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早期的地球陨石坑变成生命的摇篮 [复制链接]

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生命是怎样炼成的?这一谜团让人类困惑和思考了几千年,地球生命是怎样开始的?新的研究成果让人们对地球生命的起源有了新的认识。德克萨斯理工大学的古生物学家在新的研究中提出了“生命种子”的概念,“从天而降”的陨石在地球上砸出了陨石坑,在陨石坑的“炼狱”开始了地球生命的“炼制”进程。德克萨斯理工大学地球科学的萨克·查特吉教授担任了德州理工大学古生物博物馆的馆长,他似乎找到了地球生命起源的线索,生命的化学进化和地球的早期地质学证据存在联系。查特吉教授声言,这一发现的意义超过了考古学家对恐龙的发现,他的发现相当于捧得了“科学圣杯”。

在地球形成的早期,彗星和陨石定期、频繁地“造访地球”,生命不可能在一个不间断地受到撞击的地球表面产生。地球诞生在大约40多亿年之前,彗星和陨石等小行星在猛烈地撞击地球之后留下“弹痕累累”的坑槽,剧烈撞击形成的“弹坑”聚集了水和构成生命物质的基本化学元素。水和生命物质已经具备,但是,促成生命形成的化学反应需要外界条件的激发,而陨石坑和彗星坑变成了相当理想的“生命熔炉”,在锻造生命细胞的坩埚,自然的化学反应好像化学家在实验室进行的实验,生命物质在陨石坑浓缩、熔炼和“烹制”,经过自然发生的化学反应之后,第一个简单的有机体被创造出来。查特吉在丹佛召开的第届全美地质学会的年会上发表了生命起源的“坩埚理论,查特吉不仅解释了生命的起源,而且解释了古代动物如何飞翔的谜题。

生命起源的陨石坑不是普通的“弹坑”,它是一种“湿婆陨石坑”、或“再生之神”,它由直径为25英里的陨石撞击印度的临近海岸而形成,“湿婆陨石坑”形成时的撞击威力相当于在万年前希克苏鲁陨石撞击墨西哥海湾的附近区域,小行星撞击墨西哥海湾造成了恐龙的灭绝。陨石既是生命的给予者,也是生命的接收者。生命分子存在于彗星,而孕育生命的陨石坑通过陨石的撞击而形成,陨石和彗星给地球生命的形成带来了化学成分,陨石坑创造了孕育地球生命的初始条件。地球上至少存在三处最古老的化石陨石坑,地球的第一个单细胞生物体在陨石坑盆地的热液体中形成。

地球在大约45亿年以前形成,极早期地球是贫瘠的不毛之地,荒凉的大陆不适宜生命有机体的诞生,那时的地球好像火山的海洋,沸腾的岩浆从火山口涌出,好似一口岩浆翻滚的大锅,如同雨点般倾泻的流星雨,地表上涌动了热的有毒气体,早期地球环境不适宜生命的出现。在地球诞生之后的10亿年,地球变得温和而平静,大陆被水体包围,微生物四处游荡,微生物是我们已知所有生物体的“始祖”。对生命起源的讨论集中在有机分子的化学演变,从有机分子演变为分子细胞,如果在更广阔的背景探讨生命的历程,那么可将生命的自然发生过程分成四个阶段,每个阶段都将增加生命的复杂性,四个阶段分别为宇宙时期,地质时期,化学时期和生物时期

在生命形成的宇宙时期,地球和太阳系处在形成的早期,在太阳系早期发生了频繁、混乱的碰撞,在41亿到38亿年之前,岩石状小行星和冰块体彗星不间断、“例行公事”地撞击地球和其它行星,在地球表面似乎找不到很多被撞击的痕迹,地球板块的运动、风和水的消蚀作用抹去了被撞击的痕迹,火星表面存在古老的陨石坑,金星、水星和月球表面有类似的坑槽,火星陨石坑间接地证明了地球遭受小行星撞击的力度和频次。更大的陨石坑由直径大约为英里的陨石通过撞击地表而形成,不经意发生的大撞击制成了完美的巨型“坩埚”,大块的陨石在撞击中洞穿了地球的外壳,造成了火山口一样的地热出风口,地热资源成为了孕育生命种子的能源,地热资源联通了“大坩埚”,通过生命各个要素的聚合,在巨大盆地的坩埚发生了孕育生命的化学反应。

在格陵兰岛、澳大利亚和南非发现了最古老的化石岩体,它们是古老陨石坑留下的遗迹,也可能是生命诞生恰到好处的地址,生命在黑暗、深层和灼热的坩埚环境中诞生。地球处在太阳周围的完美距离,撞击地球的彗星带来了水和生命有机分子,冰块彗星将融化的水留在盆状的坑体,水融合了聚合生命的各种要素。生命起源的宇宙阶段过渡到地质阶段,地热出风口的热源加热了坩埚水,为水体创造了对流效应,不断翻滚的水体形成了浓厚的“原始羹汤”,这是极早生命诞生的原始场所。

地质阶段为地球生命的可能提供了黑暗、灼热和相对隔绝的盆形陨坑,陨坑底部的地热液体喷涌而出,地热出口的加热机制形成了生命的孵化器,独特的隔离环境和地热资源有利于对流系统的形成,让陨石坑的有机分子聚合、浓缩,对流液体的发生机制好像人们在海底看到的景观,在海底喷流的附近聚集了某些生物体的活动。陨石坑液体的流动不同于海底的喷流,盆形陨坑翻滚了热的液体,好似一幅地狱的画卷,伴有一种化学物质的恶臭,硫化氢、甲烷、一氧化氮等化学物质搅在一起,地热口冒出了大量蒸汽,地热口提供了维持生命的能量。查特吉对生命形成的化学阶段如此描述,“地热加温的水体将各种化学物质搅拌在一起,通过化学反应形成了最初的化合物,化合物进一步演变为更大、更复杂的有机物”。

陨石盆坑的裂缝和气泡充当了支撑液体浓缩物的支架,液体的聚合物是一些简单的核糖核酸(RNA)和蛋白质分子,RNA和蛋白质分子同时出现,没有所谓的先后之分。一种流行的生命科学理论认为RNA出现在前,蛋白质分子出现在后。RNA和蛋白质分子不仅同时出现,而且包裹在细胞膜内,细胞膜为生命种子提供了隔离性的保护作用。RNA和蛋白质分子的同时出现与地热出口的环境有关,RNA的分子结构非常不稳定,它们很快地发生分解,原始的RNA需要一些催化剂的作用,简单的蛋白质发挥了催化剂的功能,原始的RNA在催化剂作用下产生复制和代谢功能。制造蛋白质的氨基酸比RNA分子更容易形成。

释放出的RNA和蛋白质分子物质漂浮在陨石坑“原始羹汤”的液体上,它们怎样在膜结构的环境保护自己?查特吉引用了加州大学戴维·迪默的一种假说,以此证明自己的判断,迪默教授假设在“原始羹汤”存在一种膜状物质,他从被称为默奇森陨石的岩体分离出了脂肪酸泡。年,一块默奇森陨石从太空跌落到澳大利亚境内,从陨石体类似于细胞膜的物质提取了脂肪类气泡。陨石为早期地球带来了脂类有机物质,而脂类物质漂浮在盆状坑体水溶液的表层,它们通过地热口的对流作用移动到坑体底部。一些关节点的发生持续了数百万年,脂类薄膜物质将RNA和简单的蛋白质进行封闭、包裹,好像肥皂泡泡一样,在脂类薄膜物质内的RNA和蛋白质分子发生了相互作用、传递了物质和信息,最终产生了DNA,它是一种更加稳定的化合物,DNA演化为具有遗传密码和基因序列功能的物质,第一个细胞分裂了,生命开始了一场伟大的征程。

生命起源最后阶段的生物时期代表了细胞复制的开端,母细胞的物质储存和遗传信息传递到子细胞,无限性的细胞分裂和组合发生了,存在分裂和组合的选择方式,适合的组合将持续下去,不适合的组合将停止下来,无数组合在发挥细胞的复制功能之前失效了,破碎的分裂和组合由此退出生命的进化过程。具有自我维持功能的原初细胞达到了达尔文的进化论通道,早期地球出现了第一个细胞,这标志了一个阶段的顶点。长期化学、地质学和宇宙学阶段的演变过程好像戏剧每一个阶段的高潮一样。现代的RNA病毒和蛋白质感染因子、或蛋白质朊病毒代表了原始RNA和蛋白质分子不断进化的遗产,它们对人体有一种致命性的损害,RNA病毒和蛋白质朊病毒也许是一种最古老的细胞微粒,它们的出现甚至早于第一个生命细胞,当第一个生命细胞形成、开始无限性的进化过程之后,也许RNA病毒和朊病毒变成了多余,过剩和累赘的病毒细胞幸存下来,它们成为了附着在活体细胞的寄生体,也许是危害人类和一切生命体的祸根。人生的疾病和痛苦也许具有必然性,它们在地球生命的起源阶段已经存在。

“坩埚理论”遇到的最大障碍是如何进行检验,目前,科学家不能用实验室手段培育类似过程的第一个生命细胞,查特吉认为可以建立生命起源的实验室,以实验室的条件来再造古老生命起源之前的原初环境。生物实验检验将最终证实、或否定最新的理论。查特吉认为未来的实验应当使用具有细胞膜结构的RNA病毒和朊病毒,如果在实验条件中创造了一种合成、原始的细胞物质,也许能够反映在极早期地球出现生命的路径。彗星和陨石等小行星体在撞击地球之后留下陨石坑,一些特殊的陨石坑成为炼造生命细胞的“坩埚”,而靠近海边的“坩埚”将生命细胞排入与之连通的大海,原初细胞得以在辽阔的大海展开各类生命形态的演变历程。

(编译:-10-31)

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