生命起源理论的介绍

1. 生命起源理论的介绍

生命是怎样起源的问题，历史上对这个问题也存在着多种臆测和假说，并有很多争议，是现代自然科学正在探索的重大问题。现在普遍接受的是化学起源说1。随着认识的不断深入和各种不同的证据的发现，人们对生命起源的问题将会有更深入的研究。

2. 生命起源理论的生命起源学说

《生命起源新说》第2集——“生命起源新说”核心观点

3. 生命起源的7个理论

地球上生命的起源始于 30 亿多年前，随着时间的推移，从最基本的微生物演变成令人眼花缭乱的复杂结构。但是，宇宙中唯一已知的生命家园上的第一批生物是如何来的呢？
  
 关于生命的确切起源，也称为自然发生，科学仍然没有定论。甚至生命的定义也受到质疑和改写。尽管科学似乎仍然不确定，但这里有一些关于地球生命起源的许多不同科学理论。
  
 闪电可能提供了生命开始所需的火花。根据《科学美国人》的报道，电火花可以从充满水、甲烷、氨和氢的大气中产生氨基酸和糖类，闪电可能有助于在地球早期创造生命的关键组成部分。数百万年来，可能会形成更大、更复杂的分子。
  
 地球早期的大气层实际上是贫氢的，但科学家们认为，早期大气中的火山云可能含有甲烷、氨和氢，并且也充满了闪电。
  
 Cairns-Smith 在他 1985 年备受争议的著作《生命起源的七个线索》中提出，粘土晶体在生长并粘在一起形成暴露于不同环境的区域时会保持其结构，并在此过程中捕获其他分子并将它们组织成模式很像我们现在的基因。
  
 DNA的主要作用是存储有关其他分子应如何排列的信息。DNA中的基因序列本质上是关于氨基酸在蛋白质中应该如何排列的指令。Cairns-Smith 认为粘土中的矿物晶体可以将有机分子排列成有组织的图案。过了一段时间，有机分子接管了这项工作并组织起来。
  
 据《自然评论微生物学》杂志报道，深海喷口理论表明，生命可能始于海底热液喷口，喷出对生命至关重要的元素，例如碳和氢。
  
 根据自然 历史 博物馆的说法，热液喷口可以在海底最黑暗的深处找到，通常在发散的大陆板块上。这些喷口喷出的流体在穿过地壳时被地核过热，然后被喷射到兽医处。在穿越地壳的过程中，它会收集溶解的气体和矿物质，例如碳和氢。
  
 然后，它们的岩石角落可以将这些分子集中在一起，并为关键反应提供矿物催化剂。即使是现在，这些富含化学能和热能的通风口也维持着充满活力的生态系统。
  
 通过热液喷口的生物发生继续被研究为地球上生命的一个合理原因。2019 年，伦敦大学学院的科学家在与热液喷口类似的高温碱性环境条件下，成功地创造了原始细胞（帮助科学家了解生命起源的非生物结构）。
  
 冰可能在 30 亿年前就覆盖了海洋，促进了生命的诞生。加州大学的杰弗里·巴达告诉《新科学家》杂志：“被认为对生命起源很重要的关键有机化合物在低温下更稳定。”在正常温度下，这些化合物，例如简单的氨基酸组，人口稀少根据 Bada 在I carus杂志上发表的研究，在水中，但当冻结时会变得浓缩并促进生命的出现。
  
 冰还可能保护下面水中的脆弱有机化合物免受紫外线和宇宙撞击的破坏。寒冷也可能帮助这些分子存活更长时间，从而使关键反应发生。
  
 现在DNA需要蛋白质才能形成，蛋白质也需要DNA才能形成，那么没有彼此怎么可能形成呢？根据细胞分子生物学杂志，答案可能是RNA，它可以像 DNA 一样存储信息，像蛋白质一样充当酶，并帮助创造 DNA 和蛋白质。后来 DNA 和蛋白质继承了这个“RNA 世界”，因为它们更有效。
  
 RNA 仍然存在并在生物体中发挥多种功能，包括充当某些基因的开关。问题仍然是RNA最初是如何到达这里的。一些科学家认为这种分子可能是在地球上自发产生的，而另一些科学家则认为这种情况不太可能发生。
  
 生命可能不是从 RNA 等复杂分子发展而来，而是从较小的分子在反应循环中相互作用开始的。这些可能包含在类似于细胞膜的简单胶囊中，并且随着时间的推移，更复杂的分子能够比较小的分子更好地执行这些反应，这种情况被称为“代谢优先”模型，而不是“基因优先”模型“RNA世界”假说的模型。
  
 根据美国宇航局的说法，也许生命根本不是在地球上开始的，而是从太空的其他地方带到这里的，这个概念被称为泛精子症。例如，岩石经常被宇宙撞击从火星上炸开，并且在地球上发现了一些火星陨石，一些研究人员有争议地认为这些陨石将微生物带到了这里，可能使我们最初都是火星人。其他科学家甚至提出，生命可能搭便车来自其他恒星系统的彗星。然而，即使这个概念是正确的，地球上的生命如何开始的问题也只会变成太空其他地方的生命是如何开始的。

4. 关于生命起源的7种理论

   
       生命起源的答案仍然未知，但以下是科学家们最好的猜测 
   地球上的生命开始于30多亿年前，从最基本的微生物进化到令人眼花缭乱的复杂序列。但是，宇宙中唯一已知的生命家园上的第一批生物是如何从原始汤发展而来的呢?
   对于生命的确切起源，也被称为自然发生，科学仍然没有定论，也存在分歧。甚至连生命的定义本身都在争论和重写，发表在《生物分子结构与动力学杂志》上的一项研究表明，发现了123种不同的已发表的定义。
   尽管科学还不确定，以下是关于地球上生命起源的许多不同的科学理论中的一些。
    它始于一个电火花 
      闪电可能提供了生命开始所需的火花。据《科学美国人》报道，1952年著名的米勒-尤里实验表明，电火花可以从充满水、甲烷、氨和氢的大气中产生氨基酸和糖。该实验的发现表明，闪电可能帮助创造了地球早期生命的关键组成部分。经过数百万年的时间，可以形成更大更复杂的分子。
   根据加州大学的说法，尽管此后的研究表明，地球早期的大气实际上是缺乏氢的，但科学家们认为，早期大气中的火山云可能含有甲烷、氨和氢，并充满了闪电。
    生命的分子在粘土上相遇 
   根据苏格兰格拉斯哥大学的有机化学家亚历山大·格雷厄姆·凯恩斯-史密斯的观点，生命的第一个分子可能是在粘土上相遇的。凯恩斯-史密斯在他1985年的有争议的书《生命起源的七个线索》中提出,粘土晶体随着它们的生长保护它们的结构，且粘在一起形成暴露在不同的环境的区域，诓使其他分子组织成就像我们现在的基因的模式。
   DNA的主要作用是储存其他分子如何排列的信息。DNA中的遗传序列本质上是指示氨基酸在蛋白质中如何排列的指令。凯恩斯-史密斯认为，粘土中的矿物晶体可以将有机分子排列成有组织的模式。过了一段时间，有机分子接管了这项工作，并自行组织起来。
   尽管凯恩斯-史密斯的理论在20世纪80年代确实给科学家们提供了思考的食物，但它仍然没有被科学界广泛接受。
    生命起源于深海的喷口 
     
      根据《自然评论微生物学》杂志的说法，深海喷口理论认为，生命可能起源于海底的深海喷口，喷口喷出的元素对生命至关重要，比如碳和氢。
   据自然 历史 博物馆称，深海热泉可以在海底最深处发现，通常是在分开的大陆板块上。这些喷口喷出的液体在穿过地壳时被地核加热，在穿过地壳的过程中，它收集溶解的气体和矿物质，比如碳和氢。
   它们的岩石角落可以将这些分子集中在一起，为临界反应提供矿物催化剂。即使是现在，这些富含化学和热能的喷口仍然维持着生机勃勃的生态系统。
   通过热液喷口的非生物成因继续被研究为地球上生命的一种可能的原因。2019年，伦敦大学学院的科学家们在类似热液喷口的高温、碱性环境条件下成功创造了原始细胞(帮助科学家了解生命起源的非生物结构)。
    生命有一个寒冷的开始 
   冰可能在30亿年前覆盖了海洋并促进了生命的诞生。被认为在生命起源中起重要作用的关键有机化合物在较低温度下更稳定。在正常温度下，这些化合物，如简单氨基酸，在水中稀疏分布，但当冷冻时，它们会变得集中，促进生命的出现。
   冰也可能保护水下脆弱的有机化合物免受紫外线和宇宙撞击的破坏。低温也可能帮助这些分子存活更长时间，使关键反应得以发生。
    答案在于理解DNA的形成 
      现在DNA需要蛋白质才能形成，而蛋白质需要DNA才能形成，那么它们是如何在没有彼此的情况下形成的?据《细胞分子生物学》杂志报道，答案可能是RNA，它可以像DNA一样存储信息，像蛋白质一样充当酶，并帮助生成DNA和蛋白质。后来，DNA和蛋白质取代了“RNA世界”，因为它们更高效。
   RNA仍然存在，并在生物体中发挥多种功能，包括充当某些基因的开关。问题仍然是RNA最初是如何到达这里的。一些科学家认为，这种分子可能是在地球上自发形成的，而另一些科学家则认为，这种情况不太可能发生。
    生命的起源很简单 
   生命不是从复杂的分子如RNA发展而来，而是从更小的分子在循环的反应中相互作用开始的。它们可能被包含在类似细胞膜的简单胶囊中，随着时间的推移，更复杂的分子会比更小的分子更好地完成这些反应，这种情况被称为“代谢优先”模型，而不是“RNA世界”假说中的“基因优先”模型。
    生命从太空的其他地方被带到这里 
      也许生命根本就不是从地球上开始的，而是从太空的其他地方带到地球上的，根据美国宇航局的说法，这个概念被称为生源说。例如，由于宇宙的影响，火星上的岩石经常被炸飞，一些研究人员在地球上发现了一些火星陨石，这些陨石将微生物带到这里，有可能使我们最初都是火星人。其他科学家甚至提出，生命可能是搭便车从其他恒星系统的彗星。然而，即使这个概念是正确的，生命如何在地球上开始的问题也只会变成生命如何在太空的其他地方开始。

5. 6种生命起源理论，你更倾向于哪一个？

关于生命起源的假说，其实说法特别多，我们可以按照时间线屡一下，大概是5个假说和2个实验。我们一个个来说：
自然发生论
这个理论认为，微生物是从没有生命的无机物当中来的。这个的依据就是当时的学者看到了食物腐败，长了霉，我们都知道“霉”就是微生物。于是，他们自然而然地想到了微生物是起源于没有生命的有机物。
鹅颈瓶实验
巴斯德为了反驳自然发生轮，搞了个鹅颈瓶实验。
其实说白了就是他弄了一锅肉汤，然后把肉汤煮沸起到消毒的作用，消灭里面的细菌，然后用鹅颈瓶的口确保了微生物不会再进入。于是，这个鹅颈瓶里面的肉汤无论放多久，都不会出现发霉的情况。

米勒实验
后来，有个人叫做米勒的人，他和他的同事一起做了一个非常非常有名气的实验，这个实验在整个科学史上都是十分出名的。我们现在管这个实验叫做米勒实验。他们当时从天文学家那里弄到了地球早期的大气成本，并且模拟地球早期的环境，做了一个实验。
结果，他们发现实验装置当中出现了一些黄色的黏稠状的液态，通过分析液体出现了氨基酸等构成生命的基本物质。这个实验似乎告诉我们，生命必须的物质可以从地球环境中自发的形成。

宇宙生命起源假说
后来，科学家还在陨石当中发现了氨基酸，因此就有人提出了宇宙生命起源假说；
也就是在上世纪，科学家还在火山口也发现了氨基酸，因此就有人提出了火山孕育生命假说；

RNA世界假说
照理说，其实生命能够延续是因为依靠遗传物质传递给下一代。而大多数生物利用的是DNA作为遗传物质。而DNA通过指导RNA合成蛋白来实现生命必须的活动。
于是，科学家就在想，早期的生物应该不会像现在这么复杂。如果RNA可以自我复制作为遗传物质来传递给下一代，那根本不需要DNA什么事了。他们也确实在实验室里面合成了可以自我复制的RNA。也就是说，这个RNA可以自我复制，还可以自己合成蛋白质来完成生命必须的活动。
海底热泉口假说
最后一个假说是海底热泉口假说，这是科学家发现在海底有一种“烟囱”，我们管这个叫做海底热泉口。而海底热泉口附近有生机勃勃。你可能会想这有啥意外的呢？
实际上，海底热泉口附近是高温区域，温度可以达到300-400度，而且这里是强酸强碱。

水照理说早就没了，不过其实300-400度的高压环境下，水是呈现超临界状态的。

所以，生命能够在恶劣的条件下生存，这不得不说是一个令人难以置信的事情。而且更有意思的是，我们现在的细胞是通过线粒体来提供能量，而线粒体利用的是氢离子的定向移动来提供能量。
而海底热泉口附近恰恰也是这样的，也存在氢离子的定向移动，这里的生物就是利用氢离子的定向移动来给自己提供能量。

所以，就有人提出了海底热泉口假说。以上这些，就是科学界关于生命起源的相关理论。

6. 关于生命起源的七个理论

 
   
   地球上的生命，经历了约39到41亿年的进化，从无到有，随着时间的推移从最基本的微生物发展成为一个令人眼花缭乱的复杂生物圈。
   
   2017年在加拿大魁北克发现42.8亿年前的微体化石，被认为可能是地球上最古老的生命证据。此时地球刚刚诞生几亿年，公转轨道还没有被清理干净，可能还处于较密集的陨石彗星大轰炸后期。
   但是，在地球这个宇宙中唯一已知的生命家园中，第一批生物是如何从原始物质浓汤中发育出来的呢？
   对于这个问题存在很多解释，不妨列举一些供读者讨论。
   
   这种理论认为，闪电可能是点燃并启动地球生命的火花。原始地球的大气层中可能含有水汽、二氧化碳、硫化氢、甲烷、氨和氢，正如1953年著名的米勒-尤里实验结果所示，大自然通过闪电组合出了地球生命的关键组成部分。
   
   在实验中，研究者将水、甲烷、氨、氢气与一氧化碳密封于无菌的玻璃管与烧瓶内，形成一个回路。将液态水加热使其蒸发为水蒸气，通过电极产生电火花模拟闪电。经过一段时间的循环试验后，分析结果发现，容器中出现了多种有机化合物，包括氨基酸，以甘胺酸最多，糖类、脂质与一些其他可构成核酸的原料也在实验中形成，但核酸如DNA或RNA则没有出现。2008年，科学家重新分析了米勒-尤里实验留下的实验瓶样品，借助于新的分析检测技术，他们发现这个实验产生的有机化合物比原先报道的要多。
   其他类似的试验还考虑了更多的影响因素，比如模拟火山爆发、紫外线的影响、调整氢与氧的浓度等。总的来说，由无机物合成小分子有机物是完全有可能的。
   
   爱尔兰科学家伯纳尔认为粘土矿物可能成为最初的生命分子聚集地，随机分散的生命分子在原始浓汤中有机会结合在一起。
   英国格拉斯哥大学的有机化学家凯恩斯-史密斯发展了这种观点，他认为DNA分子的结构与某些矿物晶体的结构之间存在显著的关联，排列复杂的结构在晶体构成的无机物粘土层中很常见，尤其是在原始地球时代，广泛存在的火山灰堆积出的水溶性粘土中，可能堆叠出了第一个遗传信息载体，就像DNA中的碱基对一样。
   粘土中的矿物晶体可以将有机分子排列成有组织的结构，拼凑出了最早的遗传物质，之后，这些有机分子便开始了自发的运作。
   生命起源的这种方式也会增加地外生命存在的可能性。矿物晶体在宇宙中很常见，包括那些化学环境与我们地球完全不同的行星上。如果这个理论成立，那么生命的火花可能会在整个宇宙中到处闪耀。
   
   通常在火山活动频发、地壳板块移动的地区及海盆、海沟附近，常见类似陆地上的温泉那样的火山喷气孔或间歇泉，这种热泉会在海底形成含硫气体和矿物质的烟柱，相对于其它深海区域，海底热泉附近的化能合成细菌和古生菌形成了此处食物链的最底层，支撑出一个多样化的生态环境。
   行星科学家认为在木卫二上也存在活跃的海底热泉，火星古代也可能有类似的海底热泉。
   海底热泉会产生羰基硫，在含有氨基酸的水溶液中，羰基硫对氨基酸缩合形成多肽的反应有催化作用，所以海底热泉被认为是生命起源的温床。
   
   在30多亿年前，地球处于雪球时代，冰雪可能覆盖了地球大部分表面，包括海洋。到达地表的阳光辐射比现在少三分之一，有些海面的冰层可能有数百英米厚，冰冻不但能使海水脱盐，海冰还能保护冰面下水中脆弱的有机化合物免受紫外线和宇宙射线的破坏，使这些分子结构维持更长时间，给生命物质合成的关键反应提供机会。
   
   生物细胞中的最重要的大分子结构就是核糖核酸RNA与脱氧核糖核酸DNA，两者被称为遗传物质，是生命延续发展的关键因素。
   RNA世界学说认为地球上早期的生命分子先以RNA形式出现，它是在原始地球环境中自然产生，之后才有蛋白质和DNA。并且这些早期的RNA分子既能如同DNA一样存储遗传信息，又具有如蛋白质般的催化酶能力，支撑了早期生物细胞或前细胞生命的运作。
   
   这种观点认为，生命可能始于较小的分子在循环反应中的相互作用，而不是从复杂的分子如RNA发展而来。这些分子可能包裹在类似于细胞膜的有机物膜中，随着时间的推移，适应这种循环反应的较小的有机分子逐渐演化为更复杂的分子结构，这被称为“代谢优先”模型，而不是“基因优先”。
   
   也许生命根本不是从地球上开始的，而是从太空其它地方被小天体带来的，这个概念被称为胚种论。比如，陨石撞击火星将其表面物质溅入太空，经过一段时间后又陨落在地球上，也许原始火星上的微生物就这样被送到了地球继续进化。有科学家甚至认为生命可能会搭乘来自其他恒星系统的彗星来到太阳系。
   除了以上七个较为流行的理论，还有其它说服力不强的生命起源猜想，比如 铁硫世界学说 ，它认为早期生命可能在铁的硫化物矿物质的表面形成，因为这种矿石能够在早期地球环境中充当催化剂，产生含有金属离子的肽，合成有机分子成为生命最早的起点。
       

7. 人类生命起源的相关理论

最早生命形式诞生地球诞生时的面貌和现在不同，包围在地球外表的水汽虽已凝结成液态性的水——海洋，但温度还是很高，那时具有活动力的火山遍布地表，不时喷出火山灰和岩浆 ，大气很稀薄，氢、一氧化碳等，各种气体于空中形成一朵朵的卷云，氧气很少，因无充足的大气层掩蔽，整个地球曝露在强烈的紫外线之下。此时云端的电离子不断引起风暴，而交加的雷电不时侵袭陆地。遗传物质出现几百年过去，这些物质越聚越多分子间互相影响，而形成更复杂的混合物，在这其间来自外太空的陨石也可能带来一些元素参与变化，RNA在生命最初的进化中扮演了一个重要角色。RNA比DNA的结构更加简单，而且是一种更加有效的化学催化剂。因此这就意味着RNA构成的生命比DNA生命更容易出现。 DNA有两项特质：第一，它能通过转录产生mRNA，而mRNA则能够翻译出蛋白质，第二，它能自行复制，DNA这两项特质也是细菌类的有机生物的基本特质，而细菌是生命界最简单的生命体，也是目前可以找到最古老的化石。DNA的复制本领来自其特殊的构造，DNA为双股螺旋，细胞的遗传信息都在上面，然而DNA在复制过程中也会出错，或是分子群的一小部分出错，如此复制工作就不尽完美，制造出来的蛋白质也可能完全不同，也就是如此进化便开始产生，一旦生命有了不同的型态，自然才能实施淘汰和选择的法则，生物才能一步步的进化下去，我们从化石中得知三十亿年前那些类似细菌的有机物之间，已有显著的不同。

8. 生命起源分为哪几个阶段？

从无生命物质演变为最初生命体的过程。为便于理解，通常又把上述过程分为四个阶段：①从无机化合物形成简单有机物；②由简单有机物发展为复杂有机物(如糖、脂肪酸、核苷酸和氨基酸)与生物大分子(如多糖、脂类、核酸和蛋白质)；③由无机物、有机物和生物大分子等组成多分子体系；④由多分子体系演变出最早的原始生命体。