本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
整整20年前,我为《大众科学》写了一篇文章,其草稿标题就是上面这个。我的编辑否决了它,所以我们采用了不那么引人注目的标题:“在开始……:科学家们很难就生命最初在地球上出现的时间、地点以及——最重要的是——方式达成一致。”那位编辑现在已经不在了,所以我可以使用我旧的标题,这个标题在今天甚至更贴切。
丹尼斯·奥弗拜刚刚为《纽约时报》撰写了一篇关于生命起源研究的现状报告,该报告基于亚利桑那州立大学就此主题举行的一次会议。地质学家、化学家、天文学家和生物学家仍然像以往一样被生命的谜团所困扰。
在45亿年前形成之后,地球遭受了数百万年巨大陨石的轰击,这本可能摧毁任何新生的生物。研究人员发现了可追溯到35亿年前的微生物生命的证据,这表明生命出现得相当快——正如奥弗拜引用的一位科学家所说,“就像雅典娜从宙斯的头颅中诞生一样”。但化学究竟是如何首次过渡到生物学的呢?
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就在20世纪中叶,许多科学家认为,最早的生物是由自我复制的蛋白质构成的。在弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森在20世纪50年代证明DNA是遗传传递的基础之后,许多研究人员开始倾向于将核酸而不是蛋白质作为原始分子。但是,这种情况存在一个主要的障碍。如果没有称为酶的催化蛋白质的帮助,DNA既不能制造蛋白质,也不能复制自身。这一事实使生命起源变成了一个经典的先有鸡还是先有蛋的难题:先有蛋白质还是先有DNA?
RNA,DNA的助手,仍然是对这个难题最流行的答案,就像我写《在开始……》时一样。某些形式的RNA可以充当自身的酶,将自身剪成两段,然后再拼接在一起。如果RNA可以充当酶,那么它就可能在没有蛋白质帮助的情况下复制自身。RNA可以充当基因和催化剂,蛋和鸡。
但是“RNA世界”假说仍然存在问题。RNA及其组分即使在实验室的最佳条件下也很难合成,更不用说在合理的益生元条件下了。一旦RNA合成,它只能在科学家的化学诱导下才能复制自身。奥弗拜指出,“即使RNA确实自然出现,以正确的序列驱动达尔文进化发生的几率似乎也很小。”
RNA世界是如此令人不满,以至于一些沮丧的科学家正在求助于更离奇的——字面意义上的——推测。奥弗拜文章中最令人震惊的启示是,科学家们重新提出了克里克曾经提出的一个建议。克里克对传统的生命起源理论不满意,推测外星人乘坐宇宙飞船来到地球,并在数十亿年前在这里播下了生命的种子。这个概念被称为定向泛种论。在不太戏剧化的泛种论版本中,微生物通过小行星、彗星或陨石抵达我们的星球,或者像五彩纸屑一样飘落下来。
在过去二十年中,为了理解我们的起源,发生了一个巨大的变化——奥弗拜也最近报道了这一点——天文学家已经发现了1000多颗可能围绕其他恒星运行的行星。有些似乎位于“金发姑娘”区域,既不太远也不太靠近各自的恒星,适合我们所知的生命繁荣发展。也许我们是其中一颗行星上出现的生命的后代。
当然,泛种论理论只是将生命起源的问题推向了外太空。如果生命不是在这里开始的,那又是如何在外太空开始的呢?创造论者无疑会为生命起源研究陷入如此僵局而感到兴奋(例如,参见抨击文章“达尔文主义被驳斥”,其中引用了我1991年的文章),但他们不应该如此。他们的解释存在同样的缺陷:谁创造了神圣的造物主?至少科学家们正在诚实地努力解决生命的奥秘,而不是将这一切归咎于上帝。
16世纪绘画《动物的创造》的图片,由雅各布·丁托列托创作,由维基共享资源提供