噓!別告訴創造論者,但科學家們不知道生命是如何開始的

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


整整20年前,我為《大眾科學》寫了一篇文章,其草稿標題就是上面這個。我的編輯否決了它,所以我們採用了不那麼引人注目的標題:“在開始……:科學家們很難就生命最初在地球上出現的時間、地點以及——最重要的是——方式達成一致。”那位編輯現在已經不在了,所以我可以使用我舊的標題,這個標題在今天甚至更貼切。

丹尼斯·奧弗拜剛剛為《紐約時報》撰寫了一篇關於生命起源研究的現狀報告,該報告基於亞利桑那州立大學就此主題舉行的一次會議。地質學家、化學家、天文學家和生物學家仍然像以往一樣被生命的謎團所困擾。

在45億年前形成之後,地球遭受了數百萬年巨大隕石的轟擊,這本可能摧毀任何新生的生物。研究人員發現了可追溯到35億年前的微生物生命的證據,這表明生命出現得相當快——正如奧弗拜引用的一位科學家所說,“就像雅典娜從宙斯的頭顱中誕生一樣”。但化學究竟是如何首次過渡到生物學的呢?


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就在20世紀中葉,許多科學家認為,最早的生物是由自我複製的蛋白質構成的。在弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森在20世紀50年代證明DNA是遺傳傳遞的基礎之後,許多研究人員開始傾向於將核酸而不是蛋白質作為原始分子。但是,這種情況存在一個主要的障礙。如果沒有稱為酶的催化蛋白質的幫助,DNA既不能製造蛋白質,也不能複製自身。這一事實使生命起源變成了一個經典的先有雞還是先有蛋的難題:先有蛋白質還是先有DNA?

RNA,DNA的助手,仍然是對這個難題最流行的答案,就像我寫《在開始……》時一樣。某些形式的RNA可以充當自身的酶,將自身剪成兩段,然後再拼接在一起。如果RNA可以充當酶,那麼它就可能在沒有蛋白質幫助的情況下複製自身。RNA可以充當基因和催化劑,蛋和雞。

但是“RNA世界”假說仍然存在問題。RNA及其組分即使在實驗室的最佳條件下也很難合成,更不用說在合理的益生元條件下了。一旦RNA合成,它只能在科學家的化學誘導下才能複製自身。奧弗拜指出,“即使RNA確實自然出現,以正確的序列驅動達爾文進化發生的機率似乎也很小。”

RNA世界是如此令人不滿,以至於一些沮喪的科學家正在求助於更離奇的——字面意義上的——推測。奧弗拜文章中最令人震驚的啟示是,科學家們重新提出了克里克曾經提出的一個建議。克里克對傳統的生命起源理論不滿意,推測外星人乘坐宇宙飛船來到地球,並在數十億年前在這裡播下了生命的種子。這個概念被稱為定向泛種論。在不太戲劇化的泛種論版本中,微生物透過小行星、彗星或隕石抵達我們的星球,或者像五彩紙屑一樣飄落下來。

在過去二十年中,為了理解我們的起源,發生了一個巨大的變化——奧弗拜也最近報道了這一點——天文學家已經發現了1000多顆可能圍繞其他恆星執行的行星。有些似乎位於“金髮姑娘”區域,既不太遠也不太靠近各自的恆星,適合我們所知的生命繁榮發展。也許我們是其中一顆行星上出現的生命的後代。

當然,泛種論理論只是將生命起源的問題推向了外太空。如果生命不是在這裡開始的,那又是如何在外太空開始的呢?創造論者無疑會為生命起源研究陷入如此僵局而感到興奮(例如,參見抨擊文章“達爾文主義被駁斥”,其中引用了我1991年的文章),但他們不應該如此。他們的解釋存在同樣的缺陷:誰創造了神聖的造物主?至少科學家們正在誠實地努力解決生命的奧秘,而不是將這一切歸咎於上帝。

16世紀繪畫《動物的創造》的圖片,由雅各布·丁託列託創作,由維基共享資源提供

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