在变成行星之后的5亿年时间里,地球不断受到陨石和彗星的撞击,大多数的撞击因为能量巨大而发生爆炸,这时陨石和彗星所携带的有机化合物都被爆炸产生的热能摧毁,随后喷射出了碳原子、氧原子以及其它元素 。
爆炸的热能还把彗星中的水分变成蒸汽释放出来,逐渐使炙热的地球冷却下来 。碳原子随后变成了二氧化碳气体,而氮气、硫化氢和水蒸气,也许还有少量的氢气,还慢慢堆积成了地球大气层 。这里面绝对没有氧气 。
之后的1亿年,又经历了无数次陨石和彗星撞击,彗星继续释放大量的水分,地球上开始出现蓝色的海洋,并覆盖了大部分地表 。此时的海水温度是比较高的,但并不会超过沸点,还充斥着多种酸性物质,如亚铁盐、磷酸盐等、以及水下火山喷出的矿物质等 。
这时的太阳温度要比现在低四分之一左右,但是,由于臭氧层还未形成,所以太阳光中的紫外线会直接照射到地球上 。
此时以二氧化碳为主体的大气层,会把太阳照射到地球表面的热辐射拦截,因此,地球逐渐变得既湿又热,这为生命的诞生做好了准备 。
元素演化生命前面已经说过,地球上的物质大多来自外太空的宇宙尘埃,这些碳、氢、氮、氧以及硫或硅的高分子化合物在电、辐射和其它能量的影响下产生了氨基酸和核苷酸等有机物 。
那么,落入海洋中的氨基酸与核苷酸等小分子物质,由于疏水相互作用(在水中溶解度小的分子有聚集在一起的倾向)经过长期的相互积累,通过缩合或聚合作用,就形成了原始的蛋白质分子、多糖分子和核酸分子 。
现在,水(海洋)有了,基本元素(碳氢氮氧硫硅)有了,化合物有了(核酸、氨基酸、蛋白质),能量(紫外线和地热)也有了,最终是一种什么物质引发了有机物的生命形态呢?
这种“神秘”的物质是一种催化剂,催化剂的功能是帮助反应分子迅速靠近,以至相互作用,而本身在反应中并不消耗,并能连续不断的引发反应作用 。而没有催化剂的化学反应是非常缓慢的,在当时恶劣的地球环境中,有机物若没有催化剂的帮助,是不可能自发组合成细胞生命的 。
催化剂就好像一只无形的手,把各种有机物迅速地捏合在一起,也就是说是这种催化剂给予有机物“灵魂”,从而诞生了可以吸收能量,以及可以代谢和繁殖的“生命”体 。
生物体中发生化学反应所需的催化剂大都为酶,而酶是由蛋白质组成的,奇怪的是,蛋白质是生命诞生之后的载体,根本不可能是生命之前的催化剂——酶 。
在上世纪80年代,美国博尔德科罗拉多大学的切赫和耶鲁大学的奥尔特曼,不约而同的发现某些核糖核酸(RNA)分子具有催化活性,他们因此分享了1991年的诺贝尔生理学奖 。
这一发现揭示了核糖核酸(RNA)切赫称之为“核酶”才是首个生命诞生的背后推手 。是核糖核酸分子及其辅助因素充当了最初生命结构所必须的所有化学反应的“酶系”,并在氨基酸组成蛋白质的过程中既提供了催化机制又提供了信息 。
问题又来了,在生命诞生之前这个天然具有功能行为的核糖核酸(RNA)又是如何被三个化合物磷酸,核糖和碱基以什么化学方式合成的?
遗憾的是,到目前为止,化学还不能阐明是什么机制使得磷酸、核糖和碱基能自发的合成RNA,这个问题好似上升到了超自然的界限,但是,科学家却找到另一个角度来解释这种神奇的化学反应的发生机制 。
美国南阿拉巴马大学的生物学家找到了一种方法:把氨基酸混合物在170℃加热,当完全干燥之后,得到一种类似塑料的固体,再把它研碎与水混合,得到其重量的15%,并可溶于水,平均由50个氨基酸分子组成的产物 。
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