作者：菲利普·鲍尔
我们应该对我们身处此处感到惊讶吗？一些科学家认为生命的起源是极其不可能的——诺贝尔奖得主、生物学家乔治·沃尔德在 1954 年直言不讳地表示，“人们只需思考一下这项任务的艰巨性，就会承认生物体的自发产生是不可能的。” 然而，另一些人则着眼于宇宙的大小，并得出结论，即使是如此极低概率的事件也是不可避免的。
有人可能会合理地认为，当我们只有几百个世界可以比较，并且对其中大多数世界几乎一无所知时，这个问题几乎没有意义。但是我们确实拥有的一项经验证据似乎挑战了陆地生命起源是一件极其幸运的事情的观点：地质记录表明，生命开始于眨眼之间，几乎在海洋形成的那一刻。这似乎就像它一直在等待发生一样——正如一些人所暗示的那样。尽管达尔文进化论需要数十亿年的时间才能找到从微生物到人类的途径，但从矿物到微生物似乎只花了一瞬间。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于发现和塑造我们当今世界的想法的具有影响力的故事。
现在，北卡罗来纳大学教堂山分校的理查德·沃尔芬登和他的同事们表示，这可能主要是一个化学动力学问题。生物体中几乎所有关键的生化过程都通过酶催化加速。否则，它们会发生得太慢或太不加选择，以至于代谢和生命都无法实现。一些关键过程，例如核酸生物合成中涉及的反应，在没有酶的情况下会以极慢的速度发生。如果是这样，最早的生命系统是如何自力更生，达到能够通过酶的辅助来维持自身和繁殖自身的程度的呢？
在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇论文中，研究人员认为热量是关键。他们指出，反应速率随温度的升高而加快的程度超出了人们普遍的认识，而且最慢的反应速率加快得最快：例如，从 25 摄氏度到 100 摄氏度的变化，将与最早期的生物化学形式相关的一些反应速率提高了 1000 万倍。
沸腾起来
有理由相信生命可能起源于热水中，例如在海底火山喷口周围，那里有丰富的能量、无机营养物质和简单的分子构建块。生命系统发育树中最早的一些分支被嗜热生物占据，它们在高温条件下茁壮成长。生命的热水起源现在可能成为解释这种情况的主要理论。
因此，这种温暖的开端可以将原始生物化学发挥作用所需的时间从数百万年缩短到数十年。更重要的是，沃尔芬登及其同事表示，一些缓慢代谢反应的最佳非酶催化剂（可能曾充当原始酶）在温度降低时变得更有效。如果早期地球上发生的情况是这样，那么一旦催化作用取代了热量驱动的加速作用，即使环境冷却或生命传播到较冷的地区，生化反应也会继续进行。
如果这种情况是正确的，它可能会有效地限制可以支持生命的世界类型。我们知道含水的世界可以做到这一点，但其他简单的液体是否可以充当不同生物化学的溶剂？一般来说，这些液体的冰点比水低：例如土星卫星泰坦的液态碳氢化合物、氨（例如木星上的氨）、甲酰胺 (HCONH2) 或水-氨混合物。人们可以列举出一些理由，说明在某些方面，这些“冷”液体可能比水更适合作为生命的溶剂。但是，如果益生元反应的速率是生命起源的限制因素，那么较冷的海洋可能永远无法足够快地推动事物发展。
那么比水更热的液体呢？它们有自身的问题：暂且不提想象在熔融硅酸盐等物质中存在合理的生物化学的困难，复杂的分子在极热条件下会更容易分解，这既是因为键更容易断裂，也是因为熵有利于崩解而不是结合。所有这些都可能为生物化学家劳伦斯·亨德森在 1913 年提出的水特别有利于生命进化的观点提供佐证。在 1958 年版的亨德森著作的引言中，沃尔德写道，“我们现在相信，只要条件允许，生命……必然会在任何地方出现，只要有足够的时间。” 但也许它需要的不是足够的时间，而是适量的热量。