主题：【25个科学问题征文】地球上的生命诞生于何时何地? -- 卡尔.齐默尔 -- Melon

在过去的50年间, 科学家们对生命是如何开始的这个问题发动了钳型攻势. 有的从现在的生命出发, 沿时间上溯至其祖先--一些更简单的生命. 有的从45.5亿年前地球诞生的时候往下走, 探索无生命的化学物质是如何组织起来成为生命物质的.

沿时间上溯, 古生物学家发现了至少34亿年前的微生物化石. 对更古老的岩石进行的化学分析表明, 能进行光合作用的有机体37亿年前就在地球上存在得很好了。 研究人员怀疑留下这些痕迹的有机体和现在的生命有相同特征：所有的独立生存的有机体都用DNA来对基因信息进行编码, 并用蛋白质来对化学反应进行催化。 因为DNA和蛋白质是如此紧密地相互依赖而得以生存, 要说它们其中之一先进化出来是难以想象的, 但要说它们是从生命出现前的混沌中同时产生的又是令人难以置信的。

如今, 有实验显示早期的生命形式有可能是基于现在有机体中存在的第三种分子: RNA。 过去被认为仅仅是细胞中的信息传递者, RNA实际上拥有令人吃惊的多功能性, 它不仅能对基因信息进行编码, 而且能起到蛋白质的作用。 例如, 有些RNA分子能把基因启动或关闭, 而有些又能与蛋白质及其他分子相结合。 实验室中的实验显示RNA可能可以自我复制, 并起到使一个简单的细胞存活所需要的其他功能.

许多科学家现在同意, 只有当生命经过了这个"RNA的世界"才有了现在这个令人熟悉的形象。 蛋白质作为催化剂要比RNA效率高一千倍,所以它们出现后应该会被自然选择所亲赖。 同样的, DNA复制基因信息也可以比RNA少出许多错。

其他科学家把他们的精力集中在研究"在生命出现前的地球上的无生命的化学是如何产生这个RNA世界的". 1953年在芝加哥大学工作时, Stanley Miller 和 Harold Urey 演示了对这个问题有启示的实验. 他们让电流通过氨气、甲醛和其他那些当时被认为存在与早期地球上的气体的混合物后, 发现他们可以制造氨基酸和其他重要的组成生命的元件。

现在, 许多科学家争论说早期的大气主要是由别的气体, 例如二氧化碳, 组成的。但近几年的实验显示, 即使在这样的条件下许多组成生命的元件也是可以形成的。 并且, 慧星和陨石也可能会从太空把有机物质带来。

到底这些组件在地球的何处聚到一起形成原始的生命形式, 这是一个争论的话题。 从1980年代开始, 许多科学家争论说生命开始于从深海的热泉涌出的滚烫的、含有丰富矿物质的水中。 “热起始”的证据包括对生命之树的研究--研究表明现今存在的最原始的微生物种类在热水中的生命力很旺盛。但是， 这个“热起始”的理论已有所冷却。最近的研究表明， 那些喜欢热的微生物并不是活化石。 相反的， 它们可能是生命力并不那么顽强的物种的后代，而进化出新的抵抗热的能力。一些怀疑者也质疑脆弱的RNA分子如何能在开水中存活。 仅管有潮汐池的假说或被冰川覆盖的海洋的假说，但是还没有一个强有力的理论能取代“热起始”的地位。

现在正在进行的研究项目可能会对生命是如何起始的有更多的启示。 科学家们在做以RNA为基础的细胞再生和进化的实验。美国宇航局和欧洲太空局已经发射了一些访问慧星的探测器， 用来把可能撒落在早期地球上的物质成份的范围缩小。

在火星上找到生命现象的可能性是最令人兴奋的。最近的火星探测计划已经得到了在这个红色行星上曾经存在过盛有液态水的浅海的强有力的证据， 这表明火星可能曾经是适宜于生命的。未来的火星探测计划将要寻找掩藏在地下的生命， 或是灭绝的物种的化石。 如果确实发现了生命， 这可能意味着生命独立的诞生于两个行星--说明生命的产生在宇宙中是普遍的； 或者生命诞生于一个行星，而后才传到另一个行星上的。有可能火星上的微生物在40亿年前由一块陨石带到了地球上， 把我们洁净的星球沾染了。

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