編譯 方陵生

探索地球生命起源奧秘

編譯 方陵生

2011年3月，美國(guó)宇航局科學(xué)家理查德·胡佛在《宇宙學(xué)》雜志上發(fā)表論文稱，他在隕石里發(fā)現(xiàn)了來(lái)自太空的外星微生物化石。他同時(shí)還堅(jiān)稱，這些微小的生命形式不是地球的 污染物，而是在彗星、月球和其他星球上生活的活體有機(jī)生物的遺留物。胡佛的論文引起了人們的極大關(guān)注。如果這項(xiàng)研究成果得到證實(shí)，可能意味著宇宙到處都存在生命跡象，地球上的生命或許來(lái)自太陽(yáng)系的其他地方，隨著彗星或小行星一類的太空巖石來(lái)到地球。不過(guò)，很快就有科學(xué)家對(duì)此提出了質(zhì)疑。

地球上的生命是如何起源的？這是地球上所有奧秘中最大的奧秘。由于缺乏地球早期生命體化石以及相關(guān)的地質(zhì)學(xué)證據(jù)，我們至今仍不清楚地球上最初的生命是怎樣出現(xiàn)的，出現(xiàn)在哪里，其形態(tài)是什么樣的……地球生命起源的諸多奧秘依然撲朔迷離。

最初的地球生命是怎樣出現(xiàn)的？

這是地球生命起源奧秘中最有趣也最困難的一個(gè)謎題。在人類的各種文化中都有解釋生命起源的故事。

斯坦利·米勒和他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置

中世紀(jì)的歐洲學(xué)者認(rèn)為，一些小動(dòng)物如昆蟲(chóng)、兩棲動(dòng)物和老鼠，是“自發(fā)產(chǎn)生”的，即非生命成分自然地“自我組裝”，比如從舊衣服堆或垃圾堆中產(chǎn)生生命。1668年，意大利醫(yī)生弗朗西斯科·雷迪對(duì)這種說(shuō)法提出了質(zhì)疑，他發(fā)現(xiàn)蛆蟲(chóng)是從蒼蠅產(chǎn)下的卵中孵化出來(lái)，而不是從腐爛物質(zhì)中自然形成的。到19世紀(jì)60年代，法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，徹底否定了生命“自發(fā)產(chǎn)生”理論。

1871年，達(dá)爾文在一封信中寫道：“最初的生命體有可能是在一個(gè)溫暖的小池塘中出現(xiàn)的，這個(gè)池塘中可能同時(shí)具有各種化學(xué)物質(zhì)（如氨水、含磷的鹽等）和閃電、光亮、熱量一類的東西。經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)后，蛋白質(zhì)合成物出現(xiàn)了，它們開(kāi)始經(jīng)歷若干更復(fù)雜的變化?！贝撕螅瑹o(wú)數(shù)科學(xué)家前仆后繼，逐漸完善著達(dá)爾文想象中的那個(gè)孕育地球生命的“溫暖的小池塘”。其中，最有影響力的是人是俄羅斯科學(xué)家?jiàn)W巴林和英國(guó)科學(xué)家霍爾丹。

奧巴林和霍爾丹推斷，生命產(chǎn)生之初的地球早期大氣中沒(méi)有氧（或有很少的氧），但卻有可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫原子的其他高濃度氣體成分，而氫原子是合成創(chuàng)造生命的化合物所必不可少的。據(jù)此，科學(xué)家認(rèn)為，促進(jìn)原子和分子重新排列進(jìn)入有機(jī)生命形式的能量來(lái)自于陽(yáng)光、閃電或地?zé)帷?/p>

為了檢驗(yàn)上述理論，1953年，美國(guó)芝加哥大學(xué)的物理學(xué)研究生斯坦利·米勒設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在密封玻璃容器中充滿地球早期大氣中存在的各種氣體，容器底部是沸騰的水，水的上方通過(guò)儀器產(chǎn)生電火花穿越氣體混合物。經(jīng)過(guò)一星期的反應(yīng)，米勒發(fā)現(xiàn)，在氣體中和水中都形成了氨基酸。氨基酸是構(gòu)成地球生命的基本成分之一，構(gòu)成生命的蛋白質(zhì)和酶都是以氨基酸為基礎(chǔ)的。

不過(guò)，后來(lái)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在生命產(chǎn)生之前，地球早期大氣可能根本不像奧巴林、霍爾丹和米勒認(rèn)為的那樣已經(jīng)為生命的誕生做好了準(zhǔn)備。他們推斷，火山活動(dòng)給早期大氣中增添了一氧化碳、二氧化碳、氮，以及少量的氧。近年來(lái)，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬數(shù)十億年前的地球早期大氣，已產(chǎn)生了有機(jī)體中發(fā)現(xiàn)的所有20種氨基酸。

但是，在沒(méi)有生命存在的情況下，這些氨基酸是如何連接在一起形成更復(fù)雜的化合物，進(jìn)而成為地球早期生命體的呢？實(shí)際上，問(wèn)題并不在于氨基酸，而在于蛋白質(zhì)，所有活細(xì)胞都是由蛋白質(zhì)組成的。氨基酸以化學(xué)方式利用特定的酶連在一起形成某種蛋白質(zhì)。沒(méi)有酶，氨基酸就無(wú)法以化學(xué)家稱之為聚合作用的方式連接起來(lái)。那么在早期地球上，沒(méi)有酶的幫助，氨基酸是如何連接在一起的呢？一種可能性就是，氨基酸與熾熱的砂子、黏土或其他礦物結(jié)合在一起。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)表明，氨基酸和其他高分子聚合物的稀釋液滴落到溫暖的沙地、黏土或其他礦物質(zhì)上，以這種方式連接起來(lái)形成較大的被稱為類蛋白的分子?？梢韵胂?，在達(dá)爾文設(shè)想的“溫暖的小池塘”里，自發(fā)形成的“氨基酸湯液”飛濺在熾熱火山巖石上的情景，黏土和黃鐵礦也為生命最基本成分形成更大的分子提供了一個(gè)很好的“平臺(tái)”。

氨基酸和其他有機(jī)化合物的形成被推定為生命起源的一個(gè)必要步驟，這一點(diǎn)是確定無(wú)疑的，至少是所有生命體都依賴于DNA 和RNA 進(jìn)行復(fù)制這一發(fā)展過(guò)程中的一環(huán)（請(qǐng)參閱“相關(guān)鏈接”）?？茖W(xué)家由此推測(cè)，一旦第一個(gè)可以進(jìn)行自我復(fù)制的分子出現(xiàn)，進(jìn)化就主宰了之后的生命發(fā)展之路，最適應(yīng)于當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的特定分子能夠最有效地進(jìn)行自我復(fù)制，直至原始細(xì)胞出現(xiàn)。一旦細(xì)胞產(chǎn)生，通過(guò)自然選擇和生存競(jìng)爭(zhēng)，地球上多種多樣的生命形式便紛紛開(kāi)始出現(xiàn)。

蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命。機(jī)體中的每一個(gè)細(xì)胞和所有重要組成部分都有蛋白質(zhì)參與。蛋白質(zhì)的種類很多，性質(zhì)、功能各異，但都是由20種氨基酸按不同比例組合而成的。氨基酸賦予蛋白質(zhì)特定的分子結(jié)構(gòu)形態(tài)，使它的分子具有生化活性。

基因是編碼蛋白質(zhì)或RNA等具有特定功能產(chǎn)物的遺傳信息的基本單位，是染色體的一段DNA序列。也就是說(shuō)，生物的遺傳信息都儲(chǔ)存在細(xì)胞核內(nèi)的DNA中。細(xì)胞分裂時(shí)，為了確保每一代的細(xì)胞具備相同的遺傳信息，DNA必須通過(guò)自我復(fù)制使子代細(xì)胞帶有同樣數(shù)量的DNA，這一過(guò)程被稱為“復(fù)制”。細(xì)胞在執(zhí)行某種生物功能時(shí)，需要特定的蛋白質(zhì)來(lái)完成，此時(shí)DNA將信息傳遞給RNA（這一過(guò)程被稱為“轉(zhuǎn)錄”），然后RNA按照特定的信息通過(guò)氨基酸的不同組合來(lái)組成特定的蛋白質(zhì)（這一過(guò)程被稱為“翻譯”）。這樣，DNA中的不同遺傳信息就可以根據(jù)需要翻譯成不同的蛋白質(zhì)，而不同的蛋白質(zhì)則在機(jī)體內(nèi)執(zhí)行不同的生物功能。這即“生物中心法則” ——細(xì)胞內(nèi)的信息按照預(yù)定順序流動(dòng)：DNA將遺傳信息轉(zhuǎn)錄給RNA，RNA嚴(yán)格按照DNA的遺傳信息，通過(guò)氨基酸的不同組合合成蛋白質(zhì)。

DNA的中文名稱是脫氧核糖核酸，英文名稱是Deoxyribonucleic acid。RNA的中文名稱是核糖核酸，英文名稱是Ribonucleic acid。DNA是由一個(gè)一個(gè)核苷酸連結(jié)成雙螺旋分子結(jié)構(gòu)的大分子。RNA也是由許多核苷酸連成的長(zhǎng)長(zhǎng)的大分子，但沒(méi)有DNA長(zhǎng)，分子量也小得多。蛋白質(zhì)是由氨基酸單分子連起來(lái)的大分子。

地球生命起源于海底熱液口？

有關(guān)地球生命起源最引人注目的話題之一是：簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物是在什么地方演變?yōu)楦鼜?fù)雜的聚合物，進(jìn)而成為地球早期生命體的？

達(dá)爾文設(shè)想，地球生命是在“溫暖的小池塘”中產(chǎn)生的，但也有科學(xué)家認(rèn)為，剛誕生不久的地球是一個(gè)不適合生命生存的荒涼地方，大氣中沒(méi)有氧氣，也沒(méi)有如今能夠阻擋大量有害紫外線輻射的臭氧層，所以他們認(rèn)為，最有可能產(chǎn)生生命的環(huán)境是深海熱液口。

1976年，科學(xué)家乘坐“阿爾文號(hào)”潛艇潛入深海底，在那里發(fā)現(xiàn)了一些裂縫，被熔巖加熱到幾百攝氏度高溫、富含礦物質(zhì)的海水源源不斷地從裂縫中噴涌而出。這就是被稱之為“海底熱液口”的地方?？茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn)，在海底熱液口附近，存在著一個(gè)奇特的生態(tài)系統(tǒng)，在那里聚集了大量海洋生物，包括巨大的管蠕蟲(chóng)、盲蝦和噬硫細(xì)菌。

1996年，礦物學(xué)家鮑勃·哈森開(kāi)始了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，旨在證明：海底熱液口附近是生命誕生的理想之地。哈森認(rèn)為，海底熱液口的高溫高壓環(huán)境，豐富的礦物質(zhì)資源，以及裂縫中源源不斷噴涌上來(lái)并立即與冰冷的海水交融在一起的熱水，這種種復(fù)雜的環(huán)境條件表明，這里很可能是地球生命起源的地方。為了測(cè)試這一理論，哈森和他的同事們使用了一種被叫做“壓力彈”的設(shè)備?！皦毫棥痹诩夹g(shù)術(shù)語(yǔ)上被叫做“內(nèi)部加熱氣體介質(zhì)壓力容器”，看上去就像一口超級(jí)廚房高壓鍋，可產(chǎn)生超過(guò)1800℃的高溫和相當(dāng)于海平面氣壓10000倍的高壓。

做實(shí)驗(yàn)時(shí)，哈森將水、一種被叫做丙酮酸鹽的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，以及一種能產(chǎn)生二氧化碳的粉末裝進(jìn)一個(gè)由金子做成的小膠囊內(nèi)，然后將小膠囊放進(jìn)設(shè)定在480℃、2000個(gè)大氣壓的“壓力彈”中。兩小時(shí)后，他取出膠囊，發(fā)現(xiàn)里面的東西已經(jīng)變成了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的不同的化合物。之后，哈森和同事們又用氮、氨以及其他早期存在于地球上的分子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終創(chuàng)造出了各種各樣的有機(jī)分子，包括各種氨基酸和糖類，這些都是構(gòu)成生命體的基本物質(zhì)。

哈森的“壓力彈”實(shí)驗(yàn)標(biāo)志著一個(gè)重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。44年前，米勒在裝滿“地球早期大氣”的玻璃試瓶里，用電火花模擬閃電，成功地創(chuàng)造出了含有氨基酸的“生命原湯”。而現(xiàn)在，哈森的“壓力彈”實(shí)驗(yàn)則表明，不僅僅是雷電，生命的基本分子還可能在各種場(chǎng)所形成，包括海底熱液口附近，火山口中，甚至在隕石上。

在科學(xué)家看來(lái)，在地球上形成生命的基本元素如碳、氫、氮等并不難，難的是：這些基本元素是如何組合在一起的？還有，氨基酸以多種形式出現(xiàn)，但其中只有一些被生物體用來(lái)構(gòu)成蛋白質(zhì)，那它們又是如何發(fā)現(xiàn)和找到彼此的呢？

哈森認(rèn)為，各種分子漂浮在浩瀚海水——“生命原湯”之中，但那決不是什么濃厚醇香的燉牛肉湯，它非常稀薄，只是在一片汪洋大海中，這里或那里偶爾飄浮著幾個(gè)分子而已。可以說(shuō)，在茫茫大海中，分子與分子相遇，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并最終形成較大結(jié)構(gòu)的機(jī)會(huì)可謂無(wú)限之小。哈森推測(cè)，海底的巖石，即在海底熱液口周圍堆積起來(lái)的礦床，很可能是幫助孤單的氨基酸互相尋找到彼此的最好媒介——礦物巖石擁有紋理，有的光滑、有光澤，有的粗糙、凹凸不平，表面附著各種分子；氫原子若即若離地徘徊在礦物巖石的附近，與其上的各種分子發(fā)生反應(yīng)；某種氨基酸被礦物分子所吸引，形成一個(gè)鍵，足夠多的鍵形成一種蛋白質(zhì)……目前，哈森及其同事正在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)不同的礦物質(zhì)和分子加以組合，一遍又一遍地做實(shí)驗(yàn)，以重復(fù)地球早期海洋里曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的那些事兒。

哈森還從另一個(gè)角度探索生命起源的奧秘，這就是：生命是如何促進(jìn)了礦物的演化？我們知道，在太陽(yáng)系形成之前，宇宙塵埃粒子中大約只有十幾種礦物質(zhì)，包括金剛石和石墨等；當(dāng)太陽(yáng)形成之時(shí)，又形成了大約50種礦物質(zhì)。在地球上，火山爆發(fā)噴發(fā)物形成玄武巖，板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)促成了銅、鉛和鋅等礦床的形成。哈森認(rèn)為，在恒星爆炸、行星形成和地球板塊運(yùn)動(dòng)的壯麗史詩(shī)中，這些礦物質(zhì)都扮演了重要的角色。接下來(lái)，生命活動(dòng)起到了關(guān)鍵作用。光合作用將氧氣引入大氣中，進(jìn)而進(jìn)入地殼中，促成了一些新種類的礦物質(zhì)，如綠松石、孔雀石和藍(lán)銅礦等的形成。苔蘚和藻類爬上陸地，使巖石碎裂，形成黏土，更大的植物得以生長(zhǎng)，土壤也向縱深發(fā)展，如此等等。如今地球上的礦物質(zhì)大約有4400種，其中超過(guò)2/3的產(chǎn)生是因?yàn)樯拇嬖诟淖兞诉@個(gè)星球，其中一些完全是由活的生物體死亡后形成的。

哈森認(rèn)為，海底熱液口附近復(fù)雜的環(huán)境正是生命誕生的理想之地——噴涌而出的熱水與巖石附近冰冷的海水產(chǎn)生相互作用，礦床表面提供堅(jiān)實(shí)的表面，讓新形成的氨基酸擁有一個(gè)能夠聚集在一起的落腳之處。他說(shuō)，“長(zhǎng)期以來(lái)，有機(jī)化學(xué)家一直利用試管來(lái)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，而生命起源所利用的則是巖石、水和大氣。一旦生命有了立足點(diǎn)，多樣化的環(huán)境因素就成為演變發(fā)展的推動(dòng)力量?！钡V物質(zhì)演變并增多，生命出現(xiàn)并向多樣化發(fā)展，于是，三葉蟲(chóng)、鯨魚(yú)、靈長(zhǎng)類動(dòng)物相繼登上了地球歷史舞臺(tái)。

一些科學(xué)家認(rèn)為，剛誕生不久的地球是一個(gè)不適合生命生存的荒涼地方，大氣中沒(méi)有氧氣，也沒(méi)有如今能夠阻擋大量有害紫外線輻射的臭氧層，所以最有可能產(chǎn)生生命的環(huán)境是深海熱液口。

地球生命起源于外太空？

2011年3月，美國(guó)宇航局科學(xué)家理查德·胡佛發(fā)表文章稱，在隕石碎片中發(fā)現(xiàn)了外星微生物化石,但很快美國(guó)宇航局的頂級(jí)科學(xué)家們對(duì)此進(jìn)行了駁斥。上圖是用電子顯微鏡拍成的Titanospirillum velox巨型細(xì)菌的真實(shí)畫面，與胡佛所發(fā)現(xiàn)的“外星微生物”化石相似。下圖是將研究樣本隕石放大1000倍后拍攝的圖片，可見(jiàn)許多絲狀體物質(zhì)。

有科學(xué)家認(rèn)為，地球上的生命或許來(lái)自太陽(yáng)系的其他地方，是隨著彗星或小行星一類的太空巖石來(lái)到地球的。

目前科學(xué)家普遍認(rèn)為，地球生命根源于某些特定無(wú)機(jī)物的組合。在混沌之初，“生命原湯”中的各種物質(zhì)經(jīng)歷了一系列化學(xué)反應(yīng)，最終形成了氨基酸等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)化合物。自19世紀(jì)，有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這些富含碳元素的有機(jī)化合物同一些隕石的組成成分十分類似，于是提出了地球生命可能來(lái)自外太空的觀點(diǎn)。

小行星帶被認(rèn)為是地球生命起源較為理想的發(fā)生空間。小行星帶介于火星和木星之間，遠(yuǎn)離形成過(guò)程中的行星的高溫高壓環(huán)境。一些科學(xué)家推測(cè)，小行星帶中的小行星不斷發(fā)生激烈碰撞，產(chǎn)生的隕石攜帶著一些物質(zhì)運(yùn)行在太陽(yáng)系中，其中一些最終墜落到了地球上，正是這些“太空來(lái)客”提供了地球生命形成所不可缺少的各種有機(jī)成分。

隕石分為球粒隕石和非球粒隕石兩類?？茖W(xué)家認(rèn)為，球粒隕石對(duì)生命起源有著較為重要的意義，因?yàn)槠渲泻邪被岷推渌衔铮鼈冏矒舻厍虍a(chǎn)生熱和沖擊波，可以在地球早期大氣中激起合成有機(jī)化合物的化學(xué)反應(yīng)。1969年，一顆隕石隕落在維多利亞的默奇森地區(qū)，科學(xué)家在這顆隕石中發(fā)現(xiàn)了多種氨基酸。默奇森隕石屬于碳質(zhì)球粒隕石，極可能是來(lái)自彗星的殘余物質(zhì)。這是科學(xué)家首次在隕石中發(fā)現(xiàn)氨基酸。科學(xué)家還在默奇森隕石中發(fā)現(xiàn)了與微生物極為相似的微體化石，被一些微生物學(xué)家認(rèn)為是來(lái)自太空的微觀生命。

科學(xué)家在其他的碳質(zhì)球粒隕石中也找到了各種形態(tài)的微生物化石，長(zhǎng)條形的，圓形的等，與地球上的微生物非常相似。這些隕石樣本被一些科學(xué)家認(rèn)為提供了地球生命起源于外太空的寶貴證據(jù)。

2010年，美國(guó)科學(xué)家在一塊叫做“Ureilite”的隕石中發(fā)現(xiàn)了19種氨基酸。令科學(xué)家驚訝的是，他們?cè)赨reilite隕石中既發(fā)現(xiàn)了“左手性”的氨基酸，也發(fā)現(xiàn)了“右手性”的氨基酸。氨基酸中的原子排列呈立體組合，有L型（左旋）和D型（右旋）兩種，呈相互鏡像關(guān)系，如我們的左手和右手對(duì)稱一樣，因此也被分別稱作 “左手性”和“右手性”。研究發(fā)現(xiàn)，除了少數(shù)動(dòng)物的特定器官內(nèi)含有少量的“右手性”氨基酸之外，構(gòu)成地球生命體的氨基酸幾乎都是“左手性”的。有科學(xué)家據(jù)此認(rèn)為，這些氨基酸肯定來(lái)自外太空，而不是在地球上被“污染”的。

一些科學(xué)家認(rèn)為：地球上的生命或許來(lái)自太陽(yáng)系的其他地方，是隨著彗星或小行星一類的太空巖石來(lái)到地球的。

2011年2月，一個(gè)美國(guó)科學(xué)家小組宣布，他們從1995年在南極洲地區(qū)發(fā)現(xiàn)的一塊編號(hào)為“Grave Nunataks 95229”的隕石中提取了4克巖石粉末樣本進(jìn)行化學(xué)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣本中含有豐富的氮元素，而構(gòu)成生命基本要素的DNA和蛋白質(zhì)中都含有氮元素。一些科學(xué)家認(rèn)為，這為地球生命起源于外太空的說(shuō)法提供了進(jìn)一步的有力證據(jù)。

2011年3月，美國(guó)宇航局科學(xué)家理查德·胡佛宣稱，他在隕石中發(fā)現(xiàn)了地外生命的痕跡。這位天體生物學(xué)家曾花費(fèi)10年時(shí)間對(duì)隕落在世界各處荒涼角落的隕石進(jìn)行研究分析。胡佛稱，他將發(fā)現(xiàn)自南極、西伯利亞和阿拉斯加的碳質(zhì)球粒隕石進(jìn)行切片，然后用掃描隧道顯微鏡進(jìn)行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了“大型的復(fù)雜絲狀體”，這種類似地球上能產(chǎn)生氧氣的藍(lán)藻細(xì)菌的外星微生物化石或可證明宇宙中外星生物的存在。如果這項(xiàng)研究成果得到確認(rèn)，它將為“胚種論”提供有力支持。該理論認(rèn)為，細(xì)菌可以在休眠狀態(tài)下隱藏于隕石中進(jìn)行超長(zhǎng)距離的星際旅行，而當(dāng)它們最終落到一個(gè)新的行星上后，在條件適宜的情況下，便有機(jī)會(huì)復(fù)蘇并實(shí)現(xiàn)“生命種子”的星際傳播。

胡佛的這一研究成果引起了極大的關(guān)注，但同時(shí)也受到了很多科學(xué)家的質(zhì)疑。美國(guó)航天局的頂級(jí)科學(xué)家很快發(fā)表聲明說(shuō)，沒(méi)有科學(xué)證據(jù)能夠支持他們的同事所宣布的這一驚人發(fā)現(xiàn)。他們認(rèn)為對(duì)這個(gè)說(shuō)法最簡(jiǎn)單的解釋是：這些隕石碎片上確實(shí)存在微生物,但它們是地球上的微生物。也就是說(shuō),這些隕石在降落后被地球的微生物“污染”了。

事實(shí)上，之前也有過(guò)相似的消息，但最終都被證實(shí)是錯(cuò)誤的。如在上世紀(jì)60年代就有人稱在一塊隕石中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“胚種艙”，但后來(lái)證明是被人故意粘上去的。

還有另外的地球生命起源形式嗎？

科學(xué)家普遍認(rèn)同，地球上的所有生命都起源于一個(gè)共同的祖先。會(huì)不會(huì)還有不同的地球生命起源形式呢？

2010年，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)在倫敦召開(kāi)了主題為“探測(cè)地外生命及其對(duì)科學(xué)和社會(huì)的影響”的研討會(huì)。會(huì)議的主要議題是“搜索來(lái)自外星人的信號(hào)”、“搜尋地球另一個(gè)生命起源”和“探討尋找外星生命的社會(huì)意義”。美國(guó)亞利桑那大學(xué)的保羅·戴維斯教授在會(huì)上提出了“在地球上搜索‘影子生物圈’” 的想法

何謂“影子生物圈”？即指存在于地球或地球之外，與已知生命形式毫不相關(guān)的獨(dú)立的生命源的后代。到哪里去尋找“影子生物圈”呢？科學(xué)家指出，并非乘坐星際飛船到太空中許多光年之外的地方去尋找，而是在我們的地球上尋找。

我們所熟悉的各種各樣的多細(xì)胞生物都起源于一個(gè)共同的祖先，沒(méi)有人懷疑這一點(diǎn)，其根據(jù)主要源自于生物化學(xué)和分子生物學(xué)，比如櫟樹(shù)、鯨魚(yú)、蘑菇和細(xì)菌看起來(lái)是完全不同的物種，但從生物化學(xué)和分子生物學(xué)的角度來(lái)看，它們的內(nèi)部機(jī)制卻是相同的，都用DNA和RNA存儲(chǔ)信息，用ATP分子（ATP即三磷酸腺苷，是各種活細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種高能磷酸化合物）儲(chǔ)存和釋放能量，等等。生物學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，許多截然不同的物種，它們的基因卻極為相似，比如人類與小鼠相同的基因達(dá)63%，人類與酵母相同的基因達(dá)38%。

無(wú)論是動(dòng)物園里的動(dòng)物，庭院里的植物，還是天空中的飛鳥(niǎo)和海里的魚(yú)，它們都是同一種生命形式——多細(xì)胞生物。不過(guò)，多細(xì)胞生物只是地球生命的一部分，地球生命的絕大部分是微生物。

在顯微鏡下，我們可以發(fā)現(xiàn)構(gòu)成微生物的生物化學(xué)結(jié)構(gòu)：DNA，蛋白質(zhì)，核糖體，和你我身體的基本構(gòu)成是一樣的。但是，地球上充滿了這些微小的生物體，僅1立方厘米的土壤內(nèi)就可能含有種類多達(dá)數(shù)百萬(wàn)種、數(shù)量多達(dá)數(shù)十億的微生物，其中絕大多數(shù)都還沒(méi)有被歸類，更不用說(shuō)進(jìn)行研究了，在這中間會(huì)不會(huì)有我們所不知道的生命形式呢？

問(wèn)題還在于，進(jìn)化在很大程度上存在偶然性，不同起源的生命體很可能有著完全不同的生物化學(xué)結(jié)構(gòu)，“影子生物圈”有可能被淹沒(méi)在常規(guī)形式的生命中。

那么，我們應(yīng)該如何去尋找我們所不知道的生命形式？一個(gè)可行的方法是：到傳統(tǒng)生命無(wú)法生存的極端環(huán)境中去探索，比如沙漠、冰原、高空大氣層和火山口。

在過(guò)去30年里，生物學(xué)家不斷驚訝地發(fā)現(xiàn)，在一些以前被認(rèn)為足以致命的環(huán)境中，一些生命卻欣欣向榮，繁衍不息。20世紀(jì)60年代后期，在美國(guó)黃石國(guó)家公園的溫泉中，發(fā)現(xiàn)了可承受90℃高溫的微生物（被稱為嗜熱菌）。更為驚奇的是，1976年，在深海熱液口附近，首次發(fā)現(xiàn)了生活在高達(dá)350℃熱液中的微生物?？茖W(xué)家還相繼發(fā)現(xiàn)了能夠承受極端寒冷、耐腐蝕以及耐輻射等的微生物。這些發(fā)現(xiàn)表明，生命的生存空間比我們以往所認(rèn)為的要寬廣得多。

不過(guò)，研究證明，迄今發(fā)現(xiàn)的這些極端微生物仍然是地球上的常規(guī)生命形式，和你我一樣，都源自于同樣的生命之樹(shù)。假如存在一個(gè)“影子生物圈”，其生存環(huán)境甚至超越了迄今已發(fā)現(xiàn)的最頑強(qiáng)生命的生存極限，情況又會(huì)怎樣呢？一個(gè)很好的例子是溫度。我們知道，溫度超過(guò)120℃，DNA和蛋白質(zhì)就會(huì)被破壞和瓦解，一系列分子修復(fù)和保護(hù)機(jī)制也會(huì)遭到破壞。但是，超級(jí)嗜熱菌的耐熱極限達(dá)到約130℃。另一個(gè)例子是深度。20世紀(jì)80年代，天體物理學(xué)家托馬斯·戈?duì)柕略诒O(jiān)管一個(gè)實(shí)驗(yàn)性石油鉆井工程時(shí)，在鉆孔幾千米深處發(fā)現(xiàn)了生命。之后幾年里，其他研究人員也紛紛在巖石孔隙中尋找到生活在地下深處的微生物，并在1000米深處的海底巖石中發(fā)現(xiàn)：每立方厘米中含有數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的微生物！科學(xué)家推測(cè)，地球上有著一些與世隔絕或幾乎與世隔絕的地下生態(tài)系統(tǒng)，每一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都自成一體，自我維持，并基本上隔絕于我們所熟悉的地球生物圈。

尋找我們所不知道的生命形式的一個(gè)可行的方法是：到傳統(tǒng)生命無(wú)法生存的極端環(huán)境中去探索，例如沙漠、冰原、高空大氣層和火山口。

目前至少已有三個(gè)這樣的生態(tài)系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)——深埋于地下，幾乎完全與地面生物圈隔絕。生活在其中的微生物群落以氫為能量——地下水與熾熱的巖石接觸產(chǎn)生氫，或者通過(guò)巖石的輻射作用產(chǎn)生氫。這些生物體從氫和溶解的二氧化碳獲得能量，并釋放甲烷為其排泄物。這些生物體中有許多是嗜熱菌或超級(jí)嗜熱菌，越接近地殼深處，它們能耐受的溫度越高。

遺憾的是，這三個(gè)與世隔絕的地下生態(tài)系統(tǒng)仍被認(rèn)為屬于常規(guī)地球生態(tài)系統(tǒng)。不過(guò)，“奇異生命”形式有可能生存在其他一些地方，包括高層大氣、寒冷干燥的高原和高山頂（高山頂上高通量的紫外線輻射是普通生命形式所無(wú)法承受的）、溫度低于-40℃的冰沉積層，被有毒金屬嚴(yán)重污染、令普通生命形式無(wú)法生存的湖泊，等等。在未來(lái)的鉆探工程中，無(wú)論是陸地上還是海上，完全都有可能發(fā)現(xiàn)生存著“奇異生命”的“影子生態(tài)圈”。

尋找“奇異生命”形式的另一個(gè)問(wèn)題是，它們可能與常規(guī)生命生活在同一個(gè)生物圈中，使甄別的難度很大，如像科幻小說(shuō)中所描寫的那樣，生活在我們中間的外星人，與地球人看上去沒(méi)有什么區(qū)別。而且一個(gè)小人國(guó)版本的“外星人滲透”事件有可能真的存在于我們的地球上：看上去就像普通細(xì)菌的“奇異微生物”，與普通細(xì)菌居住在同一個(gè)環(huán)境中，人們或者已經(jīng)看到它們了，但沒(méi)有認(rèn)出它們來(lái)。

我們不知道“影子生命”到底是什么樣的，這是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。因此，尋找“影子生命”的另一個(gè)方法就是：設(shè)計(jì)出探測(cè)其他生物化學(xué)結(jié)構(gòu)的手段——兩種微生物也許看上去完全相同，但它們?cè)谏锘瘜W(xué)結(jié)構(gòu)上未必完全相同。目前只有美國(guó)宇航局的微生物學(xué)家進(jìn)行了這類實(shí)驗(yàn)——尋找“鏡像生命”。普通生命體幾乎無(wú)一例外都采用右旋糖和左旋氨基酸，并避免形成它們的鏡像等價(jià)物，可如果“影子生命”是以相反的偏好發(fā)展呢？以“手性”為線索尋找“影子生命”，不失為一種明顯而簡(jiǎn)單的技術(shù)。

2004年，美國(guó)生物學(xué)家克雷格·文特爾參加了人類基因組測(cè)序，當(dāng)他宣布他從提取自北大西洋相當(dāng)貧瘠的馬尾藻海中的海水樣本中分離出了120萬(wàn)個(gè)新的基因、1800種之前尚未確認(rèn)的微生物時(shí)，整個(gè)科學(xué)界都為之震動(dòng)了。文特爾說(shuō)：“我們正在尋找火星上的生命，但我們其實(shí)連地球上究竟還有些什么生命都不知道。”

幾個(gè)正在進(jìn)行的海洋采樣研究項(xiàng)目為發(fā)現(xiàn)海洋中的“影子生命”提供了絕好的機(jī)會(huì)?？茖W(xué)家在密切關(guān)注二氧化碳積累對(duì)海洋生物多樣性的影響的同時(shí)，還將研究來(lái)自世界各地的深海微生物。如果我們能發(fā)現(xiàn)另一種生命起源的形式，將成為生物學(xué)史上最轟動(dòng)的事件，對(duì)科學(xué)特別是天體生物學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響，因?yàn)槲覀兛梢杂纱丝隙ǎ好ＣＳ钪嬷谐錆M了多種形式的生命。

關(guān)于地球生命起源還有許多問(wèn)題需要解答，同一問(wèn)題在科學(xué)界也還存在不同的觀點(diǎn)。生命起源奧秘似乎很難破譯，但科學(xué)家相信，只要堅(jiān)持不懈，地球生命起源之謎最終可以被破解。