第一个生命是什么时候出现的

时间:2023-06-07 12:09:14 学习 我要投稿

  大约在 36 亿年前,第一个有生命的细胞产生。

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  古生物学家告诉我们,大约在 36 亿年前,第一个有生命的细胞产生。 生命的起源和细胞的起源的研究不仅有生物学的意义,而且有科学的宇宙观的意义。

  细胞的起源包含三个方面;

  ①构成所有真核生物的真核细胞的起源;

  ②与生命的起源相伴随的原核细胞的起源;

  ③最新发展的三界学说,即古核细胞的起源。

  生命的起源应当追溯到与生命有关的元素及化学分子的起源。因而,生命的起源过程应当从宇宙形成之初、通过所谓的“大爆炸”产生了碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成生命的主要元素谈起。 大约在66亿年前,银河系内发生过一次大爆炸,其碎片和散漫物质经过长时间的凝集,大约在46亿年前形成了太阳系。

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  作为太阳系一员的地球也在46 亿年前形成了。接着,冰冷的星云物质释放出大量的引力势能,再转化为动能、热能,致使温度升高,加上地球内部元素的放射性热能也发生增温作用,故初期的地球呈熔融状态。高温的地球在旋转过程中其中的物质发生分异,重的元素下沉到中心凝聚为地核,较轻的物质构成地幔和地壳,逐渐出现了圈层结构。

  这个过程经过了漫长的时间,大约在38亿年前出现原始地壳,这个时间与多数月球表面的`岩石年龄一致。 生命的起源与演化是和宇宙的起源与演化密切相关的。生命的构成元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫等是来自“大爆炸”后元素的演化。

  资料表明前生物阶段的化学演化并不局限于地球,在宇宙空间中广泛地存在着化学演化的产物。在星际演化中,某些生物单分子,如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成于星际尘埃或凝聚的星云中。

  接着在行星表面的一定条件下产生了象多肽、多聚核苷酸等生物高分子。通过若干前生物演化的过渡形式最终在地球上形成了最原始的生物系统,即具有原始细胞结构的生命。

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  最早的生命痕迹可以追溯到40亿年前的冥古宙,但在地球伊始,地球如何,以及在哪里孕育出第一个生命,如何从一个死气沉沉的无机世界,变成充满的生命的有机星球,仍是一个个未解之谜。

  无论生命起源在何处,以何种方式发生,都取决于三个关键的要素。

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  首先,地球上所有已知的生命形式都需要液态水。所有的活细胞,即使是那些在沙漠生态系统中生存的细胞,大部分也都是由水构成,因此地球上的第一个细胞肯定是在水环境中产生。

  其次,生命活动需要能量。目前,生命的主要能量来源是太阳能,但在早期的地球上,闪电、小行星撞击、地球内部的热量、矿物的化学能,都有可能是生命能量的来源。

  第三,生命依赖于多种化学元素,这些元素以优美的'几何形状组合在一起,才形成基本的生物分子。

  原始汤理论

  早期地球

  二十世纪初,科学家就已经意识到这一点。于是在1924年,二十多岁的俄国化学家亚历山大·奥帕林提出了原始汤理论:在富含有机物的水域,有机分子以某种方式聚集在一起,并自发形成一个可以自我复制的化学系统,生命的种子开始萌发,生命起源于海洋的基调被奠定。

  但是理论毕竟是理论,需要实验去验证。奥帕林及其同时代的科学家,并没有在实验中实现由无机物向有机物的转变。

  直到1953年,美国芝加哥大学年轻研究员米勒和他导师尤里,设计出具有里程碑意义的实验,才敲开了生命起源的大门。

  米勒实验

  他们用装有水的玻璃烧瓶模仿地球原始海洋,用另一个装有甲烷,氨和氢的烧瓶模拟早期的大气,用试管连接烧瓶,电极模拟雷电,同时轻轻地将水煮沸,让里面的化学物质循环。

  实验开始时,水是纯净透明的,但几天后,溶液变黄,黑色残渣开始在电极附近堆积,水和简单气体反应产生大量包括氨基酸在内的有机分子。

  米勒实验最大的成功之处在于巧妙地耦合了早期地球的各种复杂特征:水汽循环、热力梯度、化学反应等,以一种看似合理的方式揭示了生命起源的过程。

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  在后续的实验中,其他科学家成功合成了其他关键的生物分子,例如形成细胞膜的脂类、高能量的糖,以及构成遗传物质的核糖,生命如何起源的问题似乎已经不成问题。

  然而,米勒所创造的构成生命的分子模块仅仅是漫漫生命之路的第一步,它们需要连接形成构成蛋白质的肽链,需要链接成RNA,这些大分子容易在宇宙辐射或太阳紫外线照射时断裂,因此,大分子最好是在破坏性较小,能量较低的区域完成,深海无疑是个好地方。

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