從古至今，有很多說法來解釋生命起源的問題。如西方的創世說，中國的盤古開天地說等。但直到十九世紀，伴隨著達爾文《物種起源》壹書的問世，生物科學發生了前所未有的大變革，同時也為人類揭示生命起源這壹千古之謎帶來了壹絲曙光，這就是現代的化學進化論。生命起源的化學進化論首先在1953年首先得到了壹位美國的學者米勒的證實，米勒描述的生命起源的事件應該是什麽樣子的呢？那就是在早期，地球上因為它含有大量的還原性的原始大氣圈，比如說甲烷、氨氣、水、氫氣，還有原始的海洋，當早期地球上閃電作用把這些氣體聚合成多種氨基酸，而這多種氨基酸，在常溫常壓下，它可能在局部濃縮，再進壹步演化成蛋白質和其他的多糖類、以及高分子脂類，在壹定的時候有可能孕發成生命，這就是米勒描述的生命進化的過程。
地球上的生命也許就產生在距今38億年到40億年之間，但是我們應該清醒的明白，我們距離揭開生命起源這壹亙古之謎，還有壹段遙遠的科學歷程。從無機物到有機物，到有機化合物到有機生命體的演化，同時還具有很多的偶然性，並不是有這種環境，有這種形成條件，它就能產生生命。有人曾經比喻說，這些無機物好像壹個垃圾堆裏面什麽都有，塑料、塑料瓶子、鐵，廢棄金屬、油，而生命，壹個單細胞，就像壹輛精美的奔馳車，在壹陣臺風過後，這些垃圾組裝成了壹個奔馳車。因此我們可以想像，這個生命起源的過程是非常非常地艱難。因此，也許我們在這個藍色的星球，是生命的惟壹的樂園，因此請保護我們的地球，珍惜地球上的生命，我們不能奢望地球上第二次的生命起源。
在中世紀的西方，《聖經》上描繪的上帝，在七天之內造就萬物之說，也是非常流行。今天看來，生命起源並不像這些古老傳說，或神話描繪的那樣，但表明了人類長期以來，對生命起源之謎傾註了極大地熱情和關註。但生命起源應該是怎樣發生的？科學又是怎樣對這壹千古之謎進行探索的？我們已經取得了哪些進展？還有哪些問題沒有解決？這就是我今天要給大家介紹的內容。
首先，生命起源之說，第壹個謎是生命的時間，起源的時間問題。在中世紀的西方，人們對《聖經》的上帝造人的故事是深信不疑的，在1650年，壹位愛爾蘭大主教根據聖經上所描述的，計算出上帝創世的確切時間是公元前4004年，而另壹位牧師甚至把創世時間更加精確地計算到公元前4004年10月23號上午九點鐘。也就是說，生命起源距今的話，是六千年前，這當然不是真的，而真的是什麽呢？真的就是用科學的回答，科學是怎麽回答這個生命起源的時間呢？那就是說用化石，是保存在巖石中的化石來回答。我們知道，生物死亡後，它們的遺跡在適當的條件下，就保存在巖石之中，我們把它們稱作化石。地質歷史中形成的巖層，就像壹部編年史書，地球生物的演化歷史，就深深埋藏在這些巖石之中，年代越久遠的生物化石，就保存在巖層的最底層。
迄今為止，我們發現了最古老的生物化石是來自澳大利亞西部，距今約三十五億年前的巖石，這些化石類似於現在的藍藻，它是壹些原始的生命，是肉眼看不見的。它的大小只有幾個微米，到幾十個微米，因此我們可以說，生命起源它不晚於三十五億年。同時我們知道地球的形成年齡大約在46億年前，有這兩個數據我們就可以看到生命起源的年齡，大致可以界定在46億年到35億年之間。今天，隨著科學的發展，地質學家認為，在地球形成的早期，地球受到了大量的小行星和隕石的撞擊，它是不適合生命的生存。與其說當時地球上有生命，還不如說它在毀滅生命，因此地球上生命起源的時間，它不早於40億年。另外，在格陵蘭的38.5億年的巖石中發現了碳，這個碳的話，我們知道，碳分兩種，壹個無機碳，壹個有機碳。另外，這個碳的話，它有重碳和輕碳之分，因此我們可以根據這個碳之中的輕碳和重碳之比，就來可以推測這些碳的來源。科學家根據碳的同位素分析，推測這些碳它是有機碳，是來源於生物體。也就是說，這樣我們把生命起源的時間大大縮短了，也就是在距今40億年到38億年之間，自從地球上生命起源之後，壹直到現在45億年，就是生生不息的生命演化史。
好，首先我們現在已經有了生命起源的時間概念，是距今40億年到38億年之間。那生命是怎樣起源的？它在什麽地方起源的？這樣我們不得不回顧壹些有關生命起源的假說。
第壹個是創世說，在《舊約全書》的第壹章寫到，上帝在七天之內創造了世間之萬物，在中世紀的西方大家普遍接受這個觀念，可以說壹直到現在，這種觀念還被很多人接受，當然這也不是真的。第二個呢，是自生論，比如說希臘人認為，昆蟲生於土壤，春天萬象更新，種子從泥土裏萌發，昆蟲從去年留下的卵殼中破殼而出。但這不是生命的起源，而是生命的延續，可以說這個自生論，現在已經被徹底拋棄了。與這個類似的說法，還有比如說埃及人認為生命來自於尼羅河，在中國古代也有腐草生螢之說。
第三個有關生命起源的假說，就是有生源論，這個在19世紀的西方也相當地流行，有生源論認為，生命是宇宙生來就固有的，妳要問我生命從哪裏來的，妳首先給我回答壹個問題，宇宙怎麽起源的？物質怎麽來的？妳給我回答了物質是怎麽來的，生命我就可以說是從哪兒來的，其實這是壹個不可知論。在20世紀的後半葉，有生源論逐漸發展到現在的宇宙胚種論，直到現在，有許多科學家認為，生命必須的酶，像蛋白質，和遺傳物質的形成，需要數億年的時間，在地球早期並沒有可以完成這些過程的充足時間段。因為它就兩億年，因此他們認為生命壹定是以孢子或者其他生命的形式，從宇宙的某個地方來到了地球，這種觀念也是有壹定的依據的。
二十世紀四十年代以來，人類用天體物理的手段，在地球之外探測了近百種有機分子，像甲醛，氨基酸等等。其中兩種天體可以與地球上的生命有關，它可能給地球帶來生命或者有機分子，壹個是彗星，壹個是隕石。我們知道這兩顆天體裏邊它含有大量的有機分子，比如我們把壹些彗星稱為臟雪球。它們不僅含有固態的水，還有氨基酸，鐵類，乙醇、嘌呤、嘧啶等有機化合物，生命有可能在彗星上產生而帶到地球上。或者在彗星和隕石撞擊地球時，由這些有機分子經過壹系列的合成而產生新的生命。當然這種胚種論也存在著不同的觀念，它有兩種致命的弱點，壹個是生命是否能在宇宙中進行長期的遷移？還能不能夠存活？我們知道天體之間的距離是以光年為計算的，天體之間交流可能需要成千上萬年，從壹個星球到了另外壹個星球。那在這種真空裏面，暴露在這種大量的宇宙射線之中，活的生命它是不是在千萬年中還能夠繼續萌發呢？這是壹個最大的問題，第二個從無機分子到有機化合物的過程，這種過程，比如說彗星上我們看到有機小分子形成，在地球上也能夠形成，這是不用置疑的。
1859年，伴隨著達爾文《物種起源》壹書的問世，生物科學發生了前所未有的大變革，同時也為人類揭示生命起源這壹千古之謎帶來了壹絲曙光，這就是現代的化學進化論。生命起源的化學進化論首先在1953年首先得到了壹位美國的學者米勒的證實，既然妳說地球早期溫度都是比較高，又充滿了很多還原性氣體，還有水，那麽我就把這些氣體，把水放在壹個瓶子裏面，看看它是不能產生生命，或者產生有機化合物。米勒在1953年把氨氣、氫氣，還有水、壹氧化碳放在壹個密封的瓶子裏面，在瓶子裏面兩頭插上金屬棒，完了通上電源，通過這個類似於閃電的作用，確實在幾天之後產生了大量的氨基酸。那麽就是說在地球上面，在閃電下，在常溫下，也能成為無機分子，合成有機分子。我們知道，妳氨基酸的話，是組成蛋白質的最重要的物質，可以說，組成生命起源最重要的物質。因此，米勒描述的生命起源的事件應該是什麽樣子的呢？那就是在早期，地球上因為它含有大量的還原性的原始大氣圈，比如說甲烷、氨氣、有水、有氫氣，還有原始的海洋，當早期地球上閃電作用把這些氣體聚合成多種氨基酸，而這多種氨基酸，在常溫常壓下，它可能在局部濃縮，再進壹步演化成蛋白質，蛋白質和其他的多糖類，以及高分子脂類，在壹定的時候有可能孕發成生命，這就是米勒描述的生命進化的過程。
但是這種溫暖水池說，也遇到壹些問題，其中有兩個問題，第壹個問題是現在地質學家認為，地球早期大氣圈它並不是含有大量的還原性氣體，它是含有大量的二氧化碳和氮氣，比米勒的這個氣體多壹些惰性。在閃電的情況下，妳並不能形成大量的氨基酸。第二個，溫暖的水池在地球早期並不能長期形成，為什麽呢？因為當時地球早期，剛才說過它有大量的隕石、流星，還加上地球本身的放射性，溫度很高，妳這個溫暖水池壹旦生命產生了，壹個隕星過來，溫度在瞬間之內可能達到上千度、甚至幾千度，生命已經絕滅了，只能再來壹次生命的起源。但是我們現在就這麽想，現今的地球上是不是有溫度比較高，還有還原性氣體，還有生物存在呢？那麽，有兩件工作可以說具有劃時代的意義，壹個是1967年美國學者布萊克，在黃石公園的熱泉中發現了大量嗜熱生物，我們知道蛋白質壹般的話超過六十度，就會凝固的，煮雞蛋六十度七十度以上雞蛋就熟了，但是生物，是不是在六十度以上還能夠生活呢？在以前是不敢想的。
第二個就是1977年克裏斯，他在太平洋底的熱泉中，同樣也發現了大量的嗜熱微生物，這個溫度它要更高，它可能達到二百到三百度。它壓力呢，也有二百到三百個大氣壓，它的環境是什麽樣子呢？它確實有大量的還原氣體，有硫化氫、有甲烷、有氫氣、還有壹氧化碳，這個環境確實非常類似於四十億年前早期地球的環境，那麽生命起源它是不是就在這個時候產生的呢？這是我們現在看到的情況，但是化石中有沒有在火山噴口或者是熱泉中發現的微生物呢？確實有，我們在這方面，我們在化石方面也取得了非常重要的進展，比如說在2000年，羅斯瑪森，澳大利亞的壹個科學家，他在澳大利亞距今大概32億年左右的火山沈積裏面發現了大量的保存完好的絲狀體。這說明在32億年前，生命在熱泉的附近已經大量生存，那麽這是現在最新的，最流行的，也可以說迄今為止最科學的有關生命起源的假說，就是生命起源於熱泉，或者海底熱泉，俗稱“黑煙囪”的附近。
海底熱泉和陸地上的熱泉它們都有很多***同的特點。第壹個它溫度高。第二個它含有大量的還原性氣體，除了二氧化碳以外，還有壹氧化碳、氫氣、氨氣還有硫化氫。第三個特點就是它們都含有大量的生物，比如說藍藻、光合細菌、硫細菌，特別是壹類古細菌，在高溫下異常地繁盛，它在超過壹百度的時候大量繁盛，而離開了這樣的環境，比如溫度壹降下來，它馬上就進行休眠，而且並不能正常的生活，那麽這些生物是不是就代表了最早的，最原始的，地球生命起源的時候，這種原始的生命形式呢？
第壹個早期地球溫度都很高，產生的最早生命形式，應該是壹些能適應高溫的生物，而熱泉中，生物恰恰就是嗜熱的微生物。第二個，熱泉的環境與早期的地球環境有很多類似之處，比如說它有高溫，還有大量的還原性氣體、壹氧化碳、氫氣、氨氣，還有硫化氫等等。第三個，在高溫的熱水環境的話，它是有利於小分子的有機化合物脫水，聚合成有機高分子，比如說現在我們用有機小分子氨基酸合成蛋白質的話，它就是在熱水中，通過這個熱聚合反應，脫水以後形成這樣的高分子，特別是在這種熱水口附近的話，形成了黃鐵礦，俗稱“愚人金”。它是由硫和鐵組成的，在它的表面的話，它非常有利於高分子的合成，因為這個硫化鐵表面是壹個非常好的壹個天然的催化劑。第四個有利的證據是熱泉口向外層海水之間它有壹個溫度，和水化學鑒別的梯度，這個梯度的話，也是有利於各種化學的連續反映，我們知道熱泉口它噴出來的時候，它的溫度可能到達二百度到三百度，特別是在海底洋中脊附近，而海水的溫度的話，這種海底的溫度壹般在0到4度，這樣的話，從三百度，壹直到四百度，它有壹個溫度梯度，這種溫度梯度的話，對有機化合物合成的話，可以說存在壹個連續的反映。第五個也是最重要的壹點，就是現在熱泉中的生物的話，它確實是生物演化速度的最根部的類型，也就是說它的基因是最古老的類型。
現代生物學家，他通過生物分子學的研究，他把熱泉中的壹些嗜熱古細菌，跟現在的普通細菌進行了基因的對比，發現它們基因的相同點，不超過60％。那麽就是說這些古細菌它們含有非常多的古老的基因，也就是說，它們很有可能就是生命起源時候的這種類型。應該說，生命起源我們研究生命起源它最好的證據，還是在地球上，40億年到38億年間的巖石和化石所包含的信息。但是，經過40億年的變化，地球已經面目全非，現在的地球即使妳有40億年到38億年的巖石，它也進入了大量的變種，信息也幾乎全無。
因此我們把目光不要局限在只是在地球上，如果說生命是宇宙之中壹個普遍的現象的話，除了地球之外的其他天體上，是否也有類似於地球早期的這樣的環境呢？如果有的話，也許能為研究生命起源打開新的窗戶，我們第壹個目標是什麽地方呢？不是火星是月球，現在地質學家認為，月球是40億年前，壹顆大的行星撞擊地球，而從地球上迸發出去。形成了當今的月球，這個時間正好是40億年，如果地球上有生命起源的話，我們在月球上看看，那不就是解決這個問題了嗎。在中國的古代神話中有嫦娥奔月的這個說法，月球上有月桂、有月兔，還有浪漫的愛情故事，但是二十世紀六十年代到七十年代，隨著前蘇聯和美國的宇航員登陸的成功，這個神話徹底破滅了，月球其實是壹個沒有生命，沒有水，沒有氧氣，不適合生命生存的荒漠的星體。
那麽我們第二個目標是什麽呢？第二個目標是火星，因為火星也許在40億年以前，有著跟地球類似的經歷，火星的物質成分跟地球非常近似，它的軌道也跟地球非常近似，那麽火星上是不是有生命呢？我們到火星上去幹什麽呢？我們尋找生命起源，要從哪幾點入手呢？壹般來說是三點，第壹個在火星上尋找是不是有活的生命？如果有活的生命，那好了。那生命的話，可能真是在宇宙中起源的，或者地球上的生物也許來自火星，或者來自其他的彗星。第二個我們尋找液態水，因為我們知道，水是萬物之源，水是生命之源。現在地球上我們所理解的生命形式是離不開水的，所以尋找液態水也是非常重要的壹個指標。第三個尋找與生命有關的化合物，如果我們現在沒有活的生物的話，過去有沒有呢？過去的生物是不是形成了壹些化合物？它是不是以化石的形式保存在這些巖石之中呢？所以我們到火星上尋找生命，抱著三個目的。
1957年美國的海盜號航天器發回到地球的信息時，火星上沒有生命，沒有液態水的存在，它是壹個荒蕪幹渴的紅色的星球。但是人類並沒有氣餒，20世紀90年代，美國宇航局加大了對火星的探測力度，通過火星探測者號、火星拓荒者號航天器和哈博望遠鏡得到的圖片，和其他的有關天體物理的信息資料顯示，火星上過去很可能有過液態水的存在。壹些航天資料顯示，火星上有類似於像我們發生大洪水山前的沖積扇的構造，還有水、河道、像地球上幹涸的河床的河道，還有水侵蝕巖石的痕跡。另外還有非常特別的壹點，在火星的兩極，發現了類似於地球上凍土解凍的情況，這是我們的航天資料。
但是我們如果有儀器，帶上儀器帶上人，在火星上去進行探索，或者獲得壹塊石頭，進行分析壹下，這些事情不是壹目了然了嗎？所以在1999年初，美國呢，發射了壹個火星極地著陸器，它帶著了精密的分析儀器，準備在火星的極地進行仔細地研究。但是非常不幸，在1999年底，本指望這些儀器能夠得到有關火星上是否有水的直接的信息的話，但就在進入火星的大氣層中，跟地球上失去了聯系。