生命的起源
1、生命的起源与进化
(1)、 代表论文：AProductionofAminoAcidsUnderPossiblePrimitiveEarthConditions
(2)、(b)推动了一系列的生化循环(如卡尔文循环等)和元素重组；
(3)、 Deamer,D.W.&Barchfeld,G.L.J.Mol.Evol.18,203–206(1982).
(4)、因此，生命的起源是从能量转化到信息化的过程中实现的，在这个过程中产生了记录生命过程的遗传密码子。
(5)、之所以这么说，是因为多项研究表明，生命的基本化学物质需要来自太阳的紫外线辐射才能形成，而且含水的环境必须是高度浓缩的，有时候甚至要完全干燥。在实验室开展的实验中，通过小心加热简单的碳基化学物质，把它们暴露在紫外线辐射中，并间歇性地将它们烘干，Sutherland等科学家已经能生成DNA、蛋白质和细胞的其他关键组分。化学家还无法在模拟海水的环境下合成这么多不同的生物分子。
(6)、就是因为有了这三要素，地球诞生之初的数亿年里，发生了地震、火山爆发、连续不断的下雨等自然现象，让地球上的无机物，转变成了有机物，这也是地球上的低级体的生命之源。
(7)、随着时间的推演，微球会增大，还有分裂成更多的小斑点。这种分裂还远远称不上是生命繁殖，因为其过程中缺失了最重要的DNA参与的遗传过程。但这些实验证明无机分子和简单的有机分子完全可以在适宜的环境中组成生命体需要的复杂构件。
(8)、细胞是充满水溶液的小泡，意味着水溶液是被一个薄膜包起来。那么问题来了，世界上第一批细胞膜是怎么产生的？如果没有薄膜，地球将只有无尽的海洋和被稀释的生命元素。有了薄膜的存在，所有生命元素才有了组合在一起的可能，之后的自我复制和繁衍才得以诞生。
(9)、但是，最近的研究指出，ATP在生命的信息起源中扮演了重要角色(ATP中心假说)：
(10)、Sutherland反驳道，RNA、蛋白质等等形成后，演化就会开始，原微生物就能找到新的方式来生成这些分子并让它们自我维持。
(11)、相比之下，模拟地表情况的化学实验已经合成出核酸、蛋白质和脂质的构成单元。“深海热液喷口假说并不包括这些合成。简单说是因为这个实验还没有做，而且可能做不出来。”Catling说。
(12)、在不久之后，一些关键的线索出现了。1978年，SidneyAltman首次发现RNA在一种催化反应中是必需的。1982年，Thomas Cech首次证明RNA分子本身可以起到催化作用。Cech把一个未经处理的RNA分子放入没有蛋白质的试管中后，它开始了自我剪接。也就是说，RNA分子可以将自身切成碎片，并将遗传上重要的RNA片段重新连接在一起。目前，已知的RNA酶(也叫核酶)已有百种。Altman和Cech也因此被授予1989年诺贝尔化学奖。
(13)、火星的关注度最高，因为有清晰的证据表明，火星表面曾有液态水。NASA“毅力号”火星车的着陆点是杰泽罗陨击坑，这么选择的一部分原因那里曾是一个湖泊，可能发生过Sutherland研究的化学过程。2018年，在Catling牵头的向NASA的汇报中，Sutherland帮助撰写了文稿，概括了前生命化学的研究结果，并对“毅力号”的探索位置给出了建议。“我们向他们介绍了前生命化学，并指出杰泽罗陨击坑是这种化学最有可能发生的位置，而他们最后也确实选择了这里。”Sutherland说。
(14)、生命的起源要追溯到与生命有关的元素和化学分子的起源。因而，生命的起源过程应从宇宙形成之初开始谈起。生命的构成元素，如碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙、铁等，都是来自138亿年前大爆炸之后的演化。
(15)、原始的海洋就像一盆稀薄的热汤，其中所含的有机物，不断的相互作用，经过及其漫长的岁月，逐渐形成了原始生命。
(16)、Prebioticaminoacidsbindtoandstabilizeprebioticfattyacidmembranes
(17)、其他研究指向了另一个元素：光。光可能也是生命起源的一个关键部分。这是麻省总医院的合成生物学家JackSzostak的团队得出的一个结论，该团队研究的是“原细胞”(protocell)，这种简易版细胞只含有少量化学物质，但可以自己生长、竞争、复制。如果这些原细胞暴露在与陆地相似的条件下，就会表现出与生命更相似的行为。Adamala参与的一项研究发现，原细胞能利用来自光的能量，以简单的繁殖形式分裂无独有偶，目前也就职于MRC分子生物学实验室的ClaudiaBonfio和她的同事在2017年证明了紫外线辐射能促进铁硫簇的合成而这对许多蛋白质都至关重要，包括电子传递链中的蛋白质，电子传递链能通过驱使能量储存分子ATP的合成，帮助为所有活细胞供能。铁硫簇遇到水就会断开，但Bonfio的团队发现，如果这些铁硫簇被3-12个氨基酸长的简单多肽包裹，它们就会更加稳定。
(18)、它们没有多少路需要走，只需要在空中跳来跳去，于是它们的前肢进化成了像降落伞一样的结构，降落伞长出了羽毛后，就成为了最初的鸟类。在恐龙灭绝之后，地球成为了另外一种生物的天下，虽然爬行动物是它们的祖先，但是彼此之间有诸多不同，最大的区别在于生育方式上，后者绝大多数情况下在体内孕育下一代，用母乳哺育幼儿，而不是像爬行类一样将蛋下在外界，然后再进行孵化。
(19)、 26亿年前大氧化事件(GOE)后，大气中氧气的逐步上升有效地从海洋中去除了数十亿吨可溶性亚铁，可溶性铁变得稀缺，细胞间对铁的竞争开始加剧。单纯的矿物来源已经无法支撑生命，因此对铁的获取方式重新集中在生物来源上。通过感染、捕食和内共生等其他生命形式的行为来获取铁，而且随着时间的推移，三种行为相互演变，例如，最初的剥削性感染可能会变成相互共生。
(20)、生命是如何起源的？这是个非常大非常大的问题。大部分科学家相信，生命的基础构件在距今大约35亿年前首次聚合在一起，在偶然的碰撞中，首个原始细胞出现了，地球生命出现了。
2、生命的起源
(1)、地面生活虽然比海洋里有意思一些，但是又有了更多的危险和挑战骂他们不断的成长、进化。成为了我们耳熟能详的恐龙了，在远古的爬行动物里有很多爬行动物，尤其是食草类的动物长到30~40英尺都是很正常的，它们的腿就像柱子一样粗。
(2)、 自然发生说又称“自生论”或“无生源论”，认为生物可以随时由非生物产生，或者由另一些截然不同的物体产生。如中国古代所谓“肉腐出虫，鱼枯生蠹”、亚里士多德说的“……有些鱼由淤泥及砂砾发育而成”。中世纪有人认为树叶落入水中变成鱼，落在地上则变成鸟等。
(3)、我们的地球每天接收数吨来自地外的宇宙物质，大部分进入大气层后化为灰烬，但是大的陨石会冲进大气层砸到地球上。科学家已经在一些碳质球粒状陨石中发现有丰富的生命物质，其中就有氨基酸。
(4)、目前，我们已经对生命起源和早期进化的大致时间轴有了一定了解。主流学说认为，地球被认为在大约45亿年前形成，而生命很有可能起源于地球最后的主要增长阶段(约40亿年前)和最早的已知化学化石形成(约38亿年前)之间的2亿年中。
(5)、人类进化起源于森林古猿，从灵长类经过漫长的进化过程一步一步发展而来。经历了猿人类、原始人类、智人类、现代人类四个阶段。因现今考古学的发展，史前文明被逐步否定，考古学已经有大部分进化中的古人猿化石。
(6)、这些低分子借助海底火山所提供的热能进行结合，形成蛋白质、碳水化合物、核酸等复杂的高分子有机物。
(7)、资料表明，前期生物阶段的化学演化并不局限于地球，在宇宙空间中广泛存在着化学演化和产物，如氨基酸、嘌呤等形成于星际尘埃或者星云之中，接着在行星表明的一定条件下产生了像多肽、多聚核苷酸等生物高分子。最终在地球上演化成了最原始的生物系统，即具有原始细胞结构的生命。
(8)、地球上最初是没有生命的，在当时剧烈变化的地球环境下，一些无机物经过复杂的化学变化过程后，形成了一些简单的有机物。
(9)、 哪怕对“地球生命的种子来自太空”的观点存而不议，地球生命要进化，要在45亿年里进化出人类，基因突变也需要有较快的速度才成;而基因突变的主要诱因是宇宙针线;没有了宇宙射线，生命虽然也能进化，但可能要缓慢得多。
(10)、有一种生命起源场景假设生命源自能喷涌碱水的海底喷口，类似于大西洋里“失落之城”(LostCity)的构造。来源：D.KelleyandM.Elend/UniversityofWashington
(11)、藿烷类化合物(Hopanoids)就属于这样一类有机物。每个藿烷都有一个独特的骨架，藿烷类化合物在稳定保护性的细胞膜方面发挥着重要作用，这类物质可能是所有分子生物标记物中最具说服力的之一。
(12)、这里的观点是，每次出现湿循环，较弱的分子或是那些无法与他者结合来保护自己的分子，就会被摧毁。Bonfio和她的团队在今年的一项研究中证明了这一点他们尝试将简单的脂肪酸转换成类似现代细胞膜中发现的复杂脂质。研究团队制作了脂质混合物，并发现简单的脂质会被水摧毁，而更大更复杂的脂质会集聚起来。“到了一定时候，这些脂质会多到可以形成膜。”她说。换言之，可能存在一个黄金水量：不会多到生物分子被太快摧毁，也不会少到没有任何改变发生。
(13)、化学起源说是被很多学者接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。
(14)、创造论的质疑者认为神造说的根源是类比于人的制造能力，以及对概率论的错误应用。比如某宗教徒用手表自我形成的概率为零必然有造表者来证明人是被创造的。
(15)、 Wołos,A.etal.Science369,eaaw1955(2020).
(16)、为此，本人“地外天使”只能将最新的突破性研究成果，用简单图表来说明一下生命的起源从哪里来与开始和形成的基本演化框架。植物形成的基本框架是：海洋中衍生的单细胞群体→单细胞聚集同体共生形成的多细胞初级生物体→海洋中的原生物→静态环境生存的原生物→自养光合作用形成的叶绿体和功能完善→藻类初植物→简单植物→草类植物→花类植物→种子类植物→现代大型植物。
(17)、Sutherland更倾向于陨石撞击坑，这个坑受到太阳和撞击残余能量的加热，多条水流从斜坡面流下，最终在坑底汇合。这可能是个复杂的3D环境，有矿物表面作为催化剂，碳基化学物质可能经历了水解和太阳烘干的循环。“你可以相对自信地说，这必须发生在地表，而不是在海洋中或地壳下10公里的地方。”Sutherland说，“然后我们还需要磷酸盐、铁。铁-镍陨石很容易提供这些物质。”撞击理论还有一大优势：陨石撞击震动了大气，产生了氰化物，Sutherland说。
(18)、支持这一观点的一个重要分子证据就是细胞色素(一类以铁卟啉或血红素为辅基的电子传递蛋白)，这是一个存在于几乎所有生物之中的电子载体，而血红素可能就是从光合色素——叶绿素衍生而来的(现存生物中两者生物合成途径亦十分相似)，只是叶绿素含有镁卟啉环，它可能由卟啉环与长链脂肪酸(可能来自膜)加合而成。
(19)、奥巴林等人认为，团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象。例如，团聚体具有类似于膜那样的边界，其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物，还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应，反应的产物也能从团聚体中释放出去。
(20)、 代表论文：2-Methyhopanoidsasbiomarkersforcyanobacterialoxygenicphotosynthesis
3、生命的起源油画
(1)、与此同时，许多研究人员也表达了对Russell的热液喷口说的质疑，指出其缺少实验依据。
(2)、如果Sutherland的这类实验确实能指明生命是如何在地球上出现的，它们也有助于探索生命在宇宙其他地方的起源。
(3)、十几年前，JimCarrey主演过一部喜剧电影《冒牌天神》(BruceAlmighty)。在剧中，不停抱怨命运不公的主角布鲁斯突然被允许做一天无所不能的“上帝”，负责管理整个世界的运行。很快，布鲁斯就被写着所有人愿望的便利贴淹没了。
(4)、但如今有许多科学家指出，这种假说存在一个根本性问题：构成生命的基础分子会在水中分解。因为无论是蛋白质还是DNA和RNA这类核酸，它们的连接都很脆弱。蛋白质由氨基酸链组成，核酸由核苷酸链组成。如果将这些链放入水中，水会攻击并最终破坏这些连接。在碳化学中，“水就是敌人，必须严格回避，”已故生物化学家RobertShapiro在他1986年的《起源》(Origins)一书中写道。这本书就批判了原始海洋论的假说
(5)、令人惊奇的是，经过几个星期后，米勒实验器皿中的液体就开始显得浑浊。他发现液体中生成了多种复杂的分子，其中包括在构成生命体中起到关键作用的氨基酸分子(Amino-Acids)。
(6)、而哪些初等的生物也不再将好奇心局限在海洋里面，它们进化出了可以爬行的四肢，让陆地的生活也变得得心应手，于是它们浮出了水面。
(7)、 Bonfio,C.etal.NatureChem.9,1229–1234(2017).
(8)、米勒实验还将模拟环境改换成了太空。NASA的研究人员曾经选取了和米勒一样的原料：水、氨气、氢气和甲烷，而将闪电替换成紫外线照射。实验中，这些原料以冰混合物的形式存在，正如很多彗星和小行星上的情景。紫外线照射是为了模拟新生恒星周围的空间环境。在经过一段时间的照射之后，冰混合物表面也形成了复杂有机分子构成液滴。研究人员虽然未在液滴中发现氨基酸或蛋白质，但这样的实验至少证明了化学-生命演化的某些步骤是可以在太空中实现的。
(9)、化学起源学说认为：原始地球的温度很高，地面环境与现在完全不同：天空中赤日炎炎、电闪雷鸣，地面上火山喷发、熔岩横流；从火山中喷出的气体，如水蒸气、氨、甲烷等构成了原始的大气层，与现在的大气成分明显不同的是原始大气中没有游离的氧。
(10)、现代科学研究表明，在已发现的星球上，自然状况下是没有保存生命的条件的，因为没有氧气，温度接近绝对零度，又充满具有强大杀伤力的紫外线、X射线和宇宙射线等，因此任何“生命胚体”是不可能保存的。这个假说实际上把生命起源的问题推到了无边无际的宇宙中去了，同时这个假说对于“宇宙中的生命又是怎样起源”的问题，仍是无法解释的。
(11)、“毅力号”抵达火星还要两个月左右。几年之后，才能通过尚未命名的未来任务，把在火星采集到的样本带回地球。因此，火星上现在是否有生命或几十亿年前是否有过生命的答案，还要很久才能揭开。但即使没有，它也能揭示前生命化学的痕迹。
(12)、17世纪中叶，意大利医生雷迪用实验的方法，发现了苍蝇等生物并不是自然生成的，而是由亲代产卵所生，从而否定了自生论，建立了生源论，认为一切生物皆来自同类生物。但自生论者仍坚持原来的观点，认为苍蝇虽不能自然产生，但微生物等简单生物可以自然发生。直到1864年，法国化学家、微生物学家巴斯德的著名无菌浸液实验和鹅颈瓶实验成果问世，证实了微生物也不能自然产生的观点以后，才彻底否定了自生论，确立了生源论。但是，地球上最初的生命来自何方呢？这个问题使人联想起鸡和蛋相争的那个老掉牙的笑话。自生论与生源论同样是一个先有鸡后有蛋还是先有蛋后有鸡的问题。
(13)、 Miller-Urey实验装置简单示意图。|图片来源：Wikicommons
(14)、 全球海底热液活动区的大致分布图。|图片来源：Wikicommons
(15)、原始大气在高温、紫外线以及雷电等自然条件的长期作用下，形成了许多简单的有机物，随着地球温度的逐渐降低，原始大气中的水蒸气凝结成雨降落到地面上，这些有机物随着雨水进入湖泊和河流，最终汇集到原始的海洋中。
(16)、Deamer在现代火山温泉开展了多项实验来验证他的想法。2018年，他的团队证明了囊泡能在温泉中形成甚至还能包裹核酸——但它们无法在海水中形成。2019年的一项后续研究发现，当得到的囊泡干燥后，核苷酸会连接成类似RNA的链
(17)、他们认为这种推理的根本错误在于他不懂得自然界普遍存在的自组织现象(如雪花、沙丘在一定条件下自动形成某种规则的形状，这显然不是被某高级主体有意制造的，而且也不能用概率论来推断)。生命体的最根本特征是自组织的，不是被制造的。
(18)、根据地质学家研究，化学起源说中所模拟的原始生命产生的环境，只是一种臆测，所有合成生命化学过程的假设，只是在某种特定条件下产生的偶然现象，没有必然性。它面临的宇宙空间存在有机分子的事实，使它在近期内难于走出困境。当然，我们现在也不能去盲目相信宇宙生命假说。说地球上的生命来自宇宙，也需要找出更确切证据。再说，宇宙中严酷的环境，大气层的高温摩擦，又都使我们难以相信它具备能产生生命的条件。
(19)、“这种干湿循环无处不在，”如今就职于加州大学圣克鲁兹分校的Deamer说，“就和雨水从湿润的岩石上蒸发一样简单。”但是当它们应用到脂质一类的生物化学物质上时，他说，就会发生神奇的事。
(20)、 Miller,S.L.Science117,528–529(1953).
4、生命的起源是从简单到复杂从低级到高级从水生到陆生
(1)、一种可能的情况是，火星只迈出了形成生命的最初几个化学步骤，但没有一直发展下去。如果这样的话，我们找到的可能不是生命的化石，而是生命前化石。
(2)、在2008年的一项研究中，Deamer和他的团队将核苷酸和脂质与水混合，再让它们经历干湿循环。当脂质形成层状物时，核苷酸连接成了类似RNA的链——如果没有额外帮助，这种反应在水中是无法完成的
(3)、“水是生命之源”，这是有凭有据的。我们都知道细胞是生命的基本组成部分。那什么是细胞？细胞就是充满水溶液的小泡。许多分子是因为在水中才能重新组合的。有水才有各种化学反应。
(4)、第三个阶段，有机的大分子演化到原始单细胞生命的过程。一个原始单细胞，外面有个膜包裹，里面有遗传物质，进行新陈代谢的交换。所以生命起源的过程可以简单地分成上述三个阶段。
(5)、今天，科学家们已经有了对细胞膜形成的推导。地球上第一个生命形式的诞生过程，就在今晚播出的《被点亮的星球》第4集中揭晓。所有生命的共同祖先——细胞“LUCA”等着你去拜见它！
(6)、 代表论文：ClusteringofSuspension-FeedingMacrobenthosNearAbyssalHydrothermalVentsatOceanicSpreadingCenters
(7)、https://www.pnas.org/content/early/2019/08/06/1900275116
(8)、20世纪七八十年代，科学家在不见天日的深海海底，发现了充满生命的“黑烟囱”生态系统。这里富含矿物质的流体与炽热的火山地壳相互作用，形成喷口。这些喷口喷出的热流接触冰冷的海水时，会产生矿物沉淀，就好像冒着黑烟的大烟囱。在化学能的推动下，生命在这种不见阳光、远离地球表面的地方蓬勃发展。
(9)、要解释生命的起源，非常关键的一环，是要解释细胞的起源。原始细胞分为三大部分：一是负责信息存储的RNA，二是负责日常运作的蛋白质，三是负责把所有生命要素归拢在一起的细胞膜。