地球上生命起源有过哪些观点呢?
对生命起源的探索
上个世纪,在生物学上已有两项最伟大的发现:“细胞学说”和“进化论”。前者揭示了所有生物都是由细胞组成;后者则指出地球上的生命由简单的生物缓慢地发展为复杂的生物。它告诉人们:所有的生物都来自另外的生物,所有的细胞都来源于其他的细胞。换句话说,新的生命仅仅从旧的生命形成。那么,人类又面临这样一个新的问题:在地球早期的历史中,肯定有地球上没有生命这样一个时期,生命又是怎样来的呢?
(1)有漏洞的假说
生命的起源引起了科学家的种种猜测。1908年,瑞典科学家阿瑞尼乌斯出版了一本《塑造中的世界》,对此进行了大胆的猜测。他认为,光实际上对它所照射的任何物质都有一种很微弱的推力,如果光很强而物体很小,光的推力就会比重力大,就会使物体朝远离太阳的方向移动。
阿瑞尼乌斯认为:如果有生命的细胞被吹进远离地球表面的稀薄的大气层,它们将会被阳光的推力捕获,从而推离地球。此时,某些细菌细胞也许可以进入一种“假死”状态。在这种状态下,由于缺乏食物和水分,这些细菌细胞就可能形成一层厚厚的壁,把自己包围起来。在厚壁之内,它们能够耐得住冰冻与沸煮。阿瑞尼乌斯将这种处于“假死”状态、并带有厚壁的细胞称为“孢子”。
在光的推力作用下,孢子能够在太空飘游许多年,甚至可以飘游几百万年而不死,有朝一日,这些孢子会落在一些小行星或者某个没有空气和水的寒冷星球,这样,孢子将被迫永久地保持孢子状态,直到它很耐久的生命火花熄灭为止,或者它可以落在一个非常热的星球上,使之被烧焦致死。
但是,如果孢子落在一个温暖、有适宜的大气和由水构成的海洋的星球上,那么,孢子的壁就会自行裂开,细菌细胞便开始再度活跃起来,将一次又一次地分裂,形成许多同它自己一样的细胞。再经过一个漫长的时期,这些细胞将变得更为复杂,它们将进化成多细胞生物,最后,整个行星就会拥有数百万种生物。
为什么地球上有丰富多彩的生命?
丰富多彩的生命形式就是自然演化的结果,也就是通常说的进化论的结果。
首先,地球的大环境和小环境都适合生命的出现,对于地球生命最初如何出现的,目前还没有准确的结论,这个也不是进化论所研究的范围,进化论是研究生物演化的,不是研究生命出现的。
但是,从地球所在的大环境,也就是与太阳月球等天体的关系以及太阳自身的条件上,都是比较适合生命产生的。而在小环境上,地球的大气圈与水圈等成分和运动也都是适宜生命的出现和成长的。
有了外界的环境,才有可能出现生命,有了最初的生命,才能谈到后面的演化。
再说说演化,所谓演化就是进化论中提到的变异和选择,正是有了这两个先决条件,才最终形成了多彩的生命世界。
任何一种生物,不论是高级的人类还是低级的细菌,都具有DNA遗传物质,也都会以不同的方式繁殖后代,而后代不但继承了先代的特征,还因为变异而产生自己的特征,这是物种演化的内在原因。
而外界的环境则是促成生物多样性的外界条件。我们知道,进化论的生物主体是群体而不是个体,而一个生物群体在固定环境中的变化是很慢的,但是由于数量的增加或者环境的变化,就会造成群体的迁移。
那么迁移到新的环境中,就会对个体进行筛选,适合的留下,不适合的灭亡,而经过若干带的筛选,那么生下来的物种就会与原物种形成较大的差异。而这种差异当扩大到一定程度,就形成了不同的物种。
因此,不同的环境造就了不同的物种,而物种的不断前移也就会对后代不断进行筛选,就这样经过几十亿年的变化,才形成了今天的多样性生物界。
因此,地球生命的丰富多彩,就是这样逐渐形成的。而且这种变化依然在不断发生,在自然界中,会不断有老物种灭亡,也会有新物种产生。这是自然规律,而且放到宇宙这个更大的环境中依然适用。
依据进化论(有争议),既然生命本身就是由无机的分子的无规则运动所产生的。那么由于运动的随机性和环境本身的多样性(一年四季的温度,湿度,阳光,以及食物链中上下端的生物,太多了),产生了各种各样的生物。
动物、植物、真菌、细菌、病毒等,共同构成了丰富多彩的生命世界。
根据科学的推算,地球从诞生到现在,大约有46亿年的历史。早期的地球是炽热的,地球上的一切元素都呈气体状态,那时候是绝对不会有生命存在的。最初的生命是在地球温度下降以后,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。目前,这种关于生命起源是通过化学进化过程的说法已经为广大学者所承认,并认为这个化学进化过程可以分为下列四个阶段。
从无机小分子物质生成有机小分子物质 根据推测,生命起源的化学进化过程是在原始地球条件下开始进行的。当时,地球表面温度已经降低,但内部温度仍然很高,火山活动极为频繁,从火山内部喷出的气体,形成了原始大气。
(NH3)、水蒸气(H2O)、氢(H2),此外还有硫化氢(H2S)和氰化氢(HCN)。这些气体在大自然不断产生的宇宙射线、紫外线、闪电等的作用下,就可能自然合成氨基酸、核苷酸、单糖等一系列比较简单的有机小分子物质。后来,地球的温度进一步降低,这些有机小分子物质又随着雨水,流经湖泊和河流,最后汇集在原始海洋中。
此外,还有一些学者模拟原始地球的大气成分,在实验室里制成了另一些有机物,如嘌识、嘧啶、核糖,脱氧核糖,脂肪酸等。这些研究表明:在生命的起源中,从无机物合成有机物的化学过程,是完全可能的。
从有机小分子物质形成的有机高分子物质 蛋白质、核酸等有机高分子物质,是怎样在原始地球条件下形成的呢?有些学者认为,在原始海洋中,氨基酸、核苷酸等有机小分子物质,经过长期积累,相互作用,在适当条件下(如吸附在粘土上),通过缩合作用或聚合作用,就形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。
现在,已经有人模拟原始地球的条件,制造出了类似蛋白质和核酸的物质。虽然这些物质与现在的蛋白质和核酸相比,还有一定差别 ,并且原始地球上的蛋白质和核酸的形成过程是否如此,还不能肯定,但是,这已经为人们研究生命的起源提供了一些线索;在原始地球条件下,产生这些有机高分子的物质是可能的。
从有机高分子物质组成多分子体系 根据推测,蛋白质和核酸等有机高分子物质,在海洋里越积越多,浓度不断增加,由于种种原因(如水分的蒸发,粘土的吸附作用),这些有机高分子物质经过浓缩而分离出来,它们相互作用,凝聚成小滴。这些小滴漂浮在原始海洋中,外面包有最原始的界膜,与周围的原始海洋环境分隔开,从而构成一个独立的体系,即多分子体系。这种多分子体系已经能够与外界环境进行原始的物质交换活动了。
从多分子体系演变为原始生命 从多分子体系演变为原始生命,过是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段,它直接涉及到原始生命的发生。目前,人们还不能在实验室里验证这一过程。不过,我们可以推测,有些多分子体系经过长期不断地演变,特别是由于蛋白质和核酸这两大主要成分的相互作用,终于形成具有原始新陈代谢作用和能够进行繁殖的原始生命。
20世纪60年代初,澳大利亚国立大学的科林·格罗夫斯开始系统研究250多种已知的灵长目动物。结果发现,同一种动物往往被描述了两次以上——有时候是七次,而那位发现者还不知道自己在研究的动物在科学界早已知道。格罗夫斯花了40年时间才把这一切整理出来,那还是个比较小的群的动物,而且容易区分,总的来说也没有争议。要是有人试图对这颗行星上的大约2万种地衣、5万多种软体动物或40万种以上甲虫做类似的工作,天知道会有什么结果。
有一点是肯定的,世界上存在着大量生命,虽然实际数量只能根据推断——有时候是漫无边际的推断——来进行估计。20世纪80年代,在一次著名的实验当中,史密森学会的特里·欧文在巴拿马雨林里用杀虫剂喷洒了19棵树,然后捡起从树上掉进他网里的一切东西。在他的捕获品当中(实际上是几次捕获品,因为他按季节重复了这个实验,以确保逮住迁移的物种),有1200种甲虫。