生命的起源一直是一个尚未完全解决的重大问题,所谓“神创论”、“自生论”、“宇生论”等等众说纷纭,至今也没有一个确切的答案,但是科学家们探究的脚步从未停止。那么至今为止,科学家们有了怎样的成果,又得到了怎样的答案?
大家好,我是尹烨,一说生命起源大家就开始吵,有很多人问,说这个进化论、演化论有问题。我们应该相信神创论,这是一个旷日持久的争论。
有人认为神创造了生命的起源,人的出现都是被某种超自然的力量,即所谓的神所创造和设计的。他忽略了他说的神,难道就不是自然的一部分吗?
早在上个世纪初,具体来讲是1907年,著名的瑞典化学家阿累尼乌斯便有提出,生命或来自于外太空。先不说他对还是错,宇生起源今天也不能证伪,但这个等于没回答。
就算生命真的来自于外太空或者说被神所创,那神又是被什么造出来的?你不要说神是一开始就存在的,这个就等于狡辩。包括如果来自于外太空,外太空的生命最开始又从哪起源的呢?
阿累尼乌斯
1922年生物化学家奥巴林第一个提出了一个可以被验证的假说,他可以用科学的方式来证伪,就是认为原始地球上的某些无机物在一些闪电、太阳辐射的能量下变成了首批的有机分子。
地球的寿命46亿年,大概就是在45亿年前,这些富含有机物的原始汤当中的有机分子以某种方式聚在一起,自发形成可以自己复制的化学系统。他们管这个叫“生命的种子”。
1953年,在那一年DNA双螺旋发现了,但那一年最火的是什么?是一个美国的化学家米勒,他跟诺贝尔化学奖得主尤里首次实现了我们讲到的由无机生成有机的过程。然而这个现在来看可能是错误的,生命起源和演化过程依然存在着诸多未解决的问题。
美国化学家斯坦利·米勒
一个主要的困难就是,从地球化学前体到生物圈大多数分子的连续变化路径现在走不通,也就是说我们可能要重建全部的生化过程。
为了了解地球上生命的起源,知晓从早期的地球化学一步一步发展到今天的生物化学是很有必要的。但一个很艰难的现实是,中间应该存在着很多生化反应,很多还没有被阐明。
在2024年的三月份,美国加州理工学院联合日本东京工业大学等单位,在综合性的生态学和演化生物学期刊《自然-生态与演化》杂志发表了一篇重磅文章,对刚才缺失的路径进行了很好的补充:
他们通过研究原始嘌呤生物合成,将古代的地球化学与现代的新陈代谢切切实实地挂上了钩连在了一起。研究人员通过使用现代代谢途径数据库进行计算,发现从原始地球存在的化学物质到现代生物分子的路径可以是连续的。
在这个研究当中,作者模拟了古代的代谢网络,即使用已知的生化反应和原始的辅酶模型,便从看起来很简单的地球化学合理的前体,比如说磷酸盐、硫化物、硫化氢,这种,氨包括简单的羧酸和一部分金属离子,便确定了一条可行的路径。
为了对这个反应有更好的建模,研究小组扩展了原有的生化反应数目,在先前模型的基础上添加了不少来自于虚拟生化数据库中间的可能反应路径,最终基于还有一个超过12000种生物化学反应的数据库目录,研究人员用和ATP(三磷酸腺苷)反应部位相似的无机化合物聚磷酸进行模拟,果然可以成功生成了ATP。
在此过程中还发现,只要用多磷酸代替ATP来改变八个反应,就几乎能够实现现代生物的所有的主要代谢。这表明,即使是现在已经销声匿迹的生化反应,也确实有方法能让其无处可遁,甚至起死回生。
ATP(三磷酸腺苷)
尹哥所在的华大基因,说起来也有一批同事在这个领域做着有趣的探索。这是我们研究院五大核心的研究方向之一。
我们希望能够通过自己的单细胞、时空组学等技术和平台,来对全球物种进行一个全时全景的深入探究,能够构建出地球物种从出生到死亡到演变的多维组学图谱,从而理解生命演化和生命发育的全过程。
2020年的12月,尹哥的老板、华大董事长汪建就跟着“奋斗者”号深潜器,下潜至马里亚纳海沟万米深渊科考。他不是简单地去探险,更重要的,他想通过基因科技来为海洋科学探索打开一个新的窗口,从而加速探索生命起源、解密生命过程的进程。
今年5月21日,70周岁的汪建,成功刷新了中国最年长登顶珠峰的纪录。尹哥当时跟他也做了直播,大家有兴趣可以查一查。他也成为中国首位完成地球南极北极登顶,上了世界最高峰珠穆朗玛峰,以及下潜至全球海域最深处万米科考的科学家。
汪建二次登顶珠峰
也许大家会问,你上那么高下那么深怕不是去玩了吧?其实不是这个样子,我们登峰造极就是为了去探究科研。我们只有到了实景,才能看到一个真实的自然世界。将从另外一个角度深入探究地球科学系统的形成和演化、生物起源和环境适应,包括去解读生物多样性与气候变化等重大的科学问题。
就单说深海这一趟,去马里亚纳海沟看到什么了呢?你很难相信10909米的深海,也就是说将近1100个大气压,我们发现它里面还有极大的生物量,8000米还有狮子鱼,9000米还有钩虾。
深海狮子鱼
其下面的这些淤泥当中含有大量的微生物,我们就把这些微生物带了一部分进行测序,一次性地就把人类已知的细菌扩展了6.9%,已知的病毒扩展了24%,找到了大量我们没有见过的代谢网络。
或许生命就是起源于地球的海洋当中,我们这么多的答案、秘密其实就在这个蓝色星球上,万物神奇,或许这就是我深爱生命科学的魅力所在。