生命的起源是怎样产生的（生命的本质是什么）

生命的起源是怎样产生的（生命的本质是什么）然而随着时间的推移，自然生命的理论失去了人们的青睐，更科学、先进的技术，发现了动物在古老的、废弃的土堆中出现的奇迹，对于更小、更神秘的生物来说，细菌和奇怪的单细胞生物，阿米巴原虫的自发产生难以被证实。科学家们追随他的脚步，总结出了更复杂的高级生命形式的理论，就像17世纪早期的荷兰科学家，让·巴普蒂斯特·范·赫尔蒙，他认为把一件脏衬衫，放在装有小麦胚芽的箱子里21天，就会自然地产生活老鼠。但最初的生命如何而来？公元前4世纪，亚里士多德得出结论，生物是由无生命的物质自发产生，只要物质中含有沼气和重要的热蠕虫。他推测是由腐烂的肥料中自发产生的，比如昆虫、鳗鱼，从潮湿的软泥、腐烂的海藻中诞生。尽管这在我们现在看来很不寻常，在近两千年的时间里，亚里士多德关于自然发生的观点，主导了人们对生命起源的思考。

生命是什么？我们从哪里来？

水是两个氢原子和一个氧原子，通过共同的化学键拉在一起，我们呼吸的空气是无数颗粒的混合物，还有灰尘和水蒸气。

那么是什么组成了生命呢？是什么构成了我们的基本本质？是什么在40亿年前将我们分隔开来，并继续将我们与其他一切事物分隔开来?

毫无疑问，古代很多人都关心这些伟大的问题，但公元前七世纪左右，希腊人把它变成了可行的职业道路，希腊的许多哲学家，像伊壁鸠鲁、卢克瑞修和柏拉图，都专注于生命从何而来，不可否认的结论是生命产生生命。

但最初的生命如何而来？

公元前4世纪，亚里士多德得出结论，生物是由无生命的物质自发产生，只要物质中含有沼气和重要的热蠕虫。他推测是由腐烂的肥料中自发产生的，比如昆虫、鳗鱼，从潮湿的软泥、腐烂的海藻中诞生。

尽管这在我们现在看来很不寻常，在近两千年的时间里，亚里士多德关于自然发生的观点，主导了人们对生命起源的思考。

科学家们追随他的脚步，总结出了更复杂的高级生命形式的理论，就像17世纪早期的荷兰科学家，让·巴普蒂斯特·范·赫尔蒙，他认为把一件脏衬衫，放在装有小麦胚芽的箱子里21天，就会自然地产生活老鼠。

然而随着时间的推移，自然生命的理论失去了人们的青睐，更科学、先进的技术，发现了动物在古老的、废弃的土堆中出现的奇迹，对于更小、更神秘的生物来说，细菌和奇怪的单细胞生物，阿米巴原虫的自发产生难以被证实。

最后，在19世纪，法国生物学家路易斯·巴斯德设计了一个实验，从一个充满无生命物质的瓶子里，排除任何外界的影响，一个真空的瓶子保持无菌状态，自然生成的概念被证明是错误的，物质本身并不能产生生命。毕竟，直到今天，没有实验室能够从中提取生命。

自然生命仍然是一个虚构的生命，只有生命继续产生生命，然而，我们今天知道，地球在40多亿年前形成，没有生命、没有任何生物，能够在地震和火山频发的环境中幸存下来。但今天我们在地球上，充满了各种各样的生物，从雨林到沙漠，从最高的山峰到最深的海洋深处。

所以很显然在某种程度上，30亿到40亿年前，物质确实使生命成为历史上自然产生的最后行为，成为地球上生命的起源，剩下的问题是生命如何产生的？从什么时候开始的？

地球上的第一个生命肯定是最简单的生命体，没有老鼠能自发地在早期的地球生存，更不可能在地球上撒尿。为了破译生命的起源，我们必须首先考虑，生命在其最基本的层面究竟是什么，这是一项艰巨的任务，需要现代科学技术的共同努力。

在大多数教育系统中，人类学会了用他们的行为，来定义生物、动物、植物和真菌，它们采取措施保持自己生长和繁殖，但这并不是故事的全部，生物可能做这些事情，但不是唯一的。

根据这个定义，我们甚至可以把一些晶体、甚至计算机病毒归类于生物，这不是地球上有机生命起源的标准的定义，相反，我们需要放大到微观层面，来看看到生物是由什么构成。

今天最简单的生命形式细菌有两种基本成分，一种自我复制的分子，比如DNA，它包含了制造另一种自身的指令，一种自我包含的新陈代谢，它提供了进行生命和复制的机制。

在这样的定义下，我们捕捉地球上每一种生物的本质，一切都是由细胞组成的就像细菌细胞，它的核心是一个自我复制的分子，和一个自我维持的新陈代谢。

这个定义也给了病毒通往生命的道路上一个位置，即使它们不完全符合这个定义，这些微小的结构内部有一个自我复制的分子，就像所有其他生物一样，但它们缺乏利用这个分子做任何事情的机制，所以，它们必须劫持其他生物，借用有机工厂，让自己得以繁殖。

有些科学家会把它们归为活物，有些则不会，有些甚至认为它们可能是生命起源之谜的一部分，介于生与死之间，所以自我复制分子和新陈代谢，或者是最初生命形式所需要的两个发明，但它们不是简单的发明。

我们的DNA是一个巨大复杂的宏观分子，一条长长的双链，由数百万个更小更简单的分子组成，它们自己用碳、氧、氢、氮原子等等，围绕着这个巨大分子构建成现代代谢系统，对每个部分来说都是一个复杂的有机工厂，精确地调整到一个特定的功能，并依赖于其他一切来维持运转。

当然，生命不可能从如此复杂的事物开始，它的起源必然要简单得多，通过早期地球上存在的基本构件，或者是在年轻的海洋中首次形成的构件，所以为了找到真正的生命起源，我们必须回去研究这个年轻世界的化学成分。

在宇宙所有可能的元素中，94种自然地出现在我们的星球上，每一种元素的特征，是它的行为和它对其他元素的亲和力，以及建立或断开连接所需要的能量。有些根本不反应，有些像硅一样反应缓慢，需要大量的能量来重组分子，硅在地球上很丰富，但不适合改变活性生物的生命。

碳是一个更强的选择，作为太阳系中最常见的第四种元素，它可以很容易地与其他碳原子形成牢固的键，以及与其他丰富的元素，氧、氢、氮强烈结合，地球上所有的生命，都是基于这种世界性的元素，与氧和氢结合在一起，现在被称为有机分子。

糖，注定要成为我们基因分子的主干，和细胞工厂的燃料，它由宇宙化学制成，形成于银河系的恒星形成区域，它们在早期的海洋核基础上，自由漂浮到简单的氮中，含有化合物，这些化合物结合在一起，形成信息储存的基础，和自我复制的分子，这是生命指令手册的分子语言。四种不同核碱基的重复模式，编码了在早期地球上生存、生长和繁殖的所有指令，它们可能是原始化学的自发产物。

最后，氨基酸在地球上的所有生命中普遍存在，它们是蛋白质的组成部分，几乎所有的细胞机制都是由蛋白质构成。

为了证明这一点，在20世纪50年代，两位美国科学家斯坦利·米勒和哈罗德·尤里，设计了一个著名的实验，试图从他们认为的早期大气的组成中，创造出这些氨基酸，他们从水、甲烷、氨和氢的混合物开始。让电火花穿过这种混合物，在早期的地球上，同样的情况可能是由一道闪电造成。

结果是产生了全新的化学物质，包括几种氨基酸，构成了地球上所有生命的基本元素，他们证明了有机分子，实际上可以由无机物构成，所以这些基本元素以一种有机分子的形式，存在于地球早期的海洋中，但这本身并不是生命，分子必须以一种非常特殊的方式，聚集在一起形成自我复制分子和蛋白质机制，这是生命的关键，这也是今天的悖论。

几乎所有的生物都使用DNA作为自我复制分子，分子中核碱基的模式编码了所有生长、繁殖和制造蛋白质的指令。

当然，要真正做到这些，它需要蛋白质机器来读取指令，解释指令并制造新的成分，所以需要蛋白质来读取和复制DNA。但是首先需要DNA指令来制造蛋白质，这是最初的鸡和蛋的终极难题，先有什么，蛋白质、或者DNA？

我们回到了起点，我们的主要问题循环继续，生命产生生命。

然而，真正的答案可能既不是DNA，也不是所有的蛋白质，今天科学家认为另一种分子填补了这个缺口，它是为我们的存在提供动力的复杂机制的真正原型，是地球上生命的真正开始。

在混乱的地球海洋深处，可能是第一次，一个分子成功的复制了自己，这是一种自我复制的单链分子，类似于它可以复制的DNA，但比可以复制的DNA简单，它自身也不能形成三种结构，非常类似于今天生物所适用的蛋白质机制。

科学家们相信，这可能是一种捕获了所有的分子，这些分子完成了早期新陈代谢，和自我复制的所有功能，其结果就是科学家们所说的R N A世界，在那里所有的生物，都是由这种单链核基模式组成。

在生物起源前的海洋中，糖和核基的随机组合在一起，我们通过化学反应自发地结合在一起，有些会再次分裂，但有些会停留在原地，并继续生成一个长链，一个接一个的核基，有时链会影响自己的结构，卷曲或折叠。

这样，一种生命起源前的自然选择，选择了结构稳定、有用的分子，稳定链可以作为复制的模板，来制造另一个和自己完全相同的链，聚集起来的链，作为一个基本的机器来帮助复制，沿着一个完整的生态系统不同的反分子出现，增殖和多样化更稳定的链，更成功地复制自己，漂浮在原始海洋中，但这也不是生命。

仅RNA生态系统是化学上的偶然，而不是自我维持的有机体，原始海洋中的任何化学失衡，都可能会崩溃和毁灭，整个世界都是如此。

即使是原始地球上最小的水坑，对于脆弱的分子链来说，也是一个很大的地方，新陈代谢化学反应所需要的化学物质，不可能再稀释了，它们相互碰撞的机会微乎其微。有希望发生的反应，一直被漂浮在水中的其他化学物质所干扰，所以新陈代谢要真正开始、反应，需要一个在与外界环境分离的环境中发生。

在化学物质集中的地方，讽刺的是，这些物质可以帮助控制内部的成分，所有的生物都依赖于这些独立环境，这些环境中，有些只有一个，有些拥有数万亿分子链，就像早期细胞里的分子，可能和今天看起来很不一样。

现代细胞有无限的多样性和复杂性，但最早的细胞要简单得多，但它们很有可能是由类似的物质构成的，叫做脂肪酸。

这种物质在生物起源之前的化学反应中自发形成，但它们与周围的水的相互作用，使它们成为特殊的脂肪酸分子有两种结构，一种被水吸引，另一种被水排斥，那么当脂肪酸发现自己浸没在水里的时候，它会怎么做呢？

它不能把自己分开来满足它两极的天性，相反，它会自发地自我组织成球状结构来寻求安慰，这些球状结构保护着排斥水的部分，同时让爱水的部分沐浴在温暖的海水中。

脂肪酸可能不是早期地球上最丰富的分子，但它们自发的自我组织，让它们变得很有希望，对于最早的原始细胞来说，较大的球体很容易包含复制的分子链，这是一个孤立和受保护的环境。

化学反应可以在这个新的、集中的内部环境中发生，受到自我组织的影响，它们内部的变化对本身产生了影响。

第一次试探性的代谢，产生了对化学稳定性的自然选择，这意味着只有那些有利于自我保存，和永久持续的混合物才能留下来。

从聚集在年轻地球的挥发物表面，恒星诞生的原子和分子，形成的宏观分子找到了繁殖的方法，并将它们的成功传递给新的一代，而生存唯一的目的是改进和成长，沿着这条路，就在这一次生命自发产生，物质产生了生命，允许生命在另外35亿年里产生生命，并持续下去。

当我们跟随生命回到它最后的共同祖先时，我们就会发现，在地球上的什么地方，这些进入生物体的试探性的第一步发生了。

但，最初的生命本身，可能是从外太空运输过来的吗？