地球上的生命起源

关于生命最初是如何开始的最基本的问题之一必须在地球上得到答案。20世纪50年代，化学家斯坦利·米勒(Stanley Miller)创造了历史，他在一个复杂的玻璃装置中，将水、氨、甲烷和氢混合在一起，重现了早期地球的一些条件。他将其加热，然后电击以模拟闪电，从这些简单的实验中，生命的一个基本组成部分出现了，氨基酸甘氨酸。最近，加州大学圣地亚哥分校的海洋化学教授杰弗里·巴达(Jeffrey Bada)——也是斯坦利·米勒(Stanley Miller)以前的学生——在米勒的实验室里重新发现了米勒最初实验中的样本，此后他花了相当多的时间用现代化学技术重新分析了这些样本，而这些技术在斯坦利·米勒第一次做这些实验时是无法使用的。克里斯·史密斯从杰夫那里听到了他重新分析米勒实验中原始样本时的发现……

杰夫:当然，使用现代分析方法，我们发现了更多的氨基酸。有趣的是，其中一些氨基酸看起来与我们在碳质球粒陨石(一种陨石)中看到的氨基酸非常相似。所以，我认为这是一个很好的证明，这个早期的实验不仅模拟了早期地球上的化学反应，也模拟了太阳系其他地方的化学反应。

克里斯-请告诉我们斯坦利·米勒到底做了什么，以及为什么它作为地球年轻时可能发生的事情的一个指标如此有用。

杰夫:嗯，我们的想法是模拟一些早期的地球环境。其中一个是斯坦利·米勒和哈罗德·尤里发明的一个玻璃装置，用来模拟海洋和大气的相互作用。所以，有一个装有水的烧瓶代表海洋，它与一个更大的烧瓶相连，烧瓶里有电极，可以模拟闪电的火花放电形式。然后从气瓶里，有一根管子连接到水瓶里。所以这是一个循环，你从海洋中蒸发水，它与大气中的气体相互作用，这些气体受到火花放电或闪电的影响，然后这些气体从大气中被冲回水中。所以，这不是一个特别的设计。这是一个经过深思熟虑的设计。有趣的是，米勒研究了三种不同的设备配置。我刚才描述的是我们所说的“经典仪器”，因为它是你在教科书上看到的。但还有另一种让我们感兴趣的装置，它是用一个小吸气器把水瓶直接和气瓶连接起来的，这个小管子里的水，从水瓶里沸腾出来，就会以蒸汽喷射的形式注入到火花气瓶里，就像今天地球上的间歇泉一样。

克里斯:大概是火山吧。

杰夫:或者火山，对。我们对此很感兴趣因为斯坦利只发表了一篇关于那个装置的简短的通讯，它强烈地表明，产量比他的经典装置要高，但由于某种原因，他从来没有把它坚持下去。所以，当我们找到所有这些他原始实验的存档摘录时，我们震惊地发现所有这些不仅来自他的经典仪器，而且来自火山仪器和另一种配置。我们对火山仪器特别感兴趣，因为，就像我说的，根据他的初步结果，我们认为产量可能会更高，所以，当我们分析它时，瞧!我们发现了更多不同的氨基酸，这些氨基酸以前从未被制造过。此外，这些氨基酸的组成与我们在陨石中看到的更加惊人地相似。所以，我相信这确实是一个很好的例子，说明你如何在早期的地球上有局部的系统，由小的火山系统组成，在那里你做了很多综合，在人们认为这是在全球大气中发生的。

克里斯-这几乎是达尔文温暖的小池塘，不是吗?所以，你的意思是，他们所展示的是，即使在非常非常简单的条件下，你也可以产生非常复杂的分子，这些分子是生命系统的一些基本组成部分。所以，地球完全有可能，从非常非常基本的积木，组装一些我们需要的非常复杂的分子?

杰夫:没错。我们研究得越深入，这个论点就越有说服力——今天的实验。我们发现的另一件事是他在1958年做了一系列实验，他从实验中分离出各种不同的提取他仔细地对它们进行了分类，放在一边，放在这些小盒子里，然后他从未分析过它们，也从未报告过它们。它们被仔细地记录在他的笔记本上，但他从来没有进行过最后的分析。其中一个特别引起了我们的注意，因为这是第一个使用硫化氢气体的实验₂S，闻起来像臭鸡蛋。当我们分析那组样本时，我们发现了一个更大的氨基酸序列。所以你把所有这些放在一起，两个火山，加上H₂年代实验;他制造了大约50种不同的氨基酸，考虑到实验的简单性，这是非常了不起的。

克里斯-在陨石样本中发现这个有什么关系呢?为什么这很重要?

杰夫:嗯，我认为关于早期地球的大气是否有米勒在他最初的实验中使用的成分一直存在争议，所以，我听到评论说，生命前的汤是无关的，米勒的实验是无关的。我们的发现是，我们在火花放电实验中发现了与碳质陨石惊人相似的成分，这表明这种合成在太阳系的某个地方发生过。所以，米勒实验，尽管你认为它可能与地球无关——我强烈反对——但它肯定发生在太阳系的某个地方。我自己的想法是，在早期的太阳星云中，你制造了生物电放电。我们知道，太阳星云中有强烈的闪电，产生了合成氨基酸所需的试剂——醛、酮、氰化氢——这些试剂会结合到陨石母体中。在水渗透到陨石母体的过程中，形成了氨基酸。所以，这和他在这些实验中所做的非常相似，但它发生在太阳系的某个地方。

克里斯-那么是不是说，不只是地球在制造这些生物积木?也有可能是我们整个太阳系制造了它们。它们碰巧在地球上降落的次数和在其他地方一样多，地球是适合生命产生的地方吗?

杰夫:我想这可能是真的。地球上有直接的自制合成物也有从太空中落下的物质它们都促成了这道原始的汤最终导致了更复杂的分子最终产生了第一个自我复制的实体这就是生命的起源。