生命进化不止一次吗？研究人员正在寻找答案 _生命

生命进化不止一次吗？研究人员正在寻找答案Credit: Maximillian cabinet/Shutterstock
据The Conversation（乔迪·派普斯）：从它卑微的起源开始，生命以无尽的美丽形式感染了整个星球。生命的起源是最古老的生物学事件，如此古老以至于除了生命本身的存在之外，没有留下任何明确的证据。这留下了许多问题，其中最引人入胜的是有多少次生命神奇地从非生命元素中出现。
地球上所有的生命都只进化了一次，还是不同的生物来自不同的布料？生命出现有多困难的问题很有趣——尤其是因为它可以揭示在其他星球上找到生命的可能性。
生命的起源是现代生物学的中心问题，也可能是最难研究的问题。这一事件发生在40亿年前，并且发生在分子水平上——这意味着几乎没有化石证据留下。
人们提出了许多生动的开端，从令人作呕的原始汤到外太空。但目前的科学共识是，生命是在一个称为自然发生的自然过程中从无生命分子中产生的，最有可能是在深海热液喷口的黑暗中。但是如果生命出现一次，为什么不再出现多次呢？
什么是自然发生？
科学家们已经为自然发生提出了各种连续的步骤。我们知道地球富含几种化学物质，如氨基酸，一种称为核苷酸或糖的分子，它们是生命的组成部分。实验室实验，如标志性的米勒-尤里实验，已经表明这些化合物如何在类似于早期地球的条件下自然形成。这些化合物中的一些也可能是乘坐陨石来到地球的。
接下来，这些简单的分子结合起来形成更复杂的分子，如脂肪、蛋白质或核酸。重要的是，核酸——如双链DNA或其单链表亲RNA——可以存储构建其他分子所需的信息。DNA比RNA更稳定，但相比之下，RNA可以是化学反应的一部分，在化学反应中，化合物进行自我复制。
“RNA世界”假说表明，在DNA和蛋白质出现之前，早期生命可能已经使用RNA作为基因和复制的材料。
一旦信息系统能够自我复制，自然选择就开始了。这些分子(有些人称之为“基因”)的一些新副本会有错误或突变，这些新突变中的一些会提高分子的复制能力。因此，随着时间的推移，这些突变体的拷贝会比其他分子多，其中一些会积累更多新的突变，使它们变得更快、更丰富，等等。

冒烟的热液喷口。鸣谢:NOAA/维基百科。
最终，这些分子可能进化出一个脂质(脂肪)边界，将有机体的内部环境与外部环境分开，形成原始细胞。原始细胞可以更好地集中和组织生化反应所需的分子，提供一个包容和有效的新陈代谢。
重复的生活？
自然发生可能不止一次。地球可能已经产生了几次自我复制的分子，也许数千年或数百万年的早期生命只是由一堆不同的自我复制的RNA分子组成，它们有着独立的起源，竞争相同的积木。唉，由于这一过程的古老和微观性质，我们可能永远不会知道。
许多实验室实验成功地再现了不同阶段的自然发生，证明它们可能发生不止一次，但我们不能确定这些在过去发生过。
一个相关的问题可能是，当你读这篇文章的时候，新生命是否正在通过自然发生而出现。不过这是不太可能的。早期的地球没有生命，物理和化学条件非常不同。如今，如果地球上的某个地方存在新的自我复制分子出现的理想条件，它们就会立即被现有的生命吞噬。
我们所知道的是，所有现存的生命都来自一个共同的生命的最后一个普遍的共同祖先(也称为卢卡) 。如果有其他祖先，他们不会留下后代。关键的证据支持卢卡的存在。地球上的所有生命都使用相同的遗传密码，即DNA中称为A、T、C和G的核苷酸与它们在蛋白质中编码的氨基酸之间的对应关系。例如，三个核苷酸ATG的序列总是对应于氨基酸甲硫氨酸。
然而，从理论上讲，物种之间可能存在更多的遗传密码变异。但是地球上所有的生命都使用相同的密码，只是在一些血统上有一些微小的变化。生化途径，如用于代谢食物的途径，也支持卢卡的存在；许多独立的途径可能在不同的祖先中进化，但有些途径(如用于代谢糖的途径)是所有生物共有的。同样，数百个相同的基因存在于不同的生物中，这只能通过从卢卡继承来解释。
我最喜欢的对卢卡的支持来自生命之树。独立的分析，有些使用了解剖学、新陈代谢或基因序列，揭示了一种可以用树来表示的等级相关模式。这表明我们与黑猩猩的关系比与地球上任何其他生物的关系都要密切。黑猩猩和我们更接近大猩猩，一起接近猩猩，等等。
你可以选择任何随机的有机体，从沙拉中的生菜到生物活性酸奶中的细菌，如果你穿越回足够远的时间，你将分享一个真正的共同祖先。这不是比喻，而是科学事实。
这是科学中最令人难以置信的概念之一，达尔文的生命统一体。如果你正在读这篇文章，你在这里是因为几十亿年前不间断的繁殖活动。想到生命在我们的星球或其他地方反复出现是令人兴奋的，更令人兴奋的是知道我们与地球上所有的生命都有关系。