转载 生命的 无机起源

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1、转载生命的无机起源原文地址:生命的无机起源作者:远山雪本能的，我信，生命起源于无机物，从理智上也信。环球科学09年第10期的《重返生命源头》是我非常喜欢的文章。今天我突然想清楚一件事儿，就是我要是特别有钱要怎么花钱:赞助我感兴趣的科学小组，跟不同领域的科学家交朋友。这真是，非常的享受。摘录那篇文章--地球生命的起源●研究者已经找到一种途径，早期地球上存在的化学物质可能通过此途径形成遗传分子RNA。●其他实验支持这种假说，认为含有类RNA分子的原始细胞能够自发组装、复制和进化，产生所有生命。●目前，科学家正打算在实验室创造出能完全自我复制的人造生物体，这样才能了解生命是如何诞生的。每一个活

2、细胞，哪怕是最简单的细菌，内部都充斥着设计巧妙的分子装置，这让纳米技术学家羡慕不已。随着这些机器不停地在细胞内震动、旋转或蠕动，它们剪切、粘贴和拷贝遗传分子，运输营养物质或将它们转变成能量，构建和修补细胞膜，传达机械信息、化学信息或电信息--这种过程不断持续。对这种过程的研究还不断有新发现。我们实在无法想象，37亿年前，生命从无生命物质中诞生时，这些细胞机器[主要是由蛋白组成的被称为酶(enzyme)的催化剂]是如何自发形成的。不可否认，在合适的条件下，一些更为简单的化学物质容易形成某些蛋白质的基石，即氨基酸。美国芝加哥大学的斯坦利·L·米勒(StanleyL.Miller)和哈罗德·C

3、·尤里(HaroldC.Urey)在20世纪50年代的开创性实验中已经证明了这一点。但是从氨基酸到蛋白质和酶则是另一回事。细胞合成蛋白质的过程十分复杂:酶先要解开DNA双螺旋的双链，提取出基因所含的信息(这是蛋白合成的蓝图)，翻译成最终产物。如此一来，解释生命的起源问题必然伴随着一个悖论:似乎是蛋白质，以及现在存储于DNA里的信息，在制造蛋白质。另一方面，如果第一个生物体根本不需要蛋白质的话，这种矛盾就不再存在。最近的一些试验表明，类似于DNA或类似于其近亲RNA的遗传分子有可能自发形成。因为这些分子可以卷曲成不同形状，起到原始催化剂的作用，它们或许不需要蛋白质参与，就有能力自我拷贝，也

4、就是繁殖。由脂肪酸组成的、已知可以自发形成的简单膜，包裹着水和这种自我复制的遗传分子--这可能就是生命的最初形式。这些遗传物质可以编码那些世代相传的性状，正如DNA在所有现存生物中所做的那样。拷贝过程中随机出现的偶然突变可以促进进化，也可以使这些"早期细胞"适应环境，彼此间相互竞争，从而最终进化成我们所知的生命形式。第一个生物体的真实性质和生命起源的确切环境，可能永远都不可考证。但研究至少可以帮助我们了解有哪些可能性。最终的挑战就是，构建一个能够复制和进化的人造生物体。重新创造生命无疑有助于我们了解生命如何起始，评估它存在于其他星球的可能性，从而最终了解生命到底是什么。如何开始围绕生命起

5、源，一个最困难也最有趣的谜题就是，存在于早期地球上的更简单分子如何形成这些遗传物质。从现代细胞中RNA的功能来看，RNA的出现似乎早于DNA。现代细胞合成蛋白质时，它们先把基因从DNA转录成RNA，然后以RNA为蓝图合成蛋白质。一开始，最后一步可能独立存在。后来，由于DNA化学稳定性极高，因而成为更加固定的信息存储载体。研究者还有另一条理由认为RNA早于DNA出现。由RNA构成的酶被称为核酶(ribozyme)，它在现代细胞中也发挥着关键作用。核糖体由RNA和蛋白质构成，功能是将RNA翻译成蛋白质。其中，催化蛋白质合成的主角正是RNA。因此，我们每一个细胞的核糖体都携带着来自原始RNA世

6、界的"化石"证据--核酶。目前许多研究的重点都是寻找RNA的起源。DNA和RNA这两种遗传分子都是多聚体(由更小的分子成串组成)，基本组成单位是核苷酸。核苷酸有三种组分:糖、磷酸和碱基。碱基共有4种，它们就是核酸用于编码遗传信息的"字母"。在DNA中，这些"字母"是A、G、C和T，分别代表腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶，而在RNA中，除了"字母"U(尿嘧啶)取代了T(见右图)，其余"字母"都相同。碱基为富氮化合物，它们按照简单的原则而相互结合:如A与U(或T)配对，G与C配对。这样的配对构成了螺旋状DNA"梯子"(即双螺旋)的台阶，而且它们之间的特异性配对，对于如实复制遗传信息非常关键

7、，因为只有这样细胞才能复制。与此同时，磷酸根和糖分子组成DNA或RNA链的"骨架"。经过一系列步骤，氰化物、乙炔和水可以自我组装成碱基--这些简单分子存在于地球早期的原始物质中。简单的起始物质也易于聚集成糖。100多年前，研究者就已经知道，在碱性溶液中加热甲醛就可以得到多种糖分子混合物，而在早期行星上，是可以找到甲醛的。问题是如何得到合适的糖(如RNA的核糖)来制造核苷酸。两种发生在简单的二碳糖和三碳糖间的分子间反应，可以形成核糖及