追溯生命起源的三種方式
自從人類登上月球，俯瞰我們的家園，太陽系中美麗的藍色星球，處處充滿生機。作為地球上唯壹有意識形態的人類，他對自己和生命的起源充滿了好奇。生命起源於哪裏？是地球獨特的環境孕育出來的，還是來自遙遠的太空？
由於地球早期形成演化的痕跡基本上是被後期的各種地質作用所改變的，人類對上述問題的探索主要依靠以下方法:第壹種是從假設和推斷到直接的實驗觀測。第二是隨著空間科學的快速發展，特別是深空探測技術的進步，發射探測器或航天器對太陽系的行星或彗星進行探測或采樣。第三種方法是研究和分析來自太空的最珍貴、最原始的“化石”——隕石。
解決生活的發生和構成
科學界對生命的發生和構成存在分歧。壹種觀點認為，生命的組成不是碳而是矽或鍺，溶劑不是水而是乙二醇。另壹種觀點認為，生命的概念和有無生命的標準應該以地球上的生物概念為基礎。所有生物都是由碳氫化合物組成，以蛋白質的形式存在，以核酸為遺傳物質基礎。在對地外生命的探索中，大部分都是基於後者。
那麽，對於生命的起源和演化，必須有碳、氫、氧、氮等基本元素。，合成有機物，這些元素在宇宙中無處不在。在適當的溫度和時間下，在必要的介質液態水的參與和行星大氣的參與和保護下，發生各種生化反應，形成生命最基本的物質成分——氨基酸、脂肪酸等小分子有機化合物，這些化合物在適當的條件下形成復合蛋白質。地球上的生命從何而來？關於宇宙生命起源的問題仍然是個謎。科學家根據自己的研究結果，有自己的看法，也不能壹概而論。總結起來，主要有兩個學派。壹派學者認為生命是地球本身的產物。早在1955年，美國的哈羅德·尤裏就主張生命起源於地球本身。他和他的學生斯坦利·勒(Stanley Le)設計了壹個模擬的原始大氣，研究在自然條件下能否產生與生命相關的物質。另壹派學者認為地球誕生時是壹個熾熱的球體，不可能有生命。他們提出彗星和隕石把宇宙生命的胚胎帶到了地球，於是地球上就有了生命。地外起源說包括火星生命說、彗星起源說和隕石起源說。這壹理論逐漸被越來越多的研究者所肯定。地球人來自火星嗎？在太陽系九大行星中，地球的姊妹星火星似乎最具備生命存在的條件。1784年，德國科學家威廉·謝爾發現了火星的極冠和大氣。火星的極冠主要由固態二氧化碳和水冰組成。火星的大氣很稀薄，主要由二氧化碳、氮氣和氬氣組成，微量元素是氧氣、壹氧化碳和水蒸氣，接近地球的平流層。20世紀初，壹些科學家發現火星表面覆蓋著四通八達的運河系統，火星上似乎存在高度發達的地外文明。海盜號、火星號和水手號飛船對火星進行了全面系統的探索。到目前為止，火星上還沒有發現類似地球上的生物，但不排除過去存在生命的可能性。
1996年，在火星隕石ALH84001中，發現了直徑小於人類頭發絲1/100的具有微管結構、由碳酸鹽組成的原始微生物化石。火星環球探測者號、勇氣號和機遇號對火星的探測也證明了水的存在。這些研究都表明了過去火星上存在生命的可能性，而“傳播”生命的媒介就是隕石。
大多數隕石來自火星和木星之間的小行星帶，那裏有成千上萬顆大小不壹的小行星圍繞太陽運行。通過碰撞和引力，壹些小行星有時會進入地球軌道，最終以隕石的形式降落在地球上。在對壹些隕石的研究中發現，它們富含有機物、糖類和氨基酸，這些分子可能是地球生命的先驅。
在1997到1998期間，美國和俄羅斯科學家在隕石中發現了生物化石顆粒和壹種非常簡單的微生物。2000年，英國科學家在1998年墜落在摩洛哥的隕石中發現了46億年前的含水結晶鹽巖。同位素檢測證明，它是太陽系誕生後200萬年內形成的，是太陽系中最古老的物質。水是生命關鍵因素的發現表明，宇宙中出現生命條件的時間可能比以前認為的要早得多。生命起源的另壹種可能性——彗星塵埃
其他科學家認為，彗星塵埃帶來的有機分子有助於地球產生生命，在合適的環境下，它最初進化成充滿活力的生命物質。所以第壹顆來自太空的種子是否由此產生，需要我們充分研究彗星的化學成分。彗星主要由冰、塵埃和巖石組成，它們吸收並包裹了相當數量的揮發性成分。它們形成於太陽系外層溫度較低的區域，保留了許多太陽星雲凝聚體的化學成分和結構特征。因此，彗星對於研究太陽系的起源和早期狀態具有重要意義。
不久前，在美國“星塵”號飛船上安裝的新型光譜儀的幫助下，科學家發現彗星塵埃中存在壹種叫做PQQ的輔酶，這是遺傳物質產生的諸多必要前提之壹，為彗星生命起源理論提供了新的證據。
經過十億多年的變化，地球已經為生命的誕生做好了準備。無論是來自遙遠的太空，還是來自地球本身，生命的第壹粒種子開始發芽、繁殖、進化。從第壹個生物體的誕生到人類的生死，這壹復雜而又撲朔迷離的生命發展過程持續了30億年。
地球上的生命是起源於陸地還是海洋，還是由宇宙中某個遙遠地方的小行星攜帶而來？到目前為止，地球生命的起源仍然是科學家們竭盡全力想要解決的壹個謎。他們經常意見不壹致。我們居住的星球形成於大約46億年前。某種程度上，壹定是在壹個不確定的時間發生了什麽，因為這個沒有生命的天體開始接受壹些與巖石和水截然不同的東西。氮和碳分子進化成DNA，壹種微生物在宇宙中旅行...毫無疑問，在這種微小分子出現的幾百萬年後，原始的單細胞生物誕生了，然後慢慢出現了越來越復雜的水生生物，它們最終在陸地上著陸了，從那以後，各種生物在地球上大規模繁殖擴散。
今天，地球上大約有200萬種不同的生物。但是各種生物都起源於同壹種物質——某種程度上可以啟動生命歷程的物質。這是什麽物質？本文將闡述有關地球生命的最新理論和研究成果。在太空中巡航的壹些天體的碎片，就像宇宙中的壹群“強盜”，遲早會與某個天體相撞。但壹些與地球相撞的彗星和小行星可能成為地球生命的創造者。很可能是壹顆彗星(由巖石和冰組成的天體)給地球帶來了大量的水。如果沒有水，地球可能永遠是壹個幹燥的星球。
從事太空生物學研究的27個意大利科學研究小組的協調員克裏斯蒂亞諾·科斯莫維奇(Cristiano Cosmovici)說:“彗星和小行星當然在生命的誕生和進化中發揮了至關重要的作用。最近在小行星上發現了有機分子，即構成生物的分子。這些最新的發現讓人們不得不重新考慮Agnes在1907中提出的胚胎假說。這個假說認為是彗星和小行星等天體在地球上播下了生命的種子。這些天體有點像公共汽車，將有機物質，有時甚至是非常復雜的物質，從太陽系的壹個星球運送到另壹個星球，有人認為它們還帶來了細菌。”
不過外太空生物學家補充道，巨大的隕石也造成了真正的天災，真的是從天而降的災難。“壹方面，這些現象導致了恐龍等許多生物物種的滅絕，但同時也促進了生命形式的發展。比如恐龍的滅絕讓哺乳動物繁殖更快，然後人類繁榮起來。”RNA和DNA:生命之鏈
有些生物，除了維持自己的存在，還能繁殖出和自己幾乎壹樣的後代。這種保存和復制自己的能力構成了生命和物質的本質區別。然而，生命只是由像碳和氮這樣的普通原子組成的。如此普通的元素，如何能肩負起創造各種生物的重任？
帕多瓦大學生物學家、研究細胞起源的學者馬蒂諾·裏佐蒂(Martino Rizzotti)說:“事實上，最大的問題是找出有機分子如何變成由蛋白質、脂肪或脂質化合物、糖和核酸(RNA和DNA)組成的完整細胞。細胞的所有組成部分都完美地結合在壹起，並能相互正常發揮作用。目前有三種理論可以解釋這個過程。其中壹種理論是基於脂質的結合能力。事實上，這些分子可以在有水的環境中自發形成生長的球體。當這些球體的大小達到壹定規模時，它們可能會發生分化，產生兩個更小的球體。如果其他分子與類似的脂質結合，這個過程可以解釋壹些類似細胞的結構的成因。第二個理論是基於這樣壹個事實，即核酸(尤其是RNA)可以促進壹些化學反應，這些化學反應在今天仍然是生命過程的關鍵。第三種理論的出發點是蛋白質，蛋白質的基本成分氨基酸很容易在溫暖的原始海洋中形成，然後聚合形成壹些稱為微球的化合物，這些化合物表現出細胞的典型特征。”
然而，阿德萊德大學的物理學家、幾本關於生命和宇宙起源的暢銷書的作者保羅·戴維斯(paul davis)認為，上述解釋難以令人信服。他指出:“問題的關鍵不在於壹個細胞的所有成分是如何形成的，而在於它們是如何整合的。我們還遠遠沒有揭開生命的奧秘。”
黑暗海洋中的秘密
自20世紀70年代末以來，海洋學家通過潛水器探索大洋中脊和裂谷。他們在太平洋海底山脈和加拉帕戈斯海脊附近發現了壹片廣闊的區域，那裏沸騰的水從海底湧出，溫度高達380℃。海洋的冷水從地殼的裂縫滲入海脊，成為熱海水，與玄武巖發生強烈反應，浸出巖石中的錳、鋅、銅、鐵等金屬離子。這個海底溫泉還釋放出大量氣體，包括甲烷、硫化氫和氫氣。細菌在溫泉口周圍繁殖，它們通過氧化硫化氫獲得生命所必需的能量，進行化學合成形成初級生物。細菌和其他更復雜的生物像“管狀蠕蟲”，帶殼的軟體動物，螃蟹和蝦都在這裏誕生。
經過實驗室驗證，這是壹個廣義的生態系統，其環境是黑暗的，與基於光合作用的陸地環境完全不同。最近，人們認為正是這些深海環境導致了地球上生命的誕生。
這種假設的可能性已經被實驗室模擬相同環境的實驗所證實。將裝有氨基酸(甘氨酸、丙氨酸、天冬酰胺)水溶液的試管在134大氣壓、250℃下加熱6小時，發現它們形成壹些具有膜結構的微小球體，直徑從1.5 ‰到2.5 ‰毫米不等，科學家由此推斷，原始細胞可能就是從這些球體中產生的。
30億年的增長
隨著時間的推移，生命在不斷進化，形式也越來越復雜。生命發展史上的第二個劇變是核膜的出現，或者說是包裹細胞核的膜。細胞是生物體整個“生物系統”的組成部分。核膜含有DNA，即壹種含有維持生命和自我繁殖所必需的所有信息的物質。這種保護形式可以保護DNA免受外界環境的影響，使細胞能夠存活並經受住環境變化的考驗。生命發展史上的第三次巨變是多細胞生物的出現。
350℃的海底溫泉:來自海洋的冷水滲入地殼的裂縫。當它與熱巖漿接觸時，海水的溫度就會升高。當海水再次上升時，它與覆蓋在火山噴射通道內表面的玄武巖發生反應，然後金屬離子被註入海水中。
人生開始不壹樣了。
細胞緩慢而持續地聚集，導致生物體具有越來越多的專門功能。事實上，這些生物的細胞開始在形態上有所不同，每個細胞都承擔了維持生命和自我繁殖所必需的各種功能。不同的生命形式可能正以這種方式充斥著地球。但是，如果生命形式差異很大，那麽生物系統的基礎是相同的。每壹個生物都有壹個傳遞遺傳信息的元素和壹個根據這個信息來維持和傳宗接代的系統。如圖，從左至右，約35億至40億年前地球上出現的原始生物為單細胞生物。他們沒有核膜，也就是說，他們是赤裸的，他們的DNA完全暴露在外部環境中。
大約26億年前，生物學史上發生了壹次革命性的事件。壹些類型的疊層石(由藻類形成的層狀或圓頂狀鈣質沈積物，既能捕獲又能沈澱鈣)開始在原始光合作用系統的幫助下產生氧氣，就像今天植物中發生的壹樣。但在那之前，氧氣對生物來說仍然是有毒氣體。隨著氧氣濃度的逐漸增加，只有那些經受住了氧氣存在考驗的生命形式，才能在壹次自然選擇後存活下來。654.38+06億年前，地球上終於出現了具有真正核膜的細胞生物，隨後多細胞生物也隨之出現。
7億年前，經過30億年的漫長進化，生命形式已經長到可以用肉眼觀察。
攜帶生命種子的天體碎片是壹顆襲擊地球的小行星，將最初的生命形式帶到了地球。RNA是壹種分子，它由核糖和磷酸分子的交替單元組成，這些單元通過基質相互連接形成長鏈。DNA有兩條螺旋鏈，每壹條都類似於RNA。RNA的糖成分是核糖，DNA的糖成分是脫氧核糖。海洋底部的生命可能就是這樣形成的:氨基酸聚集在蛋白質中，而蛋白質創造了RNA，然後是DNA和原始細胞。350℃的海底溫泉:來自海洋的冷水滲入地殼的裂縫。當它與熱巖漿接觸時，海水的溫度就會升高。當海水再次上升時，它與覆蓋在火山噴射通道內表面的玄武巖發生反應，然後金屬離子被註入海水中。