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神秘的量子生命:揭开生命起源的不确定性

时间:2024-01-18 百科知识 版权反馈
【摘要】:生命不是偶然的假设现在要制造“原始汤”——将全世界所有烧糊的锅底中全部的焦糊都刮下来,然后将这些数以兆计的复杂有机分子溶解在像海一样多的水中。当然,生命并非起始于鸡或蛋。用他的话说,随机化学过程创造出生命的概率,就像龙卷风吹过垃圾场,然后纯属意外地造出了一架大型客机。他的话生动形象地说明,我们今天所知的细胞生命体太过复杂有序,不可能起源于纯粹的偶然:在此之前一定有更简单的自复制体。

神秘的量子生命:揭开生命起源的不确定性

生命不是偶然的

假设现在要制造“原始汤”——将全世界所有烧糊的锅底中全部的焦糊都刮下来,然后将这些数以兆计的复杂有机分子溶解在像海一样多的水中。再在其中加入一些格陵兰的泥火山作为能量的来源,或许再加些闪电火花,然后搅拌。你觉得在你创造出生命之前,你需要将这“锅”汤搅拌多长时间?100万年?1亿年?还是1 000亿年?

即使是最简单的生命体,也像这些化学焦糊一样,极其复杂。但与焦糊不同的是,生命体高度有序。用焦糊作为创造有序生命的起始原料,其问题在于,原始地球上的随机热动力,倾向于破坏秩序而非创造秩序,就像我们在第1章中讨论过的类似台球的分子运动一样。你可以将一只鸡放在盛水的锅里,加热搅拌,熬出鸡汤。但从没有人可以向锅里倒入一罐鸡汤,然后造出一只鸡。(www.xing528.com)

当然,生命并非起始于鸡或蛋。目前已知最基本的自复制生物是细菌,它比任何鸟类都要简单得多。[78]其中最简单的细菌是支原体克雷格·文特尔的生命合成实验合成的就是这种细菌),但即使是支原体也是极其复杂的生命形式。支原体的基因组包含近500个基因,可以制造出种类大致相当的高度复杂的蛋白质。这些蛋白质可以作为酶类,也可以参与构成脂类、糖类、DNA、RNA、细胞膜、染色体及约1 000种不同的其他结构,每种结构都要比家用汽车的引擎更复杂。实际上,支原体只不过是细菌中的“小弟”,因为它不能独立存活,必须从宿主那里获得许多自己需要的生物分子:支原体是一种寄生菌,无法独立在任何真实的“原始汤”中存活下来。更合适的候选人应该是另一种单细胞生物——蓝藻。蓝藻能进行光合作用,合成自身所需的所有生物分子。还记得吗?格陵兰岛上拥有37亿年历史的伊苏古岩中13C的含量很低。如果蓝藻曾出现在早期的地球上,那么它们可能就是造成伊苏古岩中13C水平低的原因。不过,蓝藻比支原体还要复杂得多,其基因组编码了近2 000个基因。你得搅拌多长时间的“原始汤”,才能创造出一个蓝藻呢?

最先使用“宇宙大爆炸”(Big Bang)一词的英国天文学家弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)爵士终其一生都在探索生命的起源问题。用他的话说,随机化学过程创造出生命的概率,就像龙卷风吹过垃圾场,然后纯属意外地造出了一架大型客机。他的话生动形象地说明,我们今天所知的细胞生命体太过复杂有序,不可能起源于纯粹的偶然:在此之前一定有更简单的自复制体。

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