生活是如何开始的?(第1部分)

生活是什么?它从哪里来的?这是神圣总体规划的一部分,还是这是一个壮观的化学事故?我们一个人在宇宙中吗?如果没有,其他地方的生命会类似

生活是什么?它从哪里来的?这是神圣总体规划的一部分,还是这是一个壮观的化学“事故”?我们一个人在宇宙中吗?如果没有,其他地方的生命会与地球上的生活相似或完全不同吗?如果不同,那么我们如何检测或识别它?

这些是人类长期以来一直在思考的问题。随着最近在我们自己的太阳系之外发现类似地球的行星,更是如此。几乎每天都在对其他地方寻找生活的可能性的兴奋。

然而,这些基本问题中的大多数直接涉及我们自己生存的含义和起源,但仍未得到充分回答或理解。

根据圣经,上帝创造了地球上的所有生命。在为期一周的创作行为中,他在第三天提出了植物和树木,海中的鱼和第五天的天空中的鸟儿,以及第六天,包括人类在内的所有陆地动物。很少有人从字面上看这个故事,但是在西方世界的许多世纪中,这个创造故事是对生活起源的毫无疑问的答案。

即使在早期的哲学家中,关于生命的起源的问题也很少冒险超出超自然之外。但是随着时间的流逝,科学开始考虑其他可能性 – 与古埃及人一起开始,他们观察到尼罗河河的年度洪水后从泥泞中涌现出的青蛙。这导致了人们对自发世代的信念,即生命是从非生命物质中自发出现的。正是希腊哲学家亚里斯多德(Aristotle)在他的著作中首先对此进行了更系统的理论。

17世纪佛兰芒化学家和医师让·巴蒂斯特·范·赫尔蒙特(Jean-Baptiste van Helmont)描述了这种自发世代的概念,他写道:如果您按下一块汗水的内衣,然后在一个开嘴的罐子里放一些小麦,大约21天后气味会发生变化,并从内衣中冒出发酵,并穿过小麦的果壳,将小麦变成小鼠。

好的,所以他错了(老鼠显然爬进了罐子里)。但是范·赫尔蒙特(Van Helmont)是他那个时代的备受尊敬和创新的科学家,经常被认为是气动化学的创始人(气体化学;他甚至创造了“煤气”一词)。然而,他仍然接受亚里士多德的自发世代观念。

自发世代的概念并没有完全没有受到挑战。第一个也是最明显的批评家之一是17世纪的意大利博物学家和诗人弗朗切斯科·雷迪(Francesco Redi)。 Redi被认为是实验生物学的创始人,进行了仔细的实验​​,以表明Maggot并非自发地从腐烂的肉中出现,而是来自果蝇的卵。因此,他的结论是所有生命都来自鸡蛋。不过,这有一个小问题。实际上没有人看到苍蝇的鸡蛋。

在17世纪下半叶,荷兰布制造商和商人安东尼·范·李温霍克(Antonie Van Leeuwenhoek)显着提高了当时可用的镜头质量。他最初用这些检查布上的细线。但是,他还对自然科学感兴趣,他利用改进的镜头观察果蝇和跳蚤等小动物。实际上,他的镜头足够好,可以看到这种生物的鸡蛋。

更重要的是,Van Leeuwenhoek发现了单细胞生物或微生物的存在。他给伦敦的皇家学会写了许多信,描述了这些超凡脱俗的“动物”,正如他最初所说的那样。直到今天,Van Leeuwenhoek的发现和观察都被记住是微生物学的父亲。

但是自发世代的问题仍然活着。 Van Leeuwenhoek的微生物似乎没有产卵。实际上,他们似乎无处不在。也许只有微生物从非生命物质中自发出现?

难题又尚未解决了两个世纪。但是最终,在1862年,法国科学家路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)赢得了法国科学院的奖项,因为它明确地放弃了自发世代的想法。他通过一系列简单但聪明的实验来做到这一点。

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在巴黎的Ecole Normale Superieure展出的一些原始密封烧瓶(后排)的巴斯德曾经反驳自发产生。照片:Wim Hordijk

巴斯德用无菌汤填充了几个烧瓶。他密封的一些烧瓶中的一些,另一些是他打开的,还有一些他放了天鹅颈,以便只能进入空气,但是灰尘颗粒会在弯曲的脖子的底部沉降。在剩下的烧瓶中,微生物将在几天之内出现在肉汤中。但是在其他烧瓶中,它们只有在打破烧瓶的脖子后才出现。这表明(新)微生物只有在其他(生物)微生物可以通过漂浮在空中的尘埃进入时才能出现在肉汤中。巴斯德得出的结论是,所有生命都来自包括微生物在内的生活。

大约在1859年,英国博物学家查尔斯·达尔文(Charles Darwin)出版了他的《物种起源》一书,并通过自然选择介绍了他的进化论。达尔文提出的想法之一是进化作为分支过程。进化的概念(即随着时间的流逝,物种变化)已经在达尔文时代的生物学家中被广泛接受。但是,大多数这些科学家认为进化是在物种的个体和独立谱系中发生的。换句话说,马可能会进化,但它们仍然是马。兔子或任何其他现有物种也是如此。他研究的加拉帕戈斯雀科成为了这种物种形成的著名例子。然后,这将产生类似树状的结构,而不是独立的谱系。

达尔文在他的一个笔记本中勾勒出了他的想法:

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达尔文(Darwin)在1837年的“生命之树”的第一个草图。照片:剑桥大学图书馆。

这样的“生命之树”意味着密切相关的物种(例如人类和黑猩猩)有一个共同的祖先,它们都在进化。同样,过去的某个时候,整个物种(例如所有哺乳动物)也有一个共同的祖先。而且,一路采取含义,整个生命都必须拥有一个(或最多少数)共同的祖先。这是达尔文草图中标有“ 1”的点表示。

因此,鉴于所有生命都来自生命(巴斯德),并且所有生命都有一个共同的祖先(达尔文),所以这个问题仍然是这个第一个共同的祖先来自的地方。从本文中,生活的起源已成为一个真正的科学问题。

达尔文本人几乎没有关于生活的起源。但是他对这个问题的想法在给他的朋友和同事约瑟夫·胡克的信中非常清楚地表达了:

经常说,现在有生物的首次生产的所有条件现在都可能存在。但是,如果(&哦,如果这是一个很大的话),我们可以在一些温暖的小池塘中构想,以各种氨和磷酸,光,热,电和C存在,蛋白质化合物是化学形成的,可以随时进行更复杂的变化,目前将立即吞噬或吸收此类问题,在形成生物之前,情况并非如此。

这无疑为生活起源的真正科学研究奠定了基础。但是直到下一个世纪才能更加认真地解决问题,尤其是在实验上。

wim hordijk(@wanderingwim)将自己描述为“训练,历史事故的进化论者,反对更好的判断力的学者以及选择专业的流浪者”。他对计算和生物学的界面最感兴趣,尤其是专注于生命的出现,进化和起源。

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