地球的生命如何诞生的?从单细胞生物寻找生命起源之谜

我的第七世界 2024-04-22 14:52:47

地球上的生命,无论是单细胞生物还是多细胞生物,都构成了一个多彩多姿的世界。单细胞生物,如大常感君,拥有一种被称为鞭毛马达的奇特结构,这种结构使得它们能够以每分钟十万转的速度旋转,并且具有接近100%的能效转换。鞭毛马达就像一个高效的机器,通过转化化学能为动能,使得大常感君能够自由行动。此外,鞭毛马达还具有反向旋转和感知环境的功能,是一种非常神奇的生物马达结构。这再次刷新了人类对单细胞生物的认知。

除了单细胞生物,地球上还有丰富多彩的多细胞生物,如鱼类、鸟类和人类,它们构成了一个多字多彩、生生不息的美丽世界。地球生命的出现是一个伟大的奇迹,科学家将其比喻为将一块手表拆成几百个零件,然后扔进海洋中,让这些零件在潮汐流的作用下重新组成一块手表。地球上的物种如此复杂而多样化,它们是如何形成的?地球生命是从地球自身产生的,还是起源于外星球?这些问题注定没有一个简单的答案。

在深入讨论生命的起源和演化之前,一个无法回避的重要问题是生命的定义究竟是什么。生命是一些生物化学反应的组合,从物理学的角度看,生命是一个熵比周围环境低的系统。从信息学的角度看,生命通过消耗能量的方式来维持信息的传递。从生物学的角度看,生命是一套自我复制的系统,由细胞组成,能够自我繁殖的能量带现象。

理解生命的存在形式、组成和特征,有利于我们更好地理解生命的形成过程。生命的最基本元素可以追溯到宇宙大爆炸之初,而水、氨基酸、核酸和细胞膜中的磷脂等元素也有数十亿年的历史。2020年底,日本宇宙航空研究开发机构的小行星探测器“隼鸟2号”结束为期6年的太空探测,从位于地球和火星之间的小行星“龙宫”带回约5.4克样本。日本科学家已从这些样品中检测发现了20多种氨基酸,这表明小行星上可能存在生命之源。然而,到目前为止,人类在其他星球上还没有找到生命体,地球仍然是已知宇宙中唯一拥有生命的星球。

地球上的生命属于探针生命,所有已知的探针生命都依赖于碳、氢、氧、氮、磷和硫等元素,以及水。这并不能排除由生命能以其他形式存在于其他星球的可能性,因此我们需要对生命进行一个更宽泛的定义。生命的组成是一个相对主观的问题,一直以来人们为此争论不休。但以地球上的生命作为参照,人们对于生命的定义包括以下几点:首先具备新陈代谢机制,也就是能够摄取能量并利用;其次能对环境变化做出反应,也就是能调整自己的行为;第三可以进化,也就是生物体能生长并适应环境;最后能繁殖后代。

有些类似的生命形式几乎满足以上所有条件,却并不被一些科学家认为是普遍意义上的生命,比如病毒。病毒必须侵入活体细胞才能完成自身的复制,本身并不具备新陈代谢和繁殖后代的能力。病毒从被发现至今也不过短短100多年,最早在19世纪末由研究者发现。当时的科学家认为病毒也是一种生命,但后来的研究表明,病毒更像是一种介于生命和非生命的形式。

根据美国生物学家和生物物理学家卡尔乌斯等人在1977年提出的细胞生命形式的分类,生物体分为三大类:细菌、古菌和真核生物。前两类为单细胞生物,后一类则包含单细胞生物和多细胞生物。就细胞的结构来说,这三大类各有不同。细菌没有细胞核和其他膜状细胞器,其主要遗传物质为一条环状、双链DNA;古菌也属于缺乏细胞核的单细胞生物,但它们在某种程度上与真核生物更加接近,因为古菌与真核生物具有相似的基因转录机制和新陈代谢途径;真核生物的细胞结构最为复杂,它们不仅具有细胞核,还包括了其他被统称为细胞器的膜状结构。

地球生命的诞生主要有地球生化起源说和外星生命说两种。地球生化起源说认为,地球上的生命是从地球自身产生的。根据科学家的估算,地球的天文年龄约为45.41亿年。地球上的生命至少出现在35亿年前,这是科学界公认的一个数字。米勒-尤里实验证明,由无机物合成小分子有机物是完全可能的,这说明早期的地球海洋中可以产生巨量的有机物,为早期生命的诞生提供了原始汤。

外星生命说提出,星级空间中的化学反应和能量爆发是地球上完全不能比的,因此星级空间产生生命物质更容易一些,也可以说是概率大一些。外星生命说认为,经过一场超新星爆炸的冲击波,原始生物被送入太阳系,正好落到了早期地球的温床之中,原始生命得以存活,从此在地球上生根发芽。

在长达三十多亿年的单细胞生物演化中,它们的构造和设计更为简单而高效。多细胞生物的出现,才是让地球上焕发另一春的开始,生物构造的多样性、生物本能的丰富性,预示着另一场生物大竞赛即将开始。

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