700257102 如果有人问你,宇宙中已知最长的山脉是哪一座,你不需要仰望星辰,因为它就在地球上,也不需要回忆七大洲的崇山峻岭,因为它不在地面上。它就是波涛之下,四大洋底蜿蜒起伏的洋中脊。
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1700257104 洋中脊以北极附近为起点,经过格陵兰岛与欧洲之间的海域,短暂地露出海面,形成了冰岛。接着,它继续潜入大西洋底,一路南下,在非洲南端转进印度洋。在印度洋正中,一个短的分支伸入红海,另一个长的分支继续朝向东南方,绕过澳大利亚进入太平洋。在太平洋底,它又朝着东北方向一路前进,最终在北美的西海岸俯冲到北美板块以下——这漫长的征途连绵8万千米,不间断的长度也有6.5万千米,相比之下,陆地上最长的山脉,贯穿南美洲西海岸的安第斯山脉,就只有7 000千米长。
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1700257106 请不要以为第一段里祭出“宇宙”这样的字眼是故弄玄虚,以为其他星球上保不齐还有更长的山脉,只是望远镜看不见罢了——不是的,我们很有把握说,在所有已知的星球上,只有地球能够形成如此绵长的山脉。这不仅是因为地球足够大,有活跃的地质活动,更因为地球拥有大量的液态水,有海洋。
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1700257111 图1—7 洋中脊分布图。(Heinrich C. Berann、Bruce C. Heezen、Marie Tharp绘)
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