据国外媒体报道,达尔文提出过许多出色的想法。其中最著名的当属由受自然选择驱动的进化论。地球上的大多数已知生命都可以用该理论来解释。但他也对其它许多问题进行了苦苦思索。在写给朋友的一封信中,他提出了一种关于地球早期生命如何形成的理论。在约150年后的今天看来,这封信极其具有预见性,如同预言一般。
与人们的普遍想法不同,达尔文并非第一个提出物种会进化的人。在19世纪,科学家针对“动物会随着时间的流逝不断变化,比如现代长颈鹿的脖子比古代更长”这一理论进行了大量探讨。
达尔文的关键贡献在于描述了“自然选择”这一进化机制。该理论认为,同一物种的动物需要为了食物、庇护所、以及繁殖后代的能力彼此竞争。只有最适合所在环境的动物才能成功产下后代,因此这些有益性状可以遗传给下一代,变得越来越常见。假如长脖子对长颈鹿有益,一代代过去,拥有长脖子的长颈鹿就会越来越多,直至达到最佳的脖子长度。达尔文在1859年出版的《物种起源》中,对这一观点进行了陈述。
生物进化这一事实透露了关于生命起源的一些线索。进化告诉我们,看似迥异的物种其实也可能是远亲,由同一位祖先进化而来。例如,人类目前亲缘关系最近的物种是黑猩猩,我们曾在约700万年前拥有同一位祖先。
不仅如此,目前生活在地球上的每一种生物最早都可追溯至同一祖先,名叫“最后的共同祖先”,生活在逾35亿年前、地球刚刚形成之时。
然而,进化论只解释了已知生命变化的方式和原因,并未讲述地球上的首个生命是如何形成的。
生命是如何开始的?
对生命起源的研究直到上世纪50年代才开始。当时,已经有许多科学家怀疑,生命起始于海洋。他们认为,在刚刚诞生的地球上形成了大量碳基化学物质,这些物质溶解在海洋中后,变得越来越稠密、浓度越来越高,这就是所谓的“原始汤”。这一理论由苏联生物学家亚历山大•奥巴林(Alexander Oparin)提出。1953年,一位名叫斯坦利•米勒(Stanley Miller)的美国学生证明,可以在一套模拟原始海洋和大气条件的简单装置中合成氨基酸,即蛋白质的基本组件。
几十年间,“生命起源于海洋”的理论始终处于主导地位。但这其中存在一个显而易见的问题:海洋的体积极其庞大,除非有数量惊人的碳基化学物质,否则这些物质可能会分散在海洋各处,历经多年都无法相遇。“水太多,分子太少。”剑桥医学研究委员会分子生物实验室的克劳迪娅•邦非奥(Claudia Bonfio)指出。
还有一种被广泛探讨的理论认为,生命也许起源于碱性热泉之中,类似于大西洋中部的“失落的城市”。富含矿物质的热水从海床底部的岩石中汩汩流出,形成了怪异的白烟。这些热泉提供的丰富化学能也许为第一批生物的诞生提供了能量。但今年5月发表的一项研究指出,在碱性热泉条件下“尚未证明能够直接合成氨基酸或核酸碱基”,而这两种物质对于我们所知的生命形式而言都不可或缺。
于是,我们又将目光投向了达尔文的理论。
给朋友的一封信
达尔文从未在书中写过生命是如何起源的,但他曾在私下里提出过猜想。最关键的文件是他在1871年2月1日写给好友、自然学家约瑟夫•道尔顿•胡克(Joseph Dalton Hooker)的一封信。这封信很短,只有四段话,而且由于达尔文字迹潦草,很难读懂。信中在简单讨论了近期针对霉菌开展的一些实验后,达尔文简要介绍了一项假说的开头部分:
“经常有人说,第一个生命诞生所需的全部条件如今都已经具备,也许过去也一直具备。但假如(这是个很不简单的‘假如’)我们可以让某个温暖的小池塘具备氨气、磷酸盐、光、热、电等条件,然后形成了某种蛋白质化合物,这种化合物再经历某些更加复杂的变化。放在现代,该物质会被立刻吞食或吸收掉。但在生物诞生之前,情况就不会这样了。”
这段话需要费点工夫来理解,因为有好几点想法被杂糅在了一起,就好像达尔文是在一边写、一边琢磨一样。不过它的核心观点其实很简单。
达尔文提出,生命不是在开阔的海洋中、而是在陆地上的一个小型水体中形成的,其中富含各种化学物质。这和“原始汤”理论本质相同,但有一项优势:随着水在温暖的白天不断蒸发,溶解在池塘中的化学物质的浓度也会随之提高。生命所需的化学物质也可以在光、热和化学能的共同驱动下开始合成。
达尔文的想法在很多方面都极其不完善,但我们并不能责怪他,毕竟在他写下这段话的时候,科学家还没有发现DNA等核酸,生物学家对基因还一无所知,细胞内部的运作机制也仍然成谜。达尔文猜想,生命起源于蛋白质,但当时并没有人清楚蛋白质究竟是什么。一直到1902年,科学家才弄明白,蛋白质原来是由氨基酸构成的长链。
但达尔文的基本构思至今仍是科学家研究的对象。并且许多研究人员相信,这是目前为止对生命起源的最佳解释。
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