為什么要探索生命的起源？

地球上的生命起源是科學界最大的謎團之一。盡管科學家提出了各種各樣的可能答案，但這些都沒有得到證實。

這個謎題之所以如此困難，原因之一是，生命誕生在很久很久以前，那時，這顆星球的地表條件可能與現在截然不同，這使得我們現在的任何推測都存在不確定性。

或許有人會問：我們為什么要為如此困難的問題煩惱？

事實上，這不僅是關乎好奇心的問題，也是關乎人類身份認知的問題。當我們思考這些問題時，實際上是在了解我們自己。人類無法僅滿足于簡單的衣食住行，我們還想要知道我們是誰、從哪來、要到哪去，我們在宇宙中是否孤獨，以及生命在宇宙中是極其罕見還是普遍存在等問題。

地球生命是從何時開始的？

大約 45 億年前，當地球形成時，它還是一個貧瘠的巖石球，頻繁遭受隕石的撞擊，并布滿了噴發的火山。科學家認為，大約在 43 億年前，地球可能就已經發展出了適合生命生存的條件。然而，已知最古老的化石只有 37 億年的歷史。在這 6 億年的空白期里，生命可能反復出現過，只是被小行星和彗星等災難性碰撞抹滅了。

這些早期事件的細節并沒有在最古老的地球巖石中很好地保存下來。一些線索來自最古老的鋯石，這是在巖漿中形成的礦物。科學家在 41 億年前的一個鋯石樣本中，發現了碳的一種形式的痕跡。盡管已知碳是生物體內的一種重要元素，但我們并沒有足夠的證據證明，生命在那時就已經存在。

地球生命的成分是什么 ?

除了確定生命起源的確切時間，地球生命的 " 配方 " 也同樣令人著迷。假如我們要創造一個簡單的、自持的、自復制的機器，零件清單里應該包括些什么呢？

大自然在 30 多億年前開啟了這一過程，造就了我們今天所看到的多樣繁雜的生命。但如果湊近了仔細觀察，你會發現，每種生物都是由相同的基本成分構成的，它們是由碳、氫、氧、氮、磷等重要元素，構成的蛋白質、脂肪、糖和核酸。這四種成分，加上其他一些物質，如維生素和礦物質，是地球上生命的基礎。

當然，這就引出了一個問題：在沒有任何生物制造它們的情況下，這些分子是如何形成的？

這是另一個一直困擾著科學家的謎題，它甚至還催生了一個新的科學領域，名為 "前生命化學" 或 "非生物化學"。這一領域研究的是生命起源之前的化學，它不僅試圖制造出可以用來組裝第一批生物的成分，而且還試圖解釋第一批生物的自組裝。

地球生命是從何處開始的？

目前，較為主流的觀點有，生命可能起源于陸地和海洋的火山活躍的熱液環境中。

我們知道，一些微生物可以在滾燙、高酸性的溫泉環境中茂盛繁殖。在如今在冰島、挪威和美國黃石國家公園，都能看到這樣的溫泉。

在深海的熱液噴口也是如此。這些煙囪狀的噴口形成于海水與海底巖漿接觸的地方，產生了過熱的熱流柱。一些科學家通過觀察生活在這些熱流柱附近的微生物，認為這些地點是可能地球上第一批生命形式的發源地。

在西南太平洋勞海盆的火山的熱液噴口涌出的富含礦物質的水。生活在這些熱流柱附近的微生物使得一些科學家認為，這樣的地方可能是地球上第一批生命形式的發源地。（圖 /U.S. Geological Survey/Schmidt Ocean Institute Virtual Vents）

有機分子也可能在一些特定類型的黏土礦物中形成，這些黏土礦物為保護和保存有機分子提供了有利條件。這樣的事件可能發生在地球的早期歷史，也可能發生在彗星和小行星的碰撞中。這意味著同樣的過程也可能發生在宇宙的其他星球上，播撒下了生命的種子。

生命起源有哪些主要理論？

關于生命是如何在地球上出現的，存在幾種理論。這包括：

生命從原始的湯中誕生

1953 年，斯坦利 · 米勒（Stanley Miller）與諾貝爾化學獎得主哈羅德 · 尤里（Harold Urey）進行過一個著名的實驗，他們的實驗結果探索了生命形成于原始湯的想法。

米勒和尤里將氨、甲烷和水蒸氣注入一個封閉的玻璃容器中，以模擬當時被認為是地球早期大氣的環境。然后，他們向容器中接通電火花，以模擬閃電。他們發現，這很快就導致了氨基酸，也就是蛋白質的組成部分的形成。米勒和尤里意識到，這個過程可能為產生生命所需的分子鋪平了道路。

科學家們現在認為，地球早期大氣的化學組成與米勒和尤里所認為的并不完全相同。

由彗星或流星播下的種子

有科學家認為，生命的一些重要分子可能是在地球之外產生的。他們認為這些成分來自隕石或彗星。有研究表明，當許多隕石在太陽系早期形成時，復雜的有機化合物很容易在那樣的條件下產生。那些隕石可以將分子種子運送到地球。1969 年，墜落在澳大利亞的默奇森隕石就含有數十種不同的氨基酸，而氨基酸正是構成生命的基本要素。

此外，2001 年的一項實驗表明，彗星也可能為一些分子提供了通往地球的順風車。一項研究通過證明氨基酸可以在彗星與地球的劇烈碰撞中存活下來，支持了生命原料來自太空的觀點。

2019 年一項研究稱，在南非巴伯頓的有著 33 億年歷史的沉積物中，發現了地外有機物。研究人員認為，微隕星可能是這些物質的來源。今年年初，科學家通過分析由日本隼鳥 2 號從小行星 " 龍宮 " 帶回地球的樣本，發現了已超過 20 種不同類型的氨基酸。

生命起源研究的未來

現在，只要具備足夠的專業知識和實驗條件，我們就幾乎可以在實驗室里的模擬前生命環境下合成任何有機分子。然而，現代細胞的分子成分雖然可以在實驗室中形成，但這并不能告訴我們，哪些是生命起源的必要成分，以及它們是否存在于前生命時代。

盡管在化學、分子生物學、地球科學、行星科學、天文學和地外生命搜尋方面，科學家已經取得了長足的進展。但對于生命起源前的化學物質如何在原始地球上組裝成穩定的、自復制的細胞的全面理解，目前仍然難以做到。因此，關于生命的起源之謎，仍存在大量不確定性。

但隨著這些領域的前沿科學的迅速發展，我們將不斷迎來各種令人興奮和驚訝的發現。