地球生命的神秘起源 - 卢卡 · 赖特

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几十亿年前，简单有机化合物组成了可以进行生长繁衍的复杂化合物。然而，当时的地球上布满活火山，生存环境极其恶劣，寸草不生。那么，生命起源于何时何地呢？卢卡·赖特致力于研究生命的起源，并将揭示地球上浩如烟海的生物多样性的演化过程。

课程教授：卢卡·西姆斯·赖特
动画制作：尼克·希尔迪奇

几十亿年前，在年轻的地球上，

简单的有机化合物
形成了复杂的化合物，

进而可以发育和繁衍。

它们是地球上出现的第一批生命，

从那时起，这些生命逐渐进化出
今天栖息在地球上的

数十亿个物种。

以今天的标准而言，
彼时的地球环境

几乎不适宜任何生物的生存。

地球上布满了活火山，

空气条件极其恶劣。

那么，生物是何时出现的呢？

要想弄清生命的起源，

就必须明白所有生命形式所必须的
基本生存条件。

它们是一些生命必不可少的
元素和化合物，

包括氢、甲烷、氮、
二氧化碳、磷酸盐以及氨。

为了混合这些物质，
并使之发生化学反应，

我们需要一种液体溶剂：水。

为了进行发育繁衍，

所有生命都需要能量源。

生命形式分为两大类：

一类为自养生物，例如植物，
它们能自行产生能量，

另一类为异养生物，例如动物，
它们通过消耗其他生物产生能量。

当然，地球上出现的第一个生物
没有其他生物可以消耗，

它必定是自养生物，

依靠太阳能或化学梯度
产生能量。

那么，哪里符合这样的标准呢？

陆地和海洋表面

有利于接受阳光。

然而在生命初始期，
过强的紫外线辐射

将威胁到生命的存活。

有一种场景，既能
保护生命不受紫外线伤害

又能提供替换的能量源：

那就是遍布于海床上的海底热泉，

覆盖于几千公里深的海水和
伸手不见五指的漆黑之中。

海底热泉是由海水渗透进
地壳表面产生的裂痕中

与滚烫的岩浆混合后

以极高的温度喷涌而出产生的，

并带出丰富的矿物质和简单化合物。

在海底热泉陡峭的化学梯度中

聚集着大量的能量。

另一个证据也指向海底热泉：

即，最近普适共同祖先，
简称 LUCA。

这并非初始生命形式，
而是人类能追溯到的生命最早形态。

我们不知道它长什么样——

也没人见过化石，
更不存在活着的生物——

实际上，科学家们从现存的三种
生命形式的所有物种中

找到了共存的基因。

也就是说，如果这些基因存在于
所有物种和生命形式之中，

那么它们必然继承于
一个共同的祖先。

从这些基因可以得知，最后共同祖先
生存在高温无氧的环境中，

并从化学梯度中获取能量——

海底热泉正好符合。

海底热泉拥有两种形态：

黑烟囱和白烟囱。

黑烟囱释放出富含
二氧化碳的酸性液体，

温度可高达几百摄氏度
并含有大量的硫、铁、铜等

生命必须的金属元素。

但科学家们认为黑烟囱温度过高，
不利于 LUCA 存活——

所以他们更倾向于白烟囱。

而在所有白烟囱之中，

位于大西洋中脊
素有“失落之城”之称的

那儿的一处海底热泉呼声最高。

这里的海水呈强碱性
二氧化碳含量低，

但甲烷含量高
温度也更适合生存。

附近的黑烟囱可能贡献了
必要的二氧化碳，

使生命得以萌发并演化，

所有的元素汇集后，
世界上第一个生物诞生了，

并演变成如今地球上
无与伦比的生物多样性。