地球上的一切生物最初是从哪里来的?是怎样形成的?

如题所述

地球上的第一个生物被认为是一些非常简单的生物,如病毒,它们由核酸和蛋白质外壳组成。这些生物大分子是由基础的生物小分子发展而来的,这些小分子是在地球早期的大气中,通过无机的无机分子在特定条件下偶然形成的。这个过程为生命的诞生奠定了基础。
大约50亿年前,宇宙中的一团气体尘埃云形成了原始太阳系。47亿年前,这些气体尘埃云再次凝聚,形成了最初的地球。当时的地球非常冷和荒凉,没有复杂的结构物质,当然也没有生命。然而,随着原始大气的形成,生命开始在地球上孕育。
在早期的太阳系中,一些原始天体频繁地与年轻的地球相撞,这不仅增加了地球的体积,也将大量的热能储存在地球内部。这些热能导致地球的平均温度高达数千摄氏度,使得内部的金属和矿物变成了融融的岩浆。这些岩浆在地表剧烈运动,形成频繁的火山爆发。随着火山爆发,地球内部的一些气体被释放出来,形成了原始大气。
在接下来的岁月里,原始大气中的水蒸气越来越多,地球表面的温度开始降低。当温度降低到水蒸气凝结成雨时,大量的雨水降落到了地面上,形成了最初的海洋,为生命的诞生提供了摇篮。
当时地球表面的温度仍然很高,大约在36亿年前,海水的温度已经降低到80℃左右。然而,在此之前,原始生命可能已经悄悄地孕育了。
生命的诞生与原始大气有着密切的关系。据推测,原始大气主要由一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水蒸气、氨气等组成。这些简单的气体分子要想成为生物分子,就必须变得更加复杂。合成复杂物质需要消耗能量。
幸运的是,原始地球上存在各种形式的能量。首先,原始大气中没有臭氧层,阳光中的紫外线可以自由进入大气,为地球带来了能量。其次,原始大气中会出现闪电,闪电是一种能量释放的现象。再次,原始地球上的火山活动频繁,火山喷发释放出大量的热量。
在这些能量的作用下,简单的气体分子经过化学反应,形成了复杂的生物物质。美国科学家米勒是第一位成功模拟原始地球大气条件,合成出复杂生物物质的科学家。
生命是如何诞生的?米勒的实验表明,通过模拟原始地球的大气条件,可以合成出氨基酸等复杂的生物小分子。氨基酸和核苷酸是动植物体内普遍存在和最重要的两种生物小分子,它们是构建生命大厦的砖块和石头。
在原始地球上,自然合成的氨基酸和核苷酸随着雨水流入湖泊和海洋。矿物粘土将这些生物小分子吸附在自己周围,在金属离子的催化下,氨基酸分子通过脱水反应连接在一起,形成了更复杂的蛋白质分子。同样,核苷酸分子也可以通过脱水反应连接在一起,形成更复杂的核酸分子。
核酸是生物的遗传物质,包含了生物体生长、繁殖、行为和新陈代谢的信息。然而,核酸的功能需要通过蛋白质来实现,甚至核酸的复制也需要蛋白质的参与。
在原始海洋中,随着时间的发展,自然合成的生物大分子浓度越来越高,最终形成了具有一定形态结构的分子实体,并进一步演化为最原始的生命形式。
遗传物质是如何进化的?众所周知,核酸是当今地球上所有生物的遗传物质,它携带着生命信息,并能自我复制。核酸有两种:一种是核糖核酸(RNA),在RNA病毒和类病毒中,RNA携带着全部生命信息;另一种是脱氧核糖核酸(DNA),它是目前绝大多数生物的遗传物质。
迹象表明,原始地球上首先出现的复杂分子可能是RNA。首先,RNA分子比较简单,只有一条链,而DNA分子则复杂,有两条链。按照进化规律,简单的分子总是最先出现。其次,DNA分子自我复制时需要酶的参与,而酶的本质是蛋白质。在原始地球上,蛋白质还没有产生之前,DNA分子无法完成自我复制。然而,一些RNA分子本身具有酶的活性,即使在原始地球条件下,没有蛋白质,RNA也可以完成自我复制。
因此,RNA先发生的学说被科学界更多的学者所接受。但是,要真正证明RNA是最早的遗传物质,还存在很多问题。最大的问题是,在模拟原始条件下合成RNA非常困难。
近年来,生物学家发现,疯牛病和疯羊病的病原体是朊病毒,朊病毒的本质是蛋白质,可以自我复制。这启发人们,蛋白质也可以作为遗传物质。实际上,蛋白质的分子结构非常规则,也有螺旋结构。科学家长期研究后发现,蛋白质完全具备遗传物质的条件,能够存储、复制和传递生命信息。
我们知道,蛋白质由氨基酸组成,通过氨基酸的配对,可以将遗传信息传递给下一代。通过实验,刘次全研究员提出了氨基酸的配对模型,并在基础上绘制了一张具有特色的遗传密码表。
在原始地球上,最早能够进行自我复制的分子可能是蛋白质。那时的蛋白质不仅能存储或传递遗传信息,还能执行特定的生物学功能。对于原始生命来说,这种性质是非常经济的。后来,随着生命的进化,蛋白质存储或传递遗传信息的功能交给了RNA,但RNA不够稳定。随着生命的继续进化,又出现了DNA,DNA是后来才成为遗传物质的。
DNA作为遗传物质的好处是:首先,DNA的某些部位与RNA相比,少了氧原子,氧原子是非常活泼的,这样DNA更加稳定,能够更好地保存生命信息;其次,RNA是单链,如果受到损伤,生命的信息势必丢失,而DNA则是双链,一条链发生损伤后,可以根据另一条链进行修复,生命信息不易丢失。因此,今天地球上的生命选择了DNA作为遗传物质,这也是生物在自然界中长期进化的结果。
然而,在还没有发现地外生物之前,我们还不能确定地球的生物是偶然产生还是必然产生。
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