作者：菲利普·鮑爾
我們應該對我們身處此處感到驚訝嗎？一些科學家認為生命的起源是極其不可能的——諾貝爾獎得主、生物學家喬治·沃爾德在 1954 年直言不諱地表示，“人們只需思考一下這項任務的艱鉅性，就會承認生物體的自發產生是不可能的。” 然而，另一些人則著眼於宇宙的大小，並得出結論，即使是如此極低機率的事件也是不可避免的。
有人可能會合理地認為，當我們只有幾百個世界可以比較，並且對其中大多數世界幾乎一無所知時，這個問題幾乎沒有意義。但是我們確實擁有的一項經驗證據似乎挑戰了陸地生命起源是一件極其幸運的事情的觀點：地質記錄表明，生命開始於眨眼之間，幾乎在海洋形成的那一刻。這似乎就像它一直在等待發生一樣——正如一些人所暗示的那樣。儘管達爾文進化論需要數十億年的時間才能找到從微生物到人類的途徑，但從礦物到微生物似乎只花了一瞬間。
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現在，北卡羅來納大學教堂山分校的理查德·沃爾芬登和他的同事們表示，這可能主要是一個化學動力學問題。生物體中幾乎所有關鍵的生化過程都透過酶催化加速。否則，它們會發生得太慢或太不加選擇，以至於代謝和生命都無法實現。一些關鍵過程，例如核酸生物合成中涉及的反應，在沒有酶的情況下會以極慢的速度發生。如果是這樣，最早的生命系統是如何自力更生，達到能夠透過酶的輔助來維持自身和繁殖自身的程度的呢？
在《美國國家科學院院刊》上發表的一篇論文中，研究人員認為熱量是關鍵。他們指出，反應速率隨溫度的升高而加快的程度超出了人們普遍的認識，而且最慢的反應速率加快得最快：例如，從 25 攝氏度到 100 攝氏度的變化，將與最早期的生物化學形式相關的一些反應速率提高了 1000 萬倍。
沸騰起來
有理由相信生命可能起源於熱水中，例如在海底火山噴口周圍，那裡有豐富的能量、無機營養物質和簡單的分子構建塊。生命系統發育樹中最早的一些分支被嗜熱生物佔據，它們在高溫條件下茁壯成長。生命的熱水起源現在可能成為解釋這種情況的主要理論。
因此，這種溫暖的開端可以將原始生物化學發揮作用所需的時間從數百萬年縮短到數十年。更重要的是，沃爾芬登及其同事表示，一些緩慢代謝反應的最佳非酶催化劑（可能曾充當原始酶）在溫度降低時變得更有效。如果早期地球上發生的情況是這樣，那麼一旦催化作用取代了熱量驅動的加速作用，即使環境冷卻或生命傳播到較冷的地區，生化反應也會繼續進行。
如果這種情況是正確的，它可能會有效地限制可以支援生命的世界型別。我們知道含水的世界可以做到這一點，但其他簡單的液體是否可以充當不同生物化學的溶劑？一般來說，這些液體的冰點比水低：例如土星衛星泰坦的液態碳氫化合物、氨（例如木星上的氨）、甲醯胺 (HCONH2) 或水-氨混合物。人們可以列舉出一些理由，說明在某些方面，這些“冷”液體可能比水更適合作為生命的溶劑。但是，如果益生元反應的速率是生命起源的限制因素，那麼較冷的海洋可能永遠無法足夠快地推動事物發展。
那麼比水更熱的液體呢？它們有自身的問題：暫且不提想象在熔融矽酸鹽等物質中存在合理的生物化學的困難，複雜的分子在極熱條件下會更容易分解，這既是因為鍵更容易斷裂，也是因為熵有利於崩解而不是結合。所有這些都可能為生物化學家勞倫斯·亨德森在 1913 年提出的水特別有利於生命進化的觀點提供佐證。在 1958 年版的亨德森著作的引言中，沃爾德寫道，“我們現在相信，只要條件允許，生命……必然會在任何地方出現，只要有足夠的時間。” 但也許它需要的不是足夠的時間，而是適量的熱量。