
本文最初發表在對話。該出版物將文章貢獻給了現場科學的專家聲音:專家和見解。
從最早的時候,哲學家和科學家都試圖了解動畫與無生命的物質之間的關係。但是生活的起源仍然是要解決的主要科學謎語之一。
我們所知道的生命的基礎本質上由四組化學物質組成:蛋白質,核酸,脂質(脂肪)和碳水化合物。發現的可能性非常興奮彗星上的氨基酸(蛋白質成分)或遙遠的行星,因為某些科學家認為地球上的生命或至少其構建塊最初可能是來自外太空並由隕石沉積。
但是現在有廣泛的例子說明地球上的自然過程如何將簡單分子轉換為這些構建塊。科學家在實驗室證明瞭如何製作氨基酸,簡單的糖,脂質,甚至核苷酸- DNA的基本單元 - 來自非常簡單的化學物質,在早期地球上可能存在的條件下。當化學燉肉變成生物體時,仍然可以看出它們的重點。第一批生命形式是如何活著的?
雖然關於生活的定義,人們普遍認為,所有生命都需要形成可持續的細胞,並且細胞必須能夠繁殖。在人類細胞中,這是使用化學DNA的鏈完成的。當細胞分裂時,它們將DNA用作如何製造新細胞的藍圖。
但是細胞分裂並不總是產生DNA的確切副本。通常,這種複制錯誤或突變是不利的,並且可以丟棄細胞。但是有時突變在當前環境中賦予細胞(或生物體)的好處或優勢。在這種情況下,我們說它是“選擇的”,這意味著它繁衍並倍增其他細胞的損害。
全都在化學中
但是,第一個細胞是如何出現的?生活系統是化學基礎的,因此必須遵守科學定律。生命似乎只是一系列化學反應 - 我們現在了解這些反應如何在分子水平上起作用。因此,這肯定應該告訴我們生活是如何產生的?
在各種基本條件下,已經觀察到這些簡單的生物分子轉化為更複雜的生物分子。例如,脂肪酸(一種脂質建築塊分子)自然地將脂肪酸聚集成膜狀結構,稱為囊泡,甚至經歷了類似於細胞分裂和復制的化學過程。在自我維持條件下製作簡單複制系統也已經顯示出來對於簡單的核苷酸(DNA的片段)和肽(蛋白質的片段)。
創建訂單
真正的問題在於理解這種化學物質的“機械”如何共同產生生命。將無生命的化學活動轉化為有組織的生物代謝的流域非常難以識別,這是“原始湯”中缺少的關鍵要素。
早期生活形式必須與我們今天所看到的相似的假設可能阻止我們回答這個問題。可能有許多失敗的先驅與當今的生活幾乎沒有相似之處。有人猜測,原始起點甚至可能是基於碳(當今所有生活中心的物質)以外的其他元素。一些研究人員認為,生命最初可能在水以外的液體中進化。這些替代方案令人著迷,但是很難找到研究它們的起點,因為它們是如此陌生。
不平衡
將生活與無生命問題區分開來的關鍵特徵是其對組織的依賴。分子必須以特定的方式排列並根據詳細模式進行複制。但是整個宇宙的自然傾向是平衡狀態或平衡狀態 - 一切都分佈而成,沒有命令。保持有序結構意味著生命不斷平衡,這需要能量,生物必須從周圍的環境中提取。
生物這樣做的一種方法是引起分子的運動,甚至是亞原子顆粒的運動,然後可以為細胞產生能量。例如,生活在海底水熱通風孔中的生物從質子的轉移通過細胞膜。
生活系統通過將自我複制的能力與從周圍環境中提取能量的能力相結合,以保持其“不平衡”狀態。要發現生活的起源,我們需要了解這些屬性如何組合形成可持續單位。
一些科學家正在採用自上而下的方法,試圖通過刪除活細胞的位來確定維持生命所需的最低結構來回答這個問題。其他人正在接近它從自下而上通過將構件組合在原始容器中,以模仿簡單的單元格。
儘管兩種方法都可能是啟發性的,但從化學到生命(反之亦然)的精確過渡時刻仍然逃避了我們。但是缺乏發現本身令人著迷 - 它證實創造生命是困難的,需要不再自然存在的條件。這一領域的突破不僅會告訴我們生活的要求,而且還會告訴我們其出現的情況。
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