地球历史及其生命的奥秘论文标题

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探索生命的奥秘 研究细胞及生命的起源，也许是最令人神往的科学探索之一。然而，甚至不久以前人们还认为，进行这项研究的各门科学已经濒临山穷水尽之地，医学、生物化学、生物学等原地踏步，难以进展。为了推动这项重要研究取得进展，各学科的研究人员必须通力合作。柏林自由大学的埃德曼教授发起并领导了这项多学科合作的研究项目。 在埃德曼教授的示意图表中，有一个组合名字频频出现，这就是核糖分子式5SrRNA。这个分子式的图解，样子好象一只正在滴水的水龙头。这就是忧核、优裂殖菌和原生菌核糖5SrRNA的二次结构模型。而埃德曼教授的科研小组主要课题正是5SrRNA，它究竟是怎么－回事？ 生物细胞的结构与功能。 在人体血液循环过程中，细胞获得某种物质，而核糖则从这些物质中制造出身体所需的蛋白质。细胞的构成与实施功能主要靠蛋白质，而蛋白质分子的构造形态则是储存在细胞中的脱氧核糖枝酸里的。这一基因信息首先被看成信使核糖核酸，然后又游移向核糖，它们先向蛋白质工厂提供细胞。蛋白质细胞的基本结构是氨基酸，其中有20多种不同的氨基酸结构已为人们所知。与此相反，脱氧核糖核酸的分子和信使核糖核酸的分子却仅有4种不同的基本结构。这些基本的结构作为典型的三位组合（密码子），含有某些氨基酸的密码，即有－种密码代表一种氨基酸的密码信息。核糖的任务就是首先将这些基本结构用化学方法联结起来，而组成蛋白质分子。在所有生物的细胞中，这些反应步骤都会多少出现，只是方式有所不同而已。 由于上述蛋白质的组合要求以极高的准确程度进行，因此，核糖的结构上也是极为复杂的。即使是简单的菌类，其核糖也由大约55个不同的蛋白质分子和3种不同的核糖核酸组成。所有生物的核糖中，普遍存在有一种核糖酸，即核糖5Sr一RNA，它“仅仅”含有120个基本结构。每个基本结构的排列顺序中的微小差异都表明每4个基本结构的排列顺序中的微小差异，也表明每个细胞处于何种发展阶段，并说明它与其它生物的某一个细胞有着血缘关系。 细胞本身是如何形成的 埃德曼教授和他的助手们运用先进的计算机系统来分析核糖核酸基本结构的排列顺序，并且将储存在脱氧核糖核酸中的部分人工合成在一起。专家甚至与欧洲其它国家和美国的大型计算机联网，以便取得更加精确的数据。关键问题在于，如果说一切生物最终是由细胞组成的，细胞是生命的基础，那么，细胞本身又是如何形成的呢？关于这个问题，科学家们持有两种截然不同的理论，其一便是细胞形成假说。直到几年前，这种理论仍被认为是基本正确的。这种理论认为，在长达数亿年的时间里，比较高级的细胞正是从细菌细胞演变而来，由于细胞内部的区别而变得日益复杂起来。 第二种观点被多数专家否认，而坚持孩理论的人近百年来甚至被讥讽为幻想家。这种观点认为，在生物进化过程中，若干个细胞组合为比较高级的细胞，即形成所谓细胞内部的生命规律。比较高级的细胞乃是互相依存的生命群体。 科学家们通过研究，戏剧性地澄清了这一难题。起初，人们还对细胞内部生命规律学的细胞假说提出过许多反面论证，当时以为细胞的这种形成假说似乎是不可能的。然而，后来却发生了一次具有重要意义的试验性突破，即人们可以对氨基酸的排列顺序进行分析。在试验过程中，首先确定了细胞的原始结构，即4个可能的基本结构（核昔酸）的组合。科学家们发现，是否符合这种基本结构排列顺序，可以作为衡量有机物质之间是否存在血缘关系的标准。此外，人们还发现，优核细胞中所出现的细胞器（线粒体和叶绿体）竟然与某些菌类有着血缘关系，即它们皆起源于菌类。因此可以说，核糖核酸的排列顺序的分析，显然对举世公认的细胞内部生命规律学关于细胞的假说作出了贡献。 按照这一理论，一个较高级的细胞至少由2个或者4个裂殖菌所组成。也就是说，－个可以发酵的寄主细菌能够吸收将运动机制带入细胞的鞭毛裂殖菌。然后，再增加具有呼吸功能的裂殖菌，由此便产生了今天细胞中的线粒体。植物细胞则还要吸收具有光合作用的裂殖菌，从而形成细胞中的叶绿体。 一细胞内部生物学”的建立与发展在数百万年的进化过程中，细胞里以前独立的裂殖菌转变为小器官，这些小器官又将其大部分遗传特性转移给细胞核，进而使细胞核成为细胞中重要的协调者，即比较高级的细胞并不是作为整体而形成的新的统一体。这一认识的重大意义在于，它证实了所有生物，最终是由裂殖菌及其前身组合形成的。这种组合显然是在地球上还未存在多细胞生物时发生的。 与菌类细胞相比，这种新的统一体具有决定性的优点，即一个细胞内部的各种新陈代谢形式由细胞膜相互隔离，因此发酵、呼吸、光合作用等过程可以同时进行。而在普通茵类中，某个时间往往能进行一种新陈代谢过程。 生物学家施维姆勒教授为”细胞内部生物学”的建立和发展奠定了基础，并且为“细胞内部生命规律学”的细胞理论的突破性进展作出了重大贡献。施维姆勒教授指出：“这样 生物学可以解释其最小的结构成分了。我们试图在此基础上建立其一个至今未有的生物序列体系。人们可以在核糖核酸与脱核糖核酸基本结构排列顺序的基础上，将各种各样的细胞类型排列成一个合理的体系。每个被吸收入细胞的裂殖菌都带有其自身的蛋白质组合机制。我们认为，这一共生过程仍在继续，今天的细胞还在吸收着裂殖菌，并组成着小器官。 科学家们关注着细胞学研究的进展，而施维姆勒教授正在从完全不同的角度进行着研究。他发现过一种昆虫---小禅，它由一个寄主细胞组成，而它所吸收的裂殖菌则作为共生生物。在长期发展过程中，两个单一细胞的物质竟然如此相互适应，以至到了一个个体在失去另一个个体的情况下无法存活的程度。 施维姆勒教授指出，“以小蝉为例，我们可以从活生生的物体上观察到这种共生现象是如何进行的。生活在小蝉系统的裂殖菌估计已有2亿多年了，它逐渐失去了脱氧核糖核酸。目前我们尚不清楚裂殖菌的脱氧核糖核酸是简单丧失了呢，还是已经进入了小禅的细胞核中去了。在没有共生现象的蛋卵中，只能形成头—脑胚胎，但却缺少尾部。这表明，寄主细胞如果与裂殖菌的遗传信息共生的话，它就可变成一个小器官。”在谈到每个研究领域的相互渗透时，埃德曼教授说：我们希望建立一种模型体系，从而在分析核酸德基础上，对细胞内部生命规律德基础上，对细胞内部生命规律德起源加以排列划分利用这个可能性，能够将整个世界划分为3个“王国”：其一为细胞核体系，其二为不包括细胞核德其他体系。然而，通过对核酸德进一步研究，我们发现对不包括细胞核德其他体系，还可划分成原本裂殖菌和优裂殖菌，后者则是正常的。目前尚存的裂殖菌、原本裂殖菌往往生存在极端条件之下，例如PH值很高或很低的情况下，含盐浓度或者含酸浓度很高的状况下。也许人们以为，科学家的认识固然十分有趣，可它对人类又有什么实际意义呢？然而，正如施维姆勒教授的试验所证实的那样，表面现象往往是极不可靠的。他说：“这一基础研究将对应用科学产生非同寻常的影响。甚至可以用来对付恶魔般的癌症。因为我们认为只有对细胞中的分子过程进行全面研究，才能理解癌症的形成机理。而首要的问题是应该弄清基本的过程与联系。”

地球生命的起源，是科学家长期以来努力寻求答案的问题，但归结各个关于生命起源的推论，大致可分成两大类：第一是生命源于地球本身的演化，在地球成形之后，化学作用创造出生命来；第二是生命源于宇宙其他地方，经由一些天体（例如彗星、陨石）传播到地球，再在地球上繁衍。两种见解各自有其拥护者。趋向接受第一类推论的科学家，也就是认为地球上的生命是自然地产生出来的，如美国的尤雷（HCHrey）和米勒（SLMiller）。他们曾多番尝试，在实验室内重演远古的地球上生命诞生的历程，模仿原始地球的大气层和海洋，再以紫外光照射，以通电代替雷击，几个月后再分析结果。尤雷和米勒都发现实验结果中有氨基酸的成分，而氨基酸正是地球生物体内不可或缺的蛋白质的基础。　　尤雷—米勒实验美中不足的地方，当然就是时间不足，意思是：他们的实验只进行了几个月，但假如他们的推论正确的话，则地球有数10亿年的时间，好整以暇地进行由简而繁的生物化学化合过程。不过，面对尤雷—米勒实验的结果，仍然有些科学家认为，地球生命的胚胎是来自外太空，由彗星携带着，当彗星撞落地球表面时，便给地球表面死寂的原始环境，增添了原生物质，再逐步发展成复杂的生命体。近期大力提倡这个“彗星播种论”假说的，首推英国的霍耳（FHoyle），支持他的学者，还有一位印度裔的天文学家威拉马星格（CWickrama singhe）。霍耳在20世纪40年代提出“稳态”（Steady State）的宇宙论，不获支持；威拉马星格更曾在1981年底，当进化论面对创生论（Creationism）挑战时，在公开场合发表意见支持创生论。提出这些资料并非要将霍耳和他的支持者描绘成专门唱反调的学者，反而强调了霍耳和他的理论遇到的困难。　　霍耳认为，正如原始地球的海洋，充满着有机物质，为进行有机化合反应提供条件，彗星一样可以成为生物化学反应的地方。霍耳采纳了“脏雪球”(Dirty Snowball)的彗星模型，推论彗星在太阳系形成的初期，吸附了很多含碳的有机化合物。然后，彗星与彗星的互相碰撞，和彗星内部的放射性同位素，提供足够的热侧，溶解原本为冰状的彗星核心，让有机化合特能够在较和暖的液态环境中，进行随机的化合反应。就是这样，彗星内部便出现了生物的胚胎，同时受着彗星外面仍然凝结的表面保护，免被太空中的真空和严寒破坏。霍耳推论，就在40亿年前，就有这样一颗带着生命素材的彗星，冲入原始地球的大气层，向着地球还未完美的表面直撞下去，地球上生命的故事，就由此展开了。　　霍耳的推论惊人之处，还不止此。彗星既侧为地球带来生命，也能威胁地球现存的生命。彗星能孕育出生命，在40亿年前将之赐予地球，当然也能继续孕育生命。这些简陋的生命体，可能由彗星带到地球上来，或因彗星一边运行、一边留在轨道上的微尘，陨落地球表面而来到我们的世界。这些对我们地球生物算是陌生的生命体，形式像一些过滤性病毒，霍耳也就大胆假设，这些“彗星病毒”，无论在时间上或结构上，都和我们这些高等的地球动物脱了节，反过来说，地球生物对于这些“彗星病毒”也没有了抵抗力。霍耳说，一些流行疾病，好像感冒、伤风、天花和植物、牲畜感染的病症，正是由这些“彗星病毒”造成。　　多么耸人听闻的理论。霍耳更认为，著名的哈雷彗星，将两种流行性感冒的病毒带来地球，分别引起1957年世界性的流行性感冒、1968年的另一次感冒泛滥。当然，这些“彗星病毒”并不一定要出现在地球上空中才降临，而可以随着微陨尘降临大地，而在降落到大气层较低部分时，也会被气流或水分带动，分布到世界上不同区域。根据霍耳的推理，天花虽然从地球上消失，但这只是暂时的平静，几百年后天花又会在地球表面肆虐。　　霍耳的“彗星病毒”理论，可谓从一个新的角度，考虑彗星与生命起源和演化的关系，同时语出惊人的霍耳也自己提出的理论要站稳阵脚，尚要解答很多问题，其中之一，就是彗星上的病毒（假如真的存在），又如何能吻合地球生物细胞里那进步而复杂的基因，而引致发病呢？依附在微陨尘的病毒（假如真的存在），又能否捱得住飞越大气层时磨擦产生的高温呢？正如美国的米勒和另一位研究生命起源的学者奥吉尔（LEOrgel），在“地球生命的起源”（“The Origins of Life Earth”）一书中指出，“当彗星浓缩成一固体行星时，它可能常常同地球碰撞，也可能使地球增加相当数量的碳化合物……但不是所有原来存在于彗星中的有机物都能幸存下来，因为有些物质在冲击中被高热分解了。尽管彗星头的化合物正是（在原始地球上）形成生命的那些物质，但是把生命起源中的重要作用归因于彗星的合成，看来正当理由很少。”不过就是异想天开，也替生命的起源，提供了另一种想法。　　总而言之，传统的生命自然地发生于地球上，和霍耳的“彗星播种说”并不互相排斥；在地球过去的45亿年历史中，或许有一颗、甚至多颗彗星，猛然撞击地球，从而以另一种方式影响生命的历程。　　无论是来自遥远的太空还是源于地球本身，第一颗生命的种子开始发芽、繁殖、演化。从第一个生物体的诞生直到人类的生生死死，这段千回百转、扑朔迷离的生命发展历程长达30亿年的时间。　　地球生命源于陆地还是海洋，抑或由小行星从宇宙某个遥远的地方携带而来？至今，有关地球生命的起源问题仍然是令科学家费尽心思的不解之谜。他们常常各持己见，莫衷一是。我们居住的行星大约形成于46亿年前，从某种程度上说，在一个无法确定的时间，一定是发生了什么情况，因为这颗毫无生气的天体开始接纳与岩石和水迥然不同的某些东西。氮和碳分子进化为DNA，一种微生物在宇宙星际间四处旅行……不容置疑的事实是，这种微小的分子出现数百万年之后，原始的单细胞体诞生了，后来慢慢又出现了越来越复杂的水生生物，它们最终登陆陆地，从此各种生物在地球上大规模地繁衍并蔓延开来。　　今天，地球上大约存在200万种不同种类的生物。但所有种类的生物都发端于同一种物质——一种到某种程度时能启动生命历程的物质。这是一种什么物质呢？本文将阐述有关地球生命的最新理论和最新研究成果。 在太空中游弋的一些天体的碎片犹如宇宙中的一伙“强盗”，迟早要冲撞某个天体。但是与地球发生碰撞的一些彗星和小行星，也许因此而成为地球生命的创造者。很有可能是一颗彗星（由岩石和冰构成的天体）把大量的水带到地球，假若没有水，地球可能永远是一颗干燥的行星。　　意大利从事外空生物学研究的27个科研小组的协调员克里斯蒂亚诺·科斯莫维奇认为：“无论是生命的诞生还是进化，彗星和小行星肯定发挥了至关重要的作用。最近在小行星中发现了有机分子，也就是构成生物的分子。这些最新发现使人不得不再次重新考虑阿恒尼斯于1907年提出的胚种假说，这种假说认为，正是彗星和小行星这样的天体在地球上播撒下生命的种子，这些天体有点像公共汽车，把有机物质，有时甚至是很复杂的物质，从太阳系的一颗行星运送到另一颗行星上，而且有人认为它们同时还带来了细菌。”　　但是，这位外空生物学家补充说，巨大无比的陨星也造成了真正的自然灾难，真是祸从天降。“一方面，这些现象导致许多生物物种比如恐龙的灭绝，但恰恰也因此同时促进了生命形态的发展，例如恐龙的灭绝使哺乳动物繁衍得更快，然后是人类的兴盛。”RNA和DNA：生命的链条　　有的生物，除了维持自身的存在之外，还能繁衍几乎和自己一样的后代。这种既保存自身又能复制自身的能力，构成生命和物质的本质区别。然而，生命只不过是由像碳和氮这样普普通通的原子构成的，如此平常的元素怎能肩负起创造千姿百态的生物的重任呢？　　意大利帕多瓦大学生物学家、研究细胞起源的学者马蒂诺·里佐蒂说：“事实上，最大的疑问是要搞清有机分子如何变成由蛋白质、脂肪或类脂化合物、糖和核酸（RNA和DNA）构成的完整细胞，细胞的各组成部分完美结合，相互之间又能够发生适当的作用，目前有三种理论可以解释这一进程。理论之一是建立在类脂化合物具有结合能力上。事实上，这些分子在有水的环境中能自发形成不断成长的小球体，当这些小球体的大小达到一定规模后，可能发生分化，从而产生两个更小的球体。如果其他分子同类脂化合物相结合，那么这个进程就可以解释一些与细胞类似的结构的成因。第二种理论则以核酸（特别是RNA）对一些化学反应具有促进作用为依托，时至今日，一些化学反应仍然是生命进程的关键。第三种理论的出发点是蛋白质，其基本成分氨基酸在温热的原始海洋中很容易形成，然后聚合起来，形成一些被称为显微球的复合物，它们呈现出细胞的典型特点。”　　但是，澳大利亚阿德莱德大学的物理学家、著有多部有关生命和宇宙起源畅销书的作者保罗·戴维斯则认为，上述解释难以令人信服。他指出：“问题的关键不是细胞的所有组成部分是如何形成的，而是它们如何结合成一体。我们距离揭开生命之谜还差得很远。”　　载着生命种子的天体碎片：一个十分引人入胜的假设是，是袭击地球的一颗 小行星把原始的生命形态带到了地球。　　两个“巨大的”分子：RNA是一种分子，它由一个核糖和一个磷酸分子交替形成的单元构成，这些单元通过基质相互连接形成一个长链。DNA有两条螺旋链，每条螺旋链类似于RNA。RNA的糖组成元素是核糖，DNA的糖组成元素则是脱氧核糖。　　漆黑一片的深海中的秘密　　世纪70年代末以来，海洋学者乘坐潜水器考察了大洋中脊和裂谷，他们在太平洋的海底山脉附近和加拉帕戈斯海岭发现了一片广阔的区域，从那里的洋底涌出的沸水，温度高达380℃。海洋的冷水由地壳裂隙渗入洋脊内部，变成热海水，它与玄武岩发生强烈的化学反应，将岩中的金属离子比如锰、锌、铜和铁淋滤出来。这种海下温泉还散逸出大量的气体，其中包括甲烷、硫化氢、氢气。温泉口周围细菌大量繁殖，它们通过使硫化氢氧化来获取生命所必需的能量，进行化学合成，形成初级生命物。细菌同其他像“管状蠕虫”、带贝壳的软体动物、螃蟹和虾这样一些更为复杂的生物在此共生着。　　经过实验室验证，这是一个广泛的生态系统，它所处的环境漆黑一片，与以光合作用为基础的陆地环境截然不同。最近有人假设，正是由于这些深海环境导致了地球上生命的诞生。　　海洋底生命可能就是这样形成的：氨基酸在蛋白质中聚集，而蛋白质又造就了RNA，接着DNA和原始细胞形成。　　这种假说的可能性已通过在实验室里进行的模拟同样环境的实验得到了证实。当把含有氨基酸（甘氨酸、丙氨酸、天冬酰胺）水溶液的试管在134个大气压、250℃条件下加热6小时后，人们发现，它们形成了一些具有膜质结构的微小球体，直径在5‰～5‰毫米。科学家由此推断：最初的细胞可能就是产生于这些球体。　　30亿年的成长历程　　随着时间的推移，生命在不断地进化，其形态也越来越复杂。在生命发展史上发生的第二次剧变就是核膜，或者称包裹细胞核的膜的出现。细胞是生物体整个“生物系统”的砖石。在核膜内包含有DNA，即含有维持生命和自我繁殖所必需的所有信息的物质。这种保护形态能够使DNA免受外界环境侵扰，使细胞得以生存，并且经受得住环境变化的考验。生命发展史上的第三大剧变就是多细胞生物的出现。　　温度达350℃的海底温泉：海洋的冷水渗入地壳的缝隙，当同炽热的岩浆接触时，海水温度升高，当海水再次上升时，同覆盖在火山喷射通道内表面的玄武岩发生反应，这时海水内注入了金属离子。　　生命开始出现差异　　细胞慢慢地不断聚集，产生了具备越来越专业化功能的生物体。事实上，这些生物体的细胞在形态上开始出现差异，每一细胞都承担维持生命和自我繁殖所必需的各种功能。有天壤之别的生命形态可能就是这样充斥地球的。然而，如果说生命形态千差万别，那么生物系统的基础却是一样的，每一生物体都有一个传送遗传信息的元素和一个根据这种信息使生命得以维持和传宗接代的系统。如图所示，从左到右，大约35亿～40亿年前在地球上出现的原始生物是单细胞体，它们没有核膜，也就是说“赤裸裸的”，DNA在外界环境下暴露无遗。　　大约26亿年前，生物史上发生了一次革命性的事件。一些类型的叠层石（由既捕获沉积物又沉淀钙质的藻丛所形成的一种层状或穹状钙质沉积物）借助一个原始的光合作用系统开始制造氧气，就像今天在植物中发生的情况一样。但是直到那时，氧气对于生物来说仍然是一种有毒气体。随着氧气浓度的逐步增加，经过一次自然选择，只有那些经受住了氧气存在这一考验的生命形态才得以幸存。16亿年前，地球上终于产生了具备真正核膜的细胞生物，然后，多细胞生物接踵而至。　　在7亿年前，经过30亿年漫长的进化之后，生命形态长到足以用肉眼可以观察到的大小。　　参考参考

地球历史及其生命的奥秘论文

生命的起源 地球在宇宙中形成以后，开始是没有生命的。经过了一段漫长的化学演化，就是说大气中的有机元素氢、碳、氮、氧、硫、磷等在自然界各种能源（如闪电、紫外线、宇宙线、火山喷发等等）的作用下，合成有机分子（如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水、硫化氢、氨、磷酸等等）。这些有机分子进一步合成，变成生物单体（如氨基酸、糖、腺甙和核甙酸等）。这些生物单体进一步聚合作用变成生物聚合物。如蛋白质、多糖、核酸等。这一段过程叫做化学演化。蛋白质出现后，最简单的生命也随着诞生了。这是发生在距今大约36亿多年前的一件大事。从此，地球上就开始有生命了。生命与非生命物质的最基本区别是：它能从环境中吸收自己生活过程中所需要的物质，排放出自己生活过程中不需要的物质。这种过程叫做新陈代谢，这是第一个区别。第二个区别是能繁殖后代。任何有生命的个体，不管他们的繁殖形式有如何的不同，他们都具有繁殖新个体的本领。第三个区别是有遗传的能力。能把上一代生命个体的特性传递给下一代，使下一代的新个体能够与上一代个体具有相同或者大致相同的特性。这个大致相同的现象最有意义，最值得我们注意。因为这说明它多少有一点与上一代不一样的特点，这种与上一代不一样的特点叫变异。这种变异的特性如果能够适应环境而生存，它就会一代又一代地把这种变异的特性加强并成为新个体所固有的特征。生物体不断地变异，不断地遗传，年长月久，周而复始，具有新特征的新个体也就不断地出现，使生物体不断地由简单变复杂，构成了生物体的系统演化。 地球上早期生命的形态与特性。地球上最早的生命形态很简单，一个细胞就是一个个体，它没有细胞核，我们叫它为原核生物。它是靠细胞表面直接吸收周围环境中的养料来维持生活的，这种生活方式我们叫做异养。当时它们的生活环境是缺乏氧气的，这种喜欢在缺乏氧气的环境中生活的叫做厌氧。因此最早的原核生物是异养厌氧的。它的形态最初是圆球形，后来变成椭圆形、弧形、江米条状的杆形进而变成螺旋状以及细长的丝状，等等。从形态变化的发展方向来看是增加身体与外界接触的表面积和增大自身的体积。现在生活在地球上的细菌和蓝藻都是属于原核生物。蓝藻的发生与发展，加速了地球上氧气含量的增加，从20多亿年前开始，不仅水中氧气含量已经很多，而且大气中氧气的含量也已经不少。细胞核的出现，是生物界演化过程中的重大事件。原核植物经过15亿多年的演变，原来均匀分散在它的细胞里面的核物质相对地集中以后，外面包裹了一层膜，这层膜叫做核膜。细胞的核膜把膜内的核物质与膜外的细胞质分开。细胞里面的细胞核就是这样形成的。有细胞核的生物我们把它称为真核生物。从此以后细胞在繁殖分裂时不再是简单的细胞质一分为二，而且里面的细胞核也要一分为二。真核生物（那时还没有动物，可以说实际上也只是真核植物）大约出现在20亿年前。性别的出现是在生物界演化过程中的又一个重大的事件，因为性别促进了生物的优生，加速生物向更复杂的方向发展。因此真核的单细胞植物出现以后没有几亿年就出现了真核多细胞植物。真核多细胞的植物出现没有多久就出现了植物体的分工，植物体中有一群细胞主要是起着固定植物体的功能，成了固着的器官，也就是现代藻类植物固着器的由来。从此以后开始出现器官分化，不同功能部分其内部细胞的形态也开始分化。由此可见，细胞核和性别出现以后，大大地加速了生物本身形态和功能的发展。 生命的起源 关于生命起源的问题，很早就有各种不同的解释。近几十年来，人们根据现代自然科学的新成 就，对于生命起源的问题进行了综合研究，取得了很大的进展。 根据科学的推算，地球从诞生到现在，大约有46亿年的历史。早期的地球是炽热的，地球上的一切元素都呈气体状态，那时候是绝对不会有生命存在的。最初的生命是在地球温度下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。目前，这种关于生命起源是通过化学进化过程的说法已经为广大学者所承认，并认为这个化学进化过程可以分为下列四个阶段。 从无机小分子物质生成有机小分子物质 根据推测，生命起源的化学进化过程是在原始地球条件下开始进行的。当时，地球表面温度已经降低，但内部温度仍然很高，火山活动极为频繁，从火山内部喷出的气体，形成了原始大气(下图)。一般认为，原始大气的主要成分有甲烷（CH4）、氨 原始地球的想象图 (左)原始大气(右)有机物形成 （NH3）、水蒸气（H2O）、氢（H2），此外还有硫化氢（H2S）和氰化氢（HCN）。这些气体在大自然不断产生的宇宙射线、紫外线、闪电等的作用下，就可能自然合成氨基酸、核苷酸、单糖等一系列比较简单的有机小分子物质。后来，地球的温度进一步降低，这些有机小分子物质又随着雨水，流经湖泊和河流，最后汇集在原始海洋中。 关于这方面的推测，已经得到了科学实验的证实。1935年，美国学者米勒等人，设计了一套密闭装置(下图)。他们将装置内的空气抽出，然后模拟原始地球上的大气成分，通入甲烷、氨、氢、水 米勒实验的装置 蒸气等气体，并模拟原始地球条件下的闪电，连续进行火花放电。最后，在U型管内检验出有氨基酸生成。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，因此，探索氨基酸在地球上的产生是有重要意义的。 此外，还有一些学者模拟原始地球的大气成分，在实验室里制成了另一些有机物，如嘌识、嘧啶、核糖，脱氧核糖，脂肪酸等。这些研究表明：在生命的起源中，从无机物合成有机物的化学过程，是完全可能的。 从有机小分子物质形成的有机高分子物质 蛋白质、核酸等有机高分子物质，是怎样在原始地球条件下形成的呢？有些学者认为，在原始海洋中，氨基酸、核苷酸等有机小分子物质，经过长期积累，相互作用，在适当条件下（如吸附在粘土上），通过缩合作用或聚合作用，就形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。 现在，已经有人模拟原始地球的条件，制造出了类似蛋白质和核酸的物质。虽然这些物质与现在的蛋白质和核酸相比，还有一定差别 ，并且原始地球上的蛋白质和核酸的形成过程是否如此，还不能肯定，但是，这已经为人们研究生命的起源提供了一些线索；在原始地球条件下，产生这些有机高分子的物质是可能的。 从有机高分子物质组成多分子体系 根据推测，蛋白质和核酸等有机高分子物质，在海洋里越积越多，浓度不断增加，由于种种原因（如水分的蒸发，粘土的吸附作用），这些有机高分子物质经过浓缩而分离出来，它们相互作用，凝聚成小滴。这些小滴漂浮在原始海洋中，外面包有最原始的界膜，与周围的原始海洋环境分隔开，从而构成一个独立的体系，即多分子体系。这种多分子体系已经能够与外界环境进行原始的物质交换活动了。 从多分子体系演变为原始生命 从多分子体系演变为原始生命，过是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段，它直接涉及到原始生命的发生。目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。不过，我们可以推测，有些多分子体系经过长期不断地演变，特别是由于蛋白质和核酸这两大主要成分的相互作用，终于形成具有原始新陈代谢作用和能够进行繁殖的原始生命。以后，由生命起源的化学进化阶段进入到生命出现之后的生物进化阶段。 关于生命起源的化学进化过程的研究，虽然进行了大量的模拟实验，但是绝大多数实验只是集中在第一阶段，有些阶段还仅仅限于假说和推测。因此，在对于生命起源，问题还必须继续进行研究和探讨。 蛋白质和核酸是生物体内最重要的物质。没有蛋白质和核酸，就没有生命。1965年，我国科学工作者人工合成了结晶牛胰岛素（一种含有51个氨基酸的蛋白质）。1981年，我国科学工作者又用人工的方法合成了酵母丙氨酸转运核糖核酸（核糖核酸的一种）。这些工作反映了我国在探索生命起源问题上的重大成就。

地球上为什么会出现生命？ 首先要深入“进化论”认识被“进化论”渗透了150年的“猿变人”真相。因为我国文化较落后，教科书附及表面看到坚守的都是先进国家或发源地已经丢弃的东西。如佛教一样，印度早就丢弃，另选“印度教”为国教，而中国却捡来当宝贝。现今若有人揭开无神论的释迦牟尼的理念，连同当时的跟随：迦叶、目键连、阿难、舍利……等一大堆人从来没有念过一句阿弥陀佛，也没读过任何一本佛经，从来不烧香拜偶像，恐怕就有人骂你“无知”！你若拿《悲华经》的记载， 观世音是转轮圣王无净念的太子，名不拘。宝藏如来给他起名叫观世音。《华严经》中说：“勇猛丈夫观自在”是王子、男的，恐怕立即有人联合起来骂你“傻瓜”！我们不讲：基因学证实生命无法“自然形成”人类天生一个免疫球蛋白IgG基因， IgG基因生产一大类免疫球蛋白，理论推算可抗原有180亿种之多，免疫球蛋白是针对外界抗原而生产的特异性抗体，外界抗原还没进来(甚至还没有发生)，IgG基因己经预存了未知抗原的信息，备下了应对它的抗体制作法。这是太不可思议了！况且人的一生未必会遇上180亿种抗原， 这将把“自然选择”抛得无影无踪。因为它是未发生信息却先具备功能，而“自然选择”先有久而久之的适用后再保留。宇宙运行中精确的确定参数是自然产生的吗?生命所必需的元素：诞生生命不可缺的碳原子，其形成需要一系列“共振”（原子核碰撞激发能量）过程，这过程要求能量间有微妙的搭配，否则无法形成生命必需的元素。许多生命所需的物质都有旋旋光性，（光通过这种物质时会被折射）醣类都是右旋的，生物所必须的二十种氨基酸全是左旋的。蛋白质的形成：科学家计算，生命所必需的所有蛋白质，在某地偶然形成的概率为10的40，000次方分之一，是个小得不着边际的可能性。诺贝尔奖得主，首破DNA密码的法朗西斯克里克推论说，在这个地球，生命不可能靠任何自然过程起源。一个含有221个核苷酸的分子（也有说，至少由1，200个核苷酸组成的DNA分子使该蛋白质能够产生），其复杂程度的数学量等于这些核苷酸所能形成的不同排列的总和，一共是4的221次方或10的133次方。而10的105次方个的分子就足以充满整个宇宙，这10的133次方随机组合之中，只有一次组合是可以产生第一个生命。生命所需的地球基本条件：地球表层氧的水平始终保持在非常狭窄的参数内，约21%的水平。若高于25%会自燃；若低于15%人类生命会窒息。质子与电子的重量比是1:1，836，科学家们不知道为什么会有此比率，只知道如果差异小，就无法形成必要的分子，就没有化学，没有生命。 质子与电子数目相等的精确误差10的37次方分之一，否则宇宙的电磁力就将克服各种引力，使星体不能形成。物理学家发现，宇宙间的4种基本力有确定的强度：引力、电磁力、强原子核力和弱原子核力，它们中间任何一种力的强度与现在稍有不同，生命就不可能存在。物质对反物质的略微超过、离心力完全抵消向心力、宇宙中所有星球都在旋转，各自的引力、离心力和转速都不同，却井然有序。宇宙膨胀与收缩之间的平衡：宇宙有足够的引力，使物质能聚集以形成星系，同时又有足够的膨胀力，使宇宙不会收缩，回到早期的状态。膨胀率不能与现今的膨胀率相差10的55次方分之一，否则就不可能存在宇宙。地球上的物质都是热胀冷缩，但水在摄氏4度时密度最大，低于摄氏4度时反而膨胀，所以冰总是浮在水面上。若按常规热胀冷缩原理，就该从下至上结冰，那水生物就无法活着。是谁“为了保护活物的生命设计了‘反膨胀’？”休罗斯(Hugh Ross)写的书，有一段是讨论地球的 33个特性，来估计这些都刚好适合有生命的机率是多少，结果是 10的 -42次方。他也估计宇宙中最多有 10的 22次方个行星。所以在全宇宙有一个适合生命的行星的机率是 10的 -20次方。太阳系中，地球又恰好处于一个适中的位置，太近太远都不相宜。如果地球距太阳近一些，如水星和金星，则太热，任何生物都不能存在；如果地球距太阳远一些，如火星，则太冷，其表面永远处于冰冻状态。地球的自转公转周期长短也正适中；以自转周期而论，如周期太长，如水星，则其向阳面长期暴露于日光之下，灼热如火(摄氏400度以上)，背阴面则长期不见阳光，酷寒似冰(摄氏负173度)。如自转周期太短，则因转速太快，海水将大量向赤道一带集中，低纬度地区将有大片陆地被海水淹没，剩余的陆地也将受到强大的潮汐浪涛冲刷，百物不生。高纬度地区则将有大片海床变为陆地，由于缺水，大片陆地将变为沙漠。而且如果地球的自转过快，地面的风速将造成灾难，例如木星的自转周期为10小时，其表面风速即达每小时2000公里以上，令人闻之色变。因地球之自转轴向一侧倾斜，与公转轨道平面斜交66度33，地球之赤道平面与黄道平面(公转轨道平面)并不一致，有约23度半的倾角。此倾角如太小，地上将无四季寒暑之分。如果倾角太大，则季节温差将过分剧烈，而且大部分地区将是夏季永昼，冬季永夜。地球表面为一层大气所包围，位于地球外20～25公里的空气上还有臭氧集中的平流层。这层大气既为生命所必需，又为地面生物提供良好的保护。如果没有大气，来自太空的陨石将像超级炮弹一样，将地面的一切毁坏净尽。因有大气保护，绝大部分陨石尚未落地之前就已焚化消失。由此所产生的细微粉尘，则恰恰使直射的日光受到一定程度的散射。这一散射对人的视觉非常重要。它不但使天空呈现明亮美丽的蔚蓝色，而且使地面的光照变得柔和均匀，使人获得均衡的视觉。否则，地面景物在强烈的直射阳光下，明暗对比将过分强烈，难以形成清晰的视像。天上则除眩目的日光和刺眼的星斗之外，整个天空背景无论昼夜都将是一片漆黑，既无苍穹碧落，也无良辰美景，举目所见，唯有黑白分明。 地球的周围有相当强的磁场(据控测，并非所有星球都有同样的磁场)，可使地面生物免受太阳粒子流的伤害，并在大气层的高空形成一电离层。大气高空的电离层和臭氧层对来自太空的电磁波有良好的屏蔽作用。否则，过量的电磁波将危害人和动物的健康。值得注意的是大气层虽能屏除绝大部分的电磁波，但却容许可见光通过。须知可见光也是电磁波段。是宽广的电磁波谱中极为狭窄的一个波段。由于人的视觉细胞对这个波段敏感，乃成了可见光。频率高于或低于这一波段的电磁波则一概不能为人的视觉细胞所接受，故不可见，但其为电磁波的本质与可见光并无两样。大气层对一般电磁波有如一堵难以穿越的厚墙，而唯独对可见光却如明净的玻璃，网开一面，畅通无阻。这在地球物理学上称为“可见光窗口”。这实在是一个令人惊奇的现象。因为没有这一奇特的窗口，大气层将对所有电磁波一视同仁，一概隔绝，则地面将成一片黑暗世界，不见天日，一切生命现象将一概化为乌有。对于频率较紫光略高的紫外线，大气则只将其大部分吸收，却容许少量通过，这一点也有重要意义。过多的紫外线会伤害眼睛和皮肤，并引起癌变，但少量紫外线则人体所必需。否则，人体的固醇类将不能转化为维生素D，因而导致软骨病，而且儿童也不能正常发育。近年来由于过量使用人为的氟烷化合物(冷媒)，以致臭氧层受到污染破坏而出现破洞，于是人类健康立即感受威胁。足见地球生态环境平衡状态之精细及不容恣意干扰，是人类智慧所无法设计的。 大气层对地面既有保护作用，又有温室效应，可使地面温度保持和暖而且稳定。同时，一定强度的大气压力是使地面水在常温下保持液体状态的必要条件，故大气层的厚度必须适中。如果大气层太稀薄，保护作用不足，地表热量易散布流失，以至温度下降，昼夜温差加大。而且气压太低，将使地面水在常温甚至在低温下即持续沸腾不已，直至全部气化而消失，地面所有动植物均将因缺水而死。反之，如果大气太厚重，则过高的气压非人和动物所能耐受，而且过强的温室效应，也将使地面温度持续上升而危及动植物的生存。 为满足生物对空气的需要，大气的组成也必须调配得当。氧气为多数生物所必需。氧太少，生物将窒息；氧太多，亦对生物有害。且过强的氧化作用，将使地面成为一片火海，甚至金属也会燃烧，故必须用其它不活泼的气体将氧气稀释。地球大气的五分之四是氮气，它除了能将氧气稀释之外，在逐渐转为固体化合物之后，又是植物最主要的营养来源，也间接满足动物的营养需要。如以其它惰性气体代替氮来稀释氧气，则所有动植物均将因不能合成蛋白质而通通死灭。除氧和氮之外，大气中还必须有适当浓度的二氧化碳。二氧化碳太少，则植物不能进行光合作用，势必枯死，动物因无碳水化合物为食，也不能生存。如二氧化碳太多，也将使动植物不能呼吸。且二氧化碳有很强的温室效应，过量也将使用地面温度失控。就目前所知，在太阳系中，并无任何其它星球具备与地球类似的大气层。水星和月球一样，因其重力太小，现在已无任何空气存留。金星大气则过于浓重，其气压相当于地球之90倍，这样高的气压，显然非人类所能耐受。且其二氧化碳的含量高达90%，又有浓烈的硫酸雾，其酸度可侵蚀金属，更不必说生物了。火星大气中几乎没有氧和氮，二氧化碳则占94%，完全不适合动植物呼吸。木星和土星大气之表层则90%以上为氢，其余为氦，稍向深层则有甲烷、乙烯和氨等，都是有毒气体。天王星和海王星之大气成份尚未完全确定，估计除氢和氦之外，尚有更多的四烷和氨之类。冥王星之大气主要为氖和甲烷构成。总之，所有这些星体的大气一概不能容许生物存在。《宇宙的6个神奇数字》天下文化出版的这本书；N代表把原子拘束住的静电力强度，ε代表决定原子核拘束在一起的系密度，Ω代表宇宙中物质的含量，λ代表宇宙的反重力，Q代表两种基础能量的比，D代表宇宙的维度。这6个数字，只要把其中任何一个数字作极小的微调，我们这个宇宙就不存在了。我们所生存的地球、月球、太阳系中，使我们赖以存活的特性，如：地球表面的温度、重力、一天的长度、一年的长度、地轴的倾斜、月球的引力与周期、大气的质量与成份、地球表面的成份、以及陆地和水的分布，这些都不能出差错，我们才可能活在这儿。这一切同时发生的机率非常渺小，要想在宇宙中找到适宜人类生存的第二个星球，几乎不可能。这矛盾着却有统一的现像，不论科学发达到多高的程度，人类都是无力设计的，决不可能自然形成的巧合。你即使把最好的打字机交给一个不识字的盲人去敲打，不管他多么勤奋不懈，也只能打出一些毫无意义的东西，决不可能打出一篇学术论文；同理，你即使把全部必要的数字、符号、字母都交给一个不懂事的孩子去随意拼凑，无论如何，也不可能拼出一部高等数学。如果所有的素材尽是这类毫无意义的东西，不管你怎么选择也无济无事。 无知的人啊！快醒来吧！相比仅有45亿年历史的地球，人类的科技文明历史也仅仅是过去的200年间的一种有思维的生命史。因此，有理由相信137亿年 发展史的宇宙及其他星球，那里应该也有智慧的生命存在，至少人们已经发现、如天体运行规律等无法解释的更高科技文明的存在。这就说明天上有生命的存在。既然有更高级的智能生命的存在，就会有真信息在地上，那么真信息在那里呢?真信息就在眼皮底下　　从天文学、生物学、孔子、老子、孟子、玛雅人、诸世纪 ，天外来客、世界上具有影响力的四大宗教经典等相关资料的研究发现：希奇的是几千年前基督教的《圣经》中，宇宙万物；地球是圆的、宇宙在扩张、宇宙归根到底起源于“无”、 以色列的复国、尽至中国的计划生育……等等都能找到。凡科学能发现的《圣经》中都写在哪里；当月亮形成的时候，它与地球的距离仅仅是22，530公里，而现在的平均距离已经拉大到了385，000多公里，而且随着时间的推移，月亮会走得越来越远，当你读着这篇文章时，月亮正在悄悄地从地球身边溜走。世界上没有科学家能解开月亮为什么要逃避地球、从地球身边溜走的奥秘。你今天想要认识真科学吗? 《圣经》里就能解开这个谜。近年来被抄得火热的“2012年”主题，早在3000年前的《圣经》申命记、出埃及记中；犹太5772年(公元2012年)《圣经密码》解开，密写在地球毁灭下方，彗星将撞击地球。也有一段话说，Disaster会被阻止、会被阻挡；将会被击碎、赶走、我会把它撕成碎片。　　来自《新华网》的信息说：“2004年，天文学家发现，一颗小行星正以每小时近5万公里的速度向地球飞来，据预测，它会在2029年4月13日那一天非常接近地球。对此，世界各地的天文学家密切观察着太空中的小行星。”高科技可使人提前为未来的灾难预警做准备。　　《圣经》创世记、民数记等多处又隐藏有“朋友将延后”暗示着；“朋友延后”与“火震动国家”重叠着。那么“朋友延后”，人类就无需太紧张，2012年地球恐怕不一定会灭绝。　　在这天外来客、飞碟频频出现的今天，世界上有哪一本经典解释过“外星人”呢? 但是3000多年前的《圣经》清清楚楚地告诉世人这“天外来客”就是灵。　　《圣经》中的“上帝”希伯来原文就是“天上来的人”。　　20世纪50年代人类才发现“外星人没有生殖器官，不娶、也不嫁”，可是《圣经》确实就已经清清楚楚地记着，耶稣关于复活的事对门徒说：“当复活的时候、人也不娶、也不嫁，乃象天上的使者一样”。　　天上的使者是谁? 不就是人们号称的“外星人”吗。事实人们细而想想，究竟称呼他们“外星人”还是“天上的使者”——“天使”准确呢? 就按人间的逻辑推理，也应该称他们“天上的使者”更恰当，因为他们不像人，也不是人。　　因为《圣经》中明白地告诉了人类：……这必朽坏的总要变成不朽坏的，这必死的总要变成不死的；所以复活后即是不死的，显然人是会死才要生殖繁延后代，不会死还要生殖后代吗?

生命的起源地球在宇宙中形成以后，开始是没有生命的。经过了一段漫长的化学演化，就是说大气中的有机元素氢、碳、氮、氧、硫、磷等在自然界各种能源（如闪电、紫外线、宇宙线、火山喷发等等）的作用下，合成有机分子（如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水、硫化氢、氨、磷酸等等）。这些有机分子进一步合成，变成生物单体（如氨基酸、糖、腺甙和核甙酸等）。这些生物单体进一步聚合作用变成生物聚合物。如蛋白质、多糖、核酸等。这一段过程叫做化学演化。蛋白质出现后，最简单的生命也随着诞生了。这是发生在距今大约36亿多年前的一件大事。从此，地球上就开始有生命了。生命与非生命物质的最基本区别是：它能从环境中吸收自己生活过程中所需要的物质，排放出自己生活过程中不需要的物质。这种过程叫做新陈代谢，这是第一个区别。第二个区别是能繁殖后代。任何有生命的个体，不管他们的繁殖形式有如何的不同，他们都具有繁殖新个体的本领。第三个区别是有遗传的能力。能把上一代生命个体的特性传递给下一代，使下一代的新个体能够与上一代个体具有相同或者大致相同的特性。这个大致相同的现象最有意义，最值得我们注意。因为这说明它多少有一点与上一代不一样的特点，这种与上一代不一样的特点叫变异。这种变异的特性如果能够适应环境而生存，它就会一代又一代地把这种变异的特性加强并成为新个体所固有的特征。生物体不断地变异，不断地遗传，年长月久，周而复始，具有新特征的新个体也就不断地出现，使生物体不断地由简单变复杂，构成了生物体的系统演化。 地球上早期生命的形态与特性。地球上最早的生命形态很简单，一个细胞就是一个个体，它没有细胞核，我们叫它为原核生物。它是靠细胞表面直接吸收周围环境中的养料来维持生活的，这种生活方式我们叫做异养。当时它们的生活环境是缺乏氧气的，这种喜欢在缺乏氧气的环境中生活的叫做厌氧。因此最早的原核生物是异养厌氧的。它的形态最初是圆球形，后来变成椭圆形、弧形、江米条状的杆形进而变成螺旋状以及细长的丝状，等等。从形态变化的发展方向来看是增加身体与外界接触的表面积和增大自身的体积。现在生活在地球上的细菌和蓝藻都是属于原核生物。蓝藻的发生与发展，加速了地球上氧气含量的增加，从20多亿年前开始，不仅水中氧气含量已经很多，而且大气中氧气的含量也已经不少。细胞核的出现，是生物界演化过程中的重大事件。原核植物经过15亿多年的演变，原来均匀分散在它的细胞里面的核物质相对地集中以后，外面包裹了一层膜，这层膜叫做核膜。细胞的核膜把膜内的核物质与膜外的细胞质分开。细胞里面的细胞核就是这样形成的。有细胞核的生物我们把它称为真核生物。从此以后细胞在繁殖分裂时不再是简单的细胞质一分为二，而且里面的细胞核也要一分为二。真核生物（那时还没有动物，可以说实际上也只是真核植物）大约出现在20亿年前。性别的出现是在生物界演化过程中的又一个重大的事件，因为性别促进了生物的优生，加速生物向更复杂的方向发展。因此真核的单细胞植物出现以后没有几亿年就出现了真核多细胞植物。

地球历史及其生命的奥秘论文题目

近年来，各国科学家竞相进行太空探索。但一个不可否认的事实是，人类在热衷研究其他星球的同时，对地球本身仍缺乏足够的认识。比如，对我们所居住的地球上的海洋来说，正如一位美国海洋生物学家所说，“我们关于海底的知识还不如对火星的多”。星际探索短期内可能不会给人类带来实质性的好处，而深海中蕴藏的丰富资源却有望在不久的将来为人类造福。日本在海洋探索方面走在了各国的前列。比如“海沟”号无人驾驶深海探测器，曾在1995年潜入世界最深的马里亚纳海沟，潜深达到10911米。但不幸的是，“海沟”号最终却在日本沿海失踪了。“海沟”号的生命历程1986年，日本海洋科技中心开始研制“海沟”号无人驾驶潜艇，于1990年完成设计并开始制造。“海沟”号长3米，重6吨，耗资1500万美元。它是缆控式水下机器人，上面装备有复杂的摄像机、声呐和一对采集海底样品的机械手，是世界上惟一下潜深度达到7000米的探测器。2003年5月29日，日本科学家利用“海沟”号在日本高知县东南大约130公里左右的海域进行海底调查作业，当时“海沟”号的下潜深度为4673米。由于当年的4号台风已经开始接近这一海域，操作人员当天下午1时29分提前结束调查作业。但是在回收“海沟”号时，工作人员发现不知何原因“海沟”号已无法回到母船的发射架中。1分钟后，海面控制船与“海沟”号的光缆通信和高达3000伏的电力供应突然中断，控制船不得不采取紧急措施。当天下午4时17分，控制船的卷扬机只回收到了“海沟”号的母船发射架，“海沟”号则因电缆断裂而不知去向。操作人员大吃一惊，连续用方位测定器向“海沟”号发射了3次信号，但控制船没有接收到“海沟”号的任何信号。“海沟”号上搭载的电波发射器可以连续工作240小时，而电波发射器的发射范围仅在4公里左右。当时由于台风已经接近该海域，控制船上的操作人员推测认为，“海沟”号没有反应，可能是它受海浪冲击与控制船距离已经超过了4公里的范围。此后，日本海洋科学技术中心决心找回“海沟”号，并进行了一个月的搜索，但一无所获。直至当年6月30日，日本方面才向外界公布了“海沟”号失踪的消息。日本海洋科学技术中心于当年7月4日开会研究后认为，在大片海域中即使动用声呐仪也不可能找到久已失去联系的“海沟”号，于是宣告搜索结束。“海沟”号失踪使不少科学家痛心不已。对日本的深海科研来说，这次的损失无法估量。一些科学家甚至将“海沟”号比作航天界的“哥伦比亚”号。他们认为，这个价值5000万美元的探测器是独一无二的，它的失踪对科学研究是一个重大损失。到深海去看看大海正以自己特有的魅力召唤着人类。“海沟”号的失踪并不能阻止人类进行深海探测，正像“哥伦比亚”号失事不能阻止人类的航天事业一样。今天的人类正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加，人类消耗的自然资源越来越多，陆地上的资源正日益减少。为了生存和发展，人们必须寻找新的物质来源，海洋应当是首选。因此一些科学家认为，深海给人类带来的利益要比那些耗资庞大的太空计划实惠得多。此外，深海生物新物种的发现，在探索生命起源方面具有重大意义。深海探测中的技术问题在短期内，人类乘坐潜水器潜入深海还不太现实。因为在海洋中，每下潜100米就增加10个大气压，几毫米厚的钢板在1万米洋底就像大气中的鸡蛋壳一样易碎。为了克服这些障碍，从事深海探测的大部分科学家都已从有人驾驶潜水器转向机器人潜水器的研究。现在，称为“遥控潜水器”(ROV)的有绳潜水探测器和小型的计算机控制蓄电池驱动潜水器(AUV)可以由任何合适的船只操纵。此外，它们的造价也比较便宜，而且不会给操纵它的人带来任何危险。另一种可能解决的方案是开发出能取代适于海洋最深处压力的船壳。美国海军已成功试验过利用新型的陶瓷材料制成有浮力的深潜船壳，这类船壳具有人乘坐时所需的安全可靠性。目前这种陶瓷材料的数据资料已经解密，此举必然会促进其商用开发。而对于潜水器的浮力材料，不仅要求它能承受住巨大的压力，而且要求它的渗水率极低，以保证其密度不变，否则机器人就会沉入海底。在高压环境下，耐高水压的动态密封结构和技术也是水下机器人的一项关键技术。机器人上任何一个密封的电气设备、连接缆线和插件都不能有丝毫渗漏，否则会导致整个部件甚至整个电控系统的毁灭。由于无线电波在水中的衰减太快，所以在水中不能使用无线电通信、无线电导航及无线电定位系统。“海沟”号与控制船之间就是利用光缆进行通信的。由控制船发出的信号以及由“海沟”摄像机拍摄到的实时图像信号均可通过光缆传输，操作人员可观察监视器上的图像，在控制船上对“海沟”号进行操作。这些技术问题如能得到彻底的解决，海底这块最后未开发的“处女地”必将得到很好的开发和利用。届时，人类面临的一些社会问题也可有望迎刃而解。我们企盼着这一天的到来。（曲笑）大洋探秘从海洋中探索生命的奥秘记日本海洋科学技术中心 曲国斌海洋被称为地球上最后一个未开拓的疆域，她不仅可以为人类提供“取之不尽、用之不竭”的能源，而且还是人类探索生命奥秘的绝好窗口。位于日本横须贺市海滨的日本海洋科学技术中心就是一所专门从事这一科研活动的规模最大的机构。从开发资源到进一步了解地球日本海洋科学技术中心成立于1971年，30年来它走过了3个发展阶段。日本在20世纪70年代初设立这所科研机构的目的在于开发海洋大陆架资源。它通过实施“海洋计划”开发出了可在300米的深海的高水压、黑暗和低温等严峻条件下进行作业的技术以及潜水技术和潜水系统等。80年代，为展开对深海及海洋微生物的研究，它研制了有人潜水考察船“深海2000”号、海中作业实验船“海洋”号、3000米级无人潜水器“海豚3K”号等。到90年代，它开始在世界范围内展开对海洋的全面考察和研究，为此建造了6500米级潜水考察船“深海6500”号、深海考察船“海岭”号、万米级无人潜水器“海沟”号、海洋地球考察船“未来”号、深海巡航探测器“浦岛”号，最新研制的工具是远程航行型自律无人潜水器“AUV”等。1998年，日本海洋科学技术中心制定了新的“海洋开发长期计划”，提出“进一步了解地球”的目标，并设定了五大研究领域：揭示海洋和气候的变化机制、调查海洋海底的动态、探索海洋生态系、解析地球系统及研究新的海洋开发技术等。其中提出，21世纪的重要研究目标之一就是“探索地球生命的起源”。为此，海洋科学技术中心还启动了“深海生态环境”和“深海地球钻探计划”两个研究项目。发现地下生物圈1977年，美国的“阿尔宾”号潜水考察船最早在太平洋上的加拉帕戈斯岛附近2500米深的海底发现了热水（温度高达90℃）喷出孔周围存在着“热水喷出孔生物群落”。以此为契机，1984年，日本海洋科学技术中心使用“深海2000”号在距东京不远的相模滩1200米海底深处也发现了热水喷出孔生物群落，其中有在壳质形成的栖管内生活的虫类以及蜗牛、贝纲、甲壳纲、多毛纲、海葵目等的多种生物。据研究，这些动物不依赖光合作用，而把从地球内部喷出的硫化氢和甲烷等还原性低分子化合物作为初级能源，依靠由以硫酸化细菌、甲烷化细菌等为主的化学合成细菌构成的食物网供应能源。不仅如此，在相模滩及日本列岛附近的日本海沟及南海海沟等处，还发现了“冷水涌出带生物群落”。它们同样是通过化学合成而诞生的生物群落。到目前为止，在日本列岛周围海底，已经发现了18处冷水涌出带生物群落和13处热水喷出孔生物群落。自从发现了存在于海底的热水喷出孔生物群落之后，各国科学家竞相在太平洋、印度洋和大西洋等海域寻找深海生物。结果发现，这种热水喷出孔生物大多生存在地质构造上是活动着的海岭的两侧。而且，它们之间还有某种共同之处。在考虑到海底扩大的不连贯性和海底扩大的历史过程等因素的基础上，科学家对热水喷出孔生物群落的生物地理学特征进行了比较，结果提出如下假说：“生活在大西洋的热水喷出孔生物群落里的生物是从东太平洋派生出来的，而最有可能的传播路线可能就是东南印度洋海岭和西南印度洋海岭。”1996年，日本海洋科学技术中心使用无人探测器“海沟”号又在世界最深的海域———马里亚纳海沟查林杰海渊深度约1万米处采到了海底泥沙的标本，从中分离出来大约3000株微生物，并发现了新的微生物种类，如在1000个大气压下能够生存的超喜压性细菌、超好热性细菌、可制造有用酶的蛋白质分解酶及新的糖质分解酶的微生物等。2000年8月，日本海洋科学技术中心使用深海考察船“海岭”号又在印度洋的中央海岭、东南海岭和西南海岭的交接处（南纬25°19′10〃、东经70°2′24〃，水深2420米）发现了热水喷出孔生物群落，共有20多种生物，其中许多都是第一次发现。这表明，即使在深海海底那样的极限环境里，也存在着多样性的生物世界。科学家们设想：地球诞生初期的微生物有可能不受外界干扰而照原样生存下来；既然海底地壳下这样严酷的环境中还有生物生存，那么，在火星等星球上也会有生命存在；如果热水喷出孔生物是适应地球诞生初期高温环境的生物的话，那么，这就有可能使我们解开地球生命起源的奥秘。进一步探索地球生命的起源海底堆积着各种各样的物质层，保存着有关地球的各种历史资料，由此也可以了解地球气候的变化过程。根据迄今为止的研究，80万年来，地球上曾经有过多次超过现在的高温（40℃）和寒冷（－40℃）的时代。而从1万年前开始到现在，地球在气温上处于“异常的稳定期”。更有意义的是，上述谈到的“地下生物圈”，正是探索生命起源的绝好场所。把它与地球外行星上的生命现象进行比较，将加深人类对生命、对自身的了解。日本海洋科学技术中心为此进行超临界水中的氨基酸聚合观察实验、微生物在超临界水中的溶解实验、压力生理学实验等。科学家们发现，色氨酸能够使酵母菌在高压环境（250个大气压～300个大气压）下安然无恙地生存、发育，高等生物细胞（HeLa细胞）在400个大气压下会大大改变其骨骼形态等。为了进一步探索地球生命的起源，日本将从2003年起，与美国联合实施“统一国际深海地球勘探计划（IODP）”。为此，日本建造了“地球”号地球深部勘探船，并于今年1月在三井造船公司冈山公司厂举行了“进水式”。这条船长210米，宽38米，高116米，深2米，吃水6米，排水量约6万吨，船员150名，能够从海底向下钻探达到5公里～7公里（这是地壳到地幔的最短距离）处的地幔。为了实施这一国际性研究活动，日本海洋科学技术中心设立了“深海生物风险中心”，开发了“深海微生物实验系统”，其中包括地壳岩芯标本的防止微生物污染技术、地壳岩芯及岩石标本的微生物解析法、微生物分离法和培养法等技术。人们对这个计划寄予了极大期望，期待着能够在揭开生命起源之谜等方面获得进展。

地球生命的起源，是科学家长期以来努力寻求答案的问题，但归结各个关于生命起源的推论，大致可分成两大类：第一是生命源于地球本身的演化，在地球成形之后，化学作用创造出生命来；第二是生命源于宇宙其他地方，经由一些天体（例如彗星、陨石）传播到地球，再在地球上繁衍。两种见解各自有其拥护者。趋向接受第一类推论的科学家，也就是认为地球上的生命是自然地产生出来的，如美国的尤雷（HCHrey）和米勒（SLMiller）。他们曾多番尝试，在实验室内重演远古的地球上生命诞生的历程，模仿原始地球的大气层和海洋，再以紫外光照射，以通电代替雷击，几个月后再分析结果。尤雷和米勒都发现实验结果中有氨基酸的成分，而氨基酸正是地球生物体内不可或缺的蛋白质的基础。　　尤雷—米勒实验美中不足的地方，当然就是时间不足，意思是：他们的实验只进行了几个月，但假如他们的推论正确的话，则地球有数10亿年的时间，好整以暇地进行由简而繁的生物化学化合过程。不过，面对尤雷—米勒实验的结果，仍然有些科学家认为，地球生命的胚胎是来自外太空，由彗星携带着，当彗星撞落地球表面时，便给地球表面死寂的原始环境，增添了原生物质，再逐步发展成复杂的生命体。近期大力提倡这个“彗星播种论”假说的，首推英国的霍耳（FHoyle），支持他的学者，还有一位印度裔的天文学家威拉马星格（CWickrama singhe）。霍耳在20世纪40年代提出“稳态”（Steady State）的宇宙论，不获支持；威拉马星格更曾在1981年底，当进化论面对创生论（Creationism）挑战时，在公开场合发表意见支持创生论。提出这些资料并非要将霍耳和他的支持者描绘成专门唱反调的学者，反而强调了霍耳和他的理论遇到的困难。　　霍耳认为，正如原始地球的海洋，充满着有机物质，为进行有机化合反应提供条件，彗星一样可以成为生物化学反应的地方。霍耳采纳了“脏雪球”(Dirty Snowball)的彗星模型，推论彗星在太阳系形成的初期，吸附了很多含碳的有机化合物。然后，彗星与彗星的互相碰撞，和彗星内部的放射性同位素，提供足够的热侧，溶解原本为冰状的彗星核心，让有机化合特能够在较和暖的液态环境中，进行随机的化合反应。就是这样，彗星内部便出现了生物的胚胎，同时受着彗星外面仍然凝结的表面保护，免被太空中的真空和严寒破坏。霍耳推论，就在40亿年前，就有这样一颗带着生命素材的彗星，冲入原始地球的大气层，向着地球还未完美的表面直撞下去，地球上生命的故事，就由此展开了。　　霍耳的推论惊人之处，还不止此。彗星既侧为地球带来生命，也能威胁地球现存的生命。彗星能孕育出生命，在40亿年前将之赐予地球，当然也能继续孕育生命。这些简陋的生命体，可能由彗星带到地球上来，或因彗星一边运行、一边留在轨道上的微尘，陨落地球表面而来到我们的世界。这些对我们地球生物算是陌生的生命体，形式像一些过滤性病毒，霍耳也就大胆假设，这些“彗星病毒”，无论在时间上或结构上，都和我们这些高等的地球动物脱了节，反过来说，地球生物对于这些“彗星病毒”也没有了抵抗力。霍耳说，一些流行疾病，好像感冒、伤风、天花和植物、牲畜感染的病症，正是由这些“彗星病毒”造成。　　多么耸人听闻的理论。霍耳更认为，著名的哈雷彗星，将两种流行性感冒的病毒带来地球，分别引起1957年世界性的流行性感冒、1968年的另一次感冒泛滥。当然，这些“彗星病毒”并不一定要出现在地球上空中才降临，而可以随着微陨尘降临大地，而在降落到大气层较低部分时，也会被气流或水分带动，分布到世界上不同区域。根据霍耳的推理，天花虽然从地球上消失，但这只是暂时的平静，几百年后天花又会在地球表面肆虐。　　霍耳的“彗星病毒”理论，可谓从一个新的角度，考虑彗星与生命起源和演化的关系，同时语出惊人的霍耳也自己提出的理论要站稳阵脚，尚要解答很多问题，其中之一，就是彗星上的病毒（假如真的存在），又如何能吻合地球生物细胞里那进步而复杂的基因，而引致发病呢？依附在微陨尘的病毒（假如真的存在），又能否捱得住飞越大气层时磨擦产生的高温呢？正如美国的米勒和另一位研究生命起源的学者奥吉尔（LEOrgel），在“地球生命的起源”（“The Origins of Life Earth”）一书中指出，“当彗星浓缩成一固体行星时，它可能常常同地球碰撞，也可能使地球增加相当数量的碳化合物……但不是所有原来存在于彗星中的有机物都能幸存下来，因为有些物质在冲击中被高热分解了。尽管彗星头的化合物正是（在原始地球上）形成生命的那些物质，但是把生命起源中的重要作用归因于彗星的合成，看来正当理由很少。”不过就是异想天开，也替生命的起源，提供了另一种想法。　　总而言之，传统的生命自然地发生于地球上，和霍耳的“彗星播种说”并不互相排斥；在地球过去的45亿年历史中，或许有一颗、甚至多颗彗星，猛然撞击地球，从而以另一种方式影响生命的历程。　　无论是来自遥远的太空还是源于地球本身，第一颗生命的种子开始发芽、繁殖、演化。从第一个生物体的诞生直到人类的生生死死，这段千回百转、扑朔迷离的生命发展历程长达30亿年的时间。　　地球生命源于陆地还是海洋，抑或由小行星从宇宙某个遥远的地方携带而来？至今，有关地球生命的起源问题仍然是令科学家费尽心思的不解之谜。他们常常各持己见，莫衷一是。我们居住的行星大约形成于46亿年前，从某种程度上说，在一个无法确定的时间，一定是发生了什么情况，因为这颗毫无生气的天体开始接纳与岩石和水迥然不同的某些东西。氮和碳分子进化为DNA，一种微生物在宇宙星际间四处旅行……不容置疑的事实是，这种微小的分子出现数百万年之后，原始的单细胞体诞生了，后来慢慢又出现了越来越复杂的水生生物，它们最终登陆陆地，从此各种生物在地球上大规模地繁衍并蔓延开来。　　今天，地球上大约存在200万种不同种类的生物。但所有种类的生物都发端于同一种物质——一种到某种程度时能启动生命历程的物质。这是一种什么物质呢？本文将阐述有关地球生命的最新理论和最新研究成果。 在太空中游弋的一些天体的碎片犹如宇宙中的一伙“强盗”，迟早要冲撞某个天体。但是与地球发生碰撞的一些彗星和小行星，也许因此而成为地球生命的创造者。很有可能是一颗彗星（由岩石和冰构成的天体）把大量的水带到地球，假若没有水，地球可能永远是一颗干燥的行星。　　意大利从事外空生物学研究的27个科研小组的协调员克里斯蒂亚诺·科斯莫维奇认为：“无论是生命的诞生还是进化，彗星和小行星肯定发挥了至关重要的作用。最近在小行星中发现了有机分子，也就是构成生物的分子。这些最新发现使人不得不再次重新考虑阿恒尼斯于1907年提出的胚种假说，这种假说认为，正是彗星和小行星这样的天体在地球上播撒下生命的种子，这些天体有点像公共汽车，把有机物质，有时甚至是很复杂的物质，从太阳系的一颗行星运送到另一颗行星上，而且有人认为它们同时还带来了细菌。”　　但是，这位外空生物学家补充说，巨大无比的陨星也造成了真正的自然灾难，真是祸从天降。“一方面，这些现象导致许多生物物种比如恐龙的灭绝，但恰恰也因此同时促进了生命形态的发展，例如恐龙的灭绝使哺乳动物繁衍得更快，然后是人类的兴盛。”RNA和DNA：生命的链条　　有的生物，除了维持自身的存在之外，还能繁衍几乎和自己一样的后代。这种既保存自身又能复制自身的能力，构成生命和物质的本质区别。然而，生命只不过是由像碳和氮这样普普通通的原子构成的，如此平常的元素怎能肩负起创造千姿百态的生物的重任呢？　　意大利帕多瓦大学生物学家、研究细胞起源的学者马蒂诺·里佐蒂说：“事实上，最大的疑问是要搞清有机分子如何变成由蛋白质、脂肪或类脂化合物、糖和核酸（RNA和DNA）构成的完整细胞，细胞的各组成部分完美结合，相互之间又能够发生适当的作用，目前有三种理论可以解释这一进程。理论之一是建立在类脂化合物具有结合能力上。事实上，这些分子在有水的环境中能自发形成不断成长的小球体，当这些小球体的大小达到一定规模后，可能发生分化，从而产生两个更小的球体。如果其他分子同类脂化合物相结合，那么这个进程就可以解释一些与细胞类似的结构的成因。第二种理论则以核酸（特别是RNA）对一些化学反应具有促进作用为依托，时至今日，一些化学反应仍然是生命进程的关键。第三种理论的出发点是蛋白质，其基本成分氨基酸在温热的原始海洋中很容易形成，然后聚合起来，形成一些被称为显微球的复合物，它们呈现出细胞的典型特点。”　　但是，澳大利亚阿德莱德大学的物理学家、著有多部有关生命和宇宙起源畅销书的作者保罗·戴维斯则认为，上述解释难以令人信服。他指出：“问题的关键不是细胞的所有组成部分是如何形成的，而是它们如何结合成一体。我们距离揭开生命之谜还差得很远。”　　载着生命种子的天体碎片：一个十分引人入胜的假设是，是袭击地球的一颗 小行星把原始的生命形态带到了地球。　　两个“巨大的”分子：RNA是一种分子，它由一个核糖和一个磷酸分子交替形成的单元构成，这些单元通过基质相互连接形成一个长链。DNA有两条螺旋链，每条螺旋链类似于RNA。RNA的糖组成元素是核糖，DNA的糖组成元素则是脱氧核糖。　　漆黑一片的深海中的秘密　　世纪70年代末以来，海洋学者乘坐潜水器考察了大洋中脊和裂谷，他们在太平洋的海底山脉附近和加拉帕戈斯海岭发现了一片广阔的区域，从那里的洋底涌出的沸水，温度高达380℃。海洋的冷水由地壳裂隙渗入洋脊内部，变成热海水，它与玄武岩发生强烈的化学反应，将岩中的金属离子比如锰、锌、铜和铁淋滤出来。这种海下温泉还散逸出大量的气体，其中包括甲烷、硫化氢、氢气。温泉口周围细菌大量繁殖，它们通过使硫化氢氧化来获取生命所必需的能量，进行化学合成，形成初级生命物。细菌同其他像“管状蠕虫”、带贝壳的软体动物、螃蟹和虾这样一些更为复杂的生物在此共生着。　　经过实验室验证，这是一个广泛的生态系统，它所处的环境漆黑一片，与以光合作用为基础的陆地环境截然不同。最近有人假设，正是由于这些深海环境导致了地球上生命的诞生。　　海洋底生命可能就是这样形成的：氨基酸在蛋白质中聚集，而蛋白质又造就了RNA，接着DNA和原始细胞形成。　　这种假说的可能性已通过在实验室里进行的模拟同样环境的实验得到了证实。当把含有氨基酸（甘氨酸、丙氨酸、天冬酰胺）水溶液的试管在134个大气压、250℃条件下加热6小时后，人们发现，它们形成了一些具有膜质结构的微小球体，直径在5‰～5‰毫米。科学家由此推断：最初的细胞可能就是产生于这些球体。　　30亿年的成长历程　　随着时间的推移，生命在不断地进化，其形态也越来越复杂。在生命发展史上发生的第二次剧变就是核膜，或者称包裹细胞核的膜的出现。细胞是生物体整个“生物系统”的砖石。在核膜内包含有DNA，即含有维持生命和自我繁殖所必需的所有信息的物质。这种保护形态能够使DNA免受外界环境侵扰，使细胞得以生存，并且经受得住环境变化的考验。生命发展史上的第三大剧变就是多细胞生物的出现。　　温度达350℃的海底温泉：海洋的冷水渗入地壳的缝隙，当同炽热的岩浆接触时，海水温度升高，当海水再次上升时，同覆盖在火山喷射通道内表面的玄武岩发生反应，这时海水内注入了金属离子。　　生命开始出现差异　　细胞慢慢地不断聚集，产生了具备越来越专业化功能的生物体。事实上，这些生物体的细胞在形态上开始出现差异，每一细胞都承担维持生命和自我繁殖所必需的各种功能。有天壤之别的生命形态可能就是这样充斥地球的。然而，如果说生命形态千差万别，那么生物系统的基础却是一样的，每一生物体都有一个传送遗传信息的元素和一个根据这种信息使生命得以维持和传宗接代的系统。如图所示，从左到右，大约35亿～40亿年前在地球上出现的原始生物是单细胞体，它们没有核膜，也就是说“赤裸裸的”，DNA在外界环境下暴露无遗。　　大约26亿年前，生物史上发生了一次革命性的事件。一些类型的叠层石（由既捕获沉积物又沉淀钙质的藻丛所形成的一种层状或穹状钙质沉积物）借助一个原始的光合作用系统开始制造氧气，就像今天在植物中发生的情况一样。但是直到那时，氧气对于生物来说仍然是一种有毒气体。随着氧气浓度的逐步增加，经过一次自然选择，只有那些经受住了氧气存在这一考验的生命形态才得以幸存。16亿年前，地球上终于产生了具备真正核膜的细胞生物，然后，多细胞生物接踵而至。　　在7亿年前，经过30亿年漫长的进化之后，生命形态长到足以用肉眼可以观察到的大小。　　参考参考

地球历史及其生命的奥秘论文摘要

地球生命的起源，是科学家长期以来努力寻求答案的问题，但归结各个关于生命起源的推论，大致可分成两大类：第一是生命源于地球本身的演化，在地球成形之后，化学作用创造出生命来；第二是生命源于宇宙其他地方，经由一些天体（例如彗星、陨石）传播到地球，再在地球上繁衍。两种见解各自有其拥护者。趋向接受第一类推论的科学家，也就是认为地球上的生命是自然地产生出来的，如美国的尤雷（HCHrey）和米勒（SLMiller）。他们曾多番尝试，在实验室内重演远古的地球上生命诞生的历程，模仿原始地球的大气层和海洋，再以紫外光照射，以通电代替雷击，几个月后再分析结果。尤雷和米勒都发现实验结果中有氨基酸的成分，而氨基酸正是地球生物体内不可或缺的蛋白质的基础。　　尤雷—米勒实验美中不足的地方，当然就是时间不足，意思是：他们的实验只进行了几个月，但假如他们的推论正确的话，则地球有数10亿年的时间，好整以暇地进行由简而繁的生物化学化合过程。不过，面对尤雷—米勒实验的结果，仍然有些科学家认为，地球生命的胚胎是来自外太空，由彗星携带着，当彗星撞落地球表面时，便给地球表面死寂的原始环境，增添了原生物质，再逐步发展成复杂的生命体。近期大力提倡这个“彗星播种论”假说的，首推英国的霍耳（FHoyle），支持他的学者，还有一位印度裔的天文学家威拉马星格（CWickrama singhe）。霍耳在20世纪40年代提出“稳态”（Steady State）的宇宙论，不获支持；威拉马星格更曾在1981年底，当进化论面对创生论（Creationism）挑战时，在公开场合发表意见支持创生论。提出这些资料并非要将霍耳和他的支持者描绘成专门唱反调的学者，反而强调了霍耳和他的理论遇到的困难。　　霍耳认为，正如原始地球的海洋，充满着有机物质，为进行有机化合反应提供条件，彗星一样可以成为生物化学反应的地方。霍耳采纳了“脏雪球”(Dirty Snowball)的彗星模型，推论彗星在太阳系形成的初期，吸附了很多含碳的有机化合物。然后，彗星与彗星的互相碰撞，和彗星内部的放射性同位素，提供足够的热侧，溶解原本为冰状的彗星核心，让有机化合特能够在较和暖的液态环境中，进行随机的化合反应。就是这样，彗星内部便出现了生物的胚胎，同时受着彗星外面仍然凝结的表面保护，免被太空中的真空和严寒破坏。霍耳推论，就在40亿年前，就有这样一颗带着生命素材的彗星，冲入原始地球的大气层，向着地球还未完美的表面直撞下去，地球上生命的故事，就由此展开了。　　霍耳的推论惊人之处，还不止此。彗星既侧为地球带来生命，也能威胁地球现存的生命。彗星能孕育出生命，在40亿年前将之赐予地球，当然也能继续孕育生命。这些简陋的生命体，可能由彗星带到地球上来，或因彗星一边运行、一边留在轨道上的微尘，陨落地球表面而来到我们的世界。这些对我们地球生物算是陌生的生命体，形式像一些过滤性病毒，霍耳也就大胆假设，这些“彗星病毒”，无论在时间上或结构上，都和我们这些高等的地球动物脱了节，反过来说，地球生物对于这些“彗星病毒”也没有了抵抗力。霍耳说，一些流行疾病，好像感冒、伤风、天花和植物、牲畜感染的病症，正是由这些“彗星病毒”造成。　　多么耸人听闻的理论。霍耳更认为，著名的哈雷彗星，将两种流行性感冒的病毒带来地球，分别引起1957年世界性的流行性感冒、1968年的另一次感冒泛滥。当然，这些“彗星病毒”并不一定要出现在地球上空中才降临，而可以随着微陨尘降临大地，而在降落到大气层较低部分时，也会被气流或水分带动，分布到世界上不同区域。根据霍耳的推理，天花虽然从地球上消失，但这只是暂时的平静，几百年后天花又会在地球表面肆虐。　　霍耳的“彗星病毒”理论，可谓从一个新的角度，考虑彗星与生命起源和演化的关系，同时语出惊人的霍耳也自己提出的理论要站稳阵脚，尚要解答很多问题，其中之一，就是彗星上的病毒（假如真的存在），又如何能吻合地球生物细胞里那进步而复杂的基因，而引致发病呢？依附在微陨尘的病毒（假如真的存在），又能否捱得住飞越大气层时磨擦产生的高温呢？正如美国的米勒和另一位研究生命起源的学者奥吉尔（LEOrgel），在“地球生命的起源”（“The Origins of Life Earth”）一书中指出，“当彗星浓缩成一固体行星时，它可能常常同地球碰撞，也可能使地球增加相当数量的碳化合物……但不是所有原来存在于彗星中的有机物都能幸存下来，因为有些物质在冲击中被高热分解了。尽管彗星头的化合物正是（在原始地球上）形成生命的那些物质，但是把生命起源中的重要作用归因于彗星的合成，看来正当理由很少。”不过就是异想天开，也替生命的起源，提供了另一种想法。　　总而言之，传统的生命自然地发生于地球上，和霍耳的“彗星播种说”并不互相排斥；在地球过去的45亿年历史中，或许有一颗、甚至多颗彗星，猛然撞击地球，从而以另一种方式影响生命的历程。　　无论是来自遥远的太空还是源于地球本身，第一颗生命的种子开始发芽、繁殖、演化。从第一个生物体的诞生直到人类的生生死死，这段千回百转、扑朔迷离的生命发展历程长达30亿年的时间。　　地球生命源于陆地还是海洋，抑或由小行星从宇宙某个遥远的地方携带而来？至今，有关地球生命的起源问题仍然是令科学家费尽心思的不解之谜。他们常常各持己见，莫衷一是。我们居住的行星大约形成于46亿年前，从某种程度上说，在一个无法确定的时间，一定是发生了什么情况，因为这颗毫无生气的天体开始接纳与岩石和水迥然不同的某些东西。氮和碳分子进化为DNA，一种微生物在宇宙星际间四处旅行……不容置疑的事实是，这种微小的分子出现数百万年之后，原始的单细胞体诞生了，后来慢慢又出现了越来越复杂的水生生物，它们最终登陆陆地，从此各种生物在地球上大规模地繁衍并蔓延开来。　　今天，地球上大约存在200万种不同种类的生物。但所有种类的生物都发端于同一种物质——一种到某种程度时能启动生命历程的物质。这是一种什么物质呢？本文将阐述有关地球生命的最新理论和最新研究成果。 在太空中游弋的一些天体的碎片犹如宇宙中的一伙“强盗”，迟早要冲撞某个天体。但是与地球发生碰撞的一些彗星和小行星，也许因此而成为地球生命的创造者。很有可能是一颗彗星（由岩石和冰构成的天体）把大量的水带到地球，假若没有水，地球可能永远是一颗干燥的行星。　　意大利从事外空生物学研究的27个科研小组的协调员克里斯蒂亚诺·科斯莫维奇认为：“无论是生命的诞生还是进化，彗星和小行星肯定发挥了至关重要的作用。最近在小行星中发现了有机分子，也就是构成生物的分子。这些最新发现使人不得不再次重新考虑阿恒尼斯于1907年提出的胚种假说，这种假说认为，正是彗星和小行星这样的天体在地球上播撒下生命的种子，这些天体有点像公共汽车，把有机物质，有时甚至是很复杂的物质，从太阳系的一颗行星运送到另一颗行星上，而且有人认为它们同时还带来了细菌。”　　但是，这位外空生物学家补充说，巨大无比的陨星也造成了真正的自然灾难，真是祸从天降。“一方面，这些现象导致许多生物物种比如恐龙的灭绝，但恰恰也因此同时促进了生命形态的发展，例如恐龙的灭绝使哺乳动物繁衍得更快，然后是人类的兴盛。”RNA和DNA：生命的链条　　有的生物，除了维持自身的存在之外，还能繁衍几乎和自己一样的后代。这种既保存自身又能复制自身的能力，构成生命和物质的本质区别。然而，生命只不过是由像碳和氮这样普普通通的原子构成的，如此平常的元素怎能肩负起创造千姿百态的生物的重任呢？　　意大利帕多瓦大学生物学家、研究细胞起源的学者马蒂诺·里佐蒂说：“事实上，最大的疑问是要搞清有机分子如何变成由蛋白质、脂肪或类脂化合物、糖和核酸（RNA和DNA）构成的完整细胞，细胞的各组成部分完美结合，相互之间又能够发生适当的作用，目前有三种理论可以解释这一进程。理论之一是建立在类脂化合物具有结合能力上。事实上，这些分子在有水的环境中能自发形成不断成长的小球体，当这些小球体的大小达到一定规模后，可能发生分化，从而产生两个更小的球体。如果其他分子同类脂化合物相结合，那么这个进程就可以解释一些与细胞类似的结构的成因。第二种理论则以核酸（特别是RNA）对一些化学反应具有促进作用为依托，时至今日，一些化学反应仍然是生命进程的关键。第三种理论的出发点是蛋白质，其基本成分氨基酸在温热的原始海洋中很容易形成，然后聚合起来，形成一些被称为显微球的复合物，它们呈现出细胞的典型特点。”　　但是，澳大利亚阿德莱德大学的物理学家、著有多部有关生命和宇宙起源畅销书的作者保罗·戴维斯则认为，上述解释难以令人信服。他指出：“问题的关键不是细胞的所有组成部分是如何形成的，而是它们如何结合成一体。我们距离揭开生命之谜还差得很远。”　　载着生命种子的天体碎片：一个十分引人入胜的假设是，是袭击地球的一颗 小行星把原始的生命形态带到了地球。　　两个“巨大的”分子：RNA是一种分子，它由一个核糖和一个磷酸分子交替形成的单元构成，这些单元通过基质相互连接形成一个长链。DNA有两条螺旋链，每条螺旋链类似于RNA。RNA的糖组成元素是核糖，DNA的糖组成元素则是脱氧核糖。　　漆黑一片的深海中的秘密　　世纪70年代末以来，海洋学者乘坐潜水器考察了大洋中脊和裂谷，他们在太平洋的海底山脉附近和加拉帕戈斯海岭发现了一片广阔的区域，从那里的洋底涌出的沸水，温度高达380℃。海洋的冷水由地壳裂隙渗入洋脊内部，变成热海水，它与玄武岩发生强烈的化学反应，将岩中的金属离子比如锰、锌、铜和铁淋滤出来。这种海下温泉还散逸出大量的气体，其中包括甲烷、硫化氢、氢气。温泉口周围细菌大量繁殖，它们通过使硫化氢氧化来获取生命所必需的能量，进行化学合成，形成初级生命物。细菌同其他像“管状蠕虫”、带贝壳的软体动物、螃蟹和虾这样一些更为复杂的生物在此共生着。　　经过实验室验证，这是一个广泛的生态系统，它所处的环境漆黑一片，与以光合作用为基础的陆地环境截然不同。最近有人假设，正是由于这些深海环境导致了地球上生命的诞生。　　海洋底生命可能就是这样形成的：氨基酸在蛋白质中聚集，而蛋白质又造就了RNA，接着DNA和原始细胞形成。　　这种假说的可能性已通过在实验室里进行的模拟同样环境的实验得到了证实。当把含有氨基酸（甘氨酸、丙氨酸、天冬酰胺）水溶液的试管在134个大气压、250℃条件下加热6小时后，人们发现，它们形成了一些具有膜质结构的微小球体，直径在5‰～5‰毫米。科学家由此推断：最初的细胞可能就是产生于这些球体。　　30亿年的成长历程　　随着时间的推移，生命在不断地进化，其形态也越来越复杂。在生命发展史上发生的第二次剧变就是核膜，或者称包裹细胞核的膜的出现。细胞是生物体整个“生物系统”的砖石。在核膜内包含有DNA，即含有维持生命和自我繁殖所必需的所有信息的物质。这种保护形态能够使DNA免受外界环境侵扰，使细胞得以生存，并且经受得住环境变化的考验。生命发展史上的第三大剧变就是多细胞生物的出现。　　温度达350℃的海底温泉：海洋的冷水渗入地壳的缝隙，当同炽热的岩浆接触时，海水温度升高，当海水再次上升时，同覆盖在火山喷射通道内表面的玄武岩发生反应，这时海水内注入了金属离子。　　生命开始出现差异　　细胞慢慢地不断聚集，产生了具备越来越专业化功能的生物体。事实上，这些生物体的细胞在形态上开始出现差异，每一细胞都承担维持生命和自我繁殖所必需的各种功能。有天壤之别的生命形态可能就是这样充斥地球的。然而，如果说生命形态千差万别，那么生物系统的基础却是一样的，每一生物体都有一个传送遗传信息的元素和一个根据这种信息使生命得以维持和传宗接代的系统。如图所示，从左到右，大约35亿～40亿年前在地球上出现的原始生物是单细胞体，它们没有核膜，也就是说“赤裸裸的”，DNA在外界环境下暴露无遗。　　大约26亿年前，生物史上发生了一次革命性的事件。一些类型的叠层石（由既捕获沉积物又沉淀钙质的藻丛所形成的一种层状或穹状钙质沉积物）借助一个原始的光合作用系统开始制造氧气，就像今天在植物中发生的情况一样。但是直到那时，氧气对于生物来说仍然是一种有毒气体。随着氧气浓度的逐步增加，经过一次自然选择，只有那些经受住了氧气存在这一考验的生命形态才得以幸存。16亿年前，地球上终于产生了具备真正核膜的细胞生物，然后，多细胞生物接踵而至。　　在7亿年前，经过30亿年漫长的进化之后，生命形态长到足以用肉眼可以观察到的大小。　　参考参考

探索生命的奥秘 研究细胞及生命的起源，也许是最令人神往的科学探索之一。然而，甚至不久以前人们还认为，进行这项研究的各门科学已经濒临山穷水尽之地，医学、生物化学、生物学等原地踏步，难以进展。为了推动这项重要研究取得进展，各学科的研究人员必须通力合作。柏林自由大学的埃德曼教授发起并领导了这项多学科合作的研究项目。 在埃德曼教授的示意图表中，有一个组合名字频频出现，这就是核糖分子式5SrRNA。这个分子式的图解，样子好象一只正在滴水的水龙头。这就是忧核、优裂殖菌和原生菌核糖5SrRNA的二次结构模型。而埃德曼教授的科研小组主要课题正是5SrRNA，它究竟是怎么－回事？ 生物细胞的结构与功能。 在人体血液循环过程中，细胞获得某种物质，而核糖则从这些物质中制造出身体所需的蛋白质。细胞的构成与实施功能主要靠蛋白质，而蛋白质分子的构造形态则是储存在细胞中的脱氧核糖枝酸里的。这一基因信息首先被看成信使核糖核酸，然后又游移向核糖，它们先向蛋白质工厂提供细胞。蛋白质细胞的基本结构是氨基酸，其中有20多种不同的氨基酸结构已为人们所知。与此相反，脱氧核糖核酸的分子和信使核糖核酸的分子却仅有4种不同的基本结构。这些基本的结构作为典型的三位组合（密码子），含有某些氨基酸的密码，即有－种密码代表一种氨基酸的密码信息。核糖的任务就是首先将这些基本结构用化学方法联结起来，而组成蛋白质分子。在所有生物的细胞中，这些反应步骤都会多少出现，只是方式有所不同而已。 由于上述蛋白质的组合要求以极高的准确程度进行，因此，核糖的结构上也是极为复杂的。即使是简单的菌类，其核糖也由大约55个不同的蛋白质分子和3种不同的核糖核酸组成。所有生物的核糖中，普遍存在有一种核糖酸，即核糖5Sr一RNA，它“仅仅”含有120个基本结构。每个基本结构的排列顺序中的微小差异都表明每4个基本结构的排列顺序中的微小差异，也表明每个细胞处于何种发展阶段，并说明它与其它生物的某一个细胞有着血缘关系。 细胞本身是如何形成的 埃德曼教授和他的助手们运用先进的计算机系统来分析核糖核酸基本结构的排列顺序，并且将储存在脱氧核糖核酸中的部分人工合成在一起。专家甚至与欧洲其它国家和美国的大型计算机联网，以便取得更加精确的数据。关键问题在于，如果说一切生物最终是由细胞组成的，细胞是生命的基础，那么，细胞本身又是如何形成的呢？关于这个问题，科学家们持有两种截然不同的理论，其一便是细胞形成假说。直到几年前，这种理论仍被认为是基本正确的。这种理论认为，在长达数亿年的时间里，比较高级的细胞正是从细菌细胞演变而来，由于细胞内部的区别而变得日益复杂起来。 第二种观点被多数专家否认，而坚持孩理论的人近百年来甚至被讥讽为幻想家。这种观点认为，在生物进化过程中，若干个细胞组合为比较高级的细胞，即形成所谓细胞内部的生命规律。比较高级的细胞乃是互相依存的生命群体。 科学家们通过研究，戏剧性地澄清了这一难题。起初，人们还对细胞内部生命规律学的细胞假说提出过许多反面论证，当时以为细胞的这种形成假说似乎是不可能的。然而，后来却发生了一次具有重要意义的试验性突破，即人们可以对氨基酸的排列顺序进行分析。在试验过程中，首先确定了细胞的原始结构，即4个可能的基本结构（核昔酸）的组合。科学家们发现，是否符合这种基本结构排列顺序，可以作为衡量有机物质之间是否存在血缘关系的标准。此外，人们还发现，优核细胞中所出现的细胞器（线粒体和叶绿体）竟然与某些菌类有着血缘关系，即它们皆起源于菌类。因此可以说，核糖核酸的排列顺序的分析，显然对举世公认的细胞内部生命规律学关于细胞的假说作出了贡献。 按照这一理论，一个较高级的细胞至少由2个或者4个裂殖菌所组成。也就是说，－个可以发酵的寄主细菌能够吸收将运动机制带入细胞的鞭毛裂殖菌。然后，再增加具有呼吸功能的裂殖菌，由此便产生了今天细胞中的线粒体。植物细胞则还要吸收具有光合作用的裂殖菌，从而形成细胞中的叶绿体。 一细胞内部生物学”的建立与发展在数百万年的进化过程中，细胞里以前独立的裂殖菌转变为小器官，这些小器官又将其大部分遗传特性转移给细胞核，进而使细胞核成为细胞中重要的协调者，即比较高级的细胞并不是作为整体而形成的新的统一体。这一认识的重大意义在于，它证实了所有生物，最终是由裂殖菌及其前身组合形成的。这种组合显然是在地球上还未存在多细胞生物时发生的。 与菌类细胞相比，这种新的统一体具有决定性的优点，即一个细胞内部的各种新陈代谢形式由细胞膜相互隔离，因此发酵、呼吸、光合作用等过程可以同时进行。而在普通茵类中，某个时间往往能进行一种新陈代谢过程。 生物学家施维姆勒教授为”细胞内部生物学”的建立和发展奠定了基础，并且为“细胞内部生命规律学”的细胞理论的突破性进展作出了重大贡献。施维姆勒教授指出：“这样 生物学可以解释其最小的结构成分了。我们试图在此基础上建立其一个至今未有的生物序列体系。人们可以在核糖核酸与脱核糖核酸基本结构排列顺序的基础上，将各种各样的细胞类型排列成一个合理的体系。每个被吸收入细胞的裂殖菌都带有其自身的蛋白质组合机制。我们认为，这一共生过程仍在继续，今天的细胞还在吸收着裂殖菌，并组成着小器官。 科学家们关注着细胞学研究的进展，而施维姆勒教授正在从完全不同的角度进行着研究。他发现过一种昆虫---小禅，它由一个寄主细胞组成，而它所吸收的裂殖菌则作为共生生物。在长期发展过程中，两个单一细胞的物质竟然如此相互适应，以至到了一个个体在失去另一个个体的情况下无法存活的程度。 施维姆勒教授指出，“以小蝉为例，我们可以从活生生的物体上观察到这种共生现象是如何进行的。生活在小蝉系统的裂殖菌估计已有2亿多年了，它逐渐失去了脱氧核糖核酸。目前我们尚不清楚裂殖菌的脱氧核糖核酸是简单丧失了呢，还是已经进入了小禅的细胞核中去了。在没有共生现象的蛋卵中，只能形成头—脑胚胎，但却缺少尾部。这表明，寄主细胞如果与裂殖菌的遗传信息共生的话，它就可变成一个小器官。”在谈到每个研究领域的相互渗透时，埃德曼教授说：我们希望建立一种模型体系，从而在分析核酸德基础上，对细胞内部生命规律德基础上，对细胞内部生命规律德起源加以排列划分利用这个可能性，能够将整个世界划分为3个“王国”：其一为细胞核体系，其二为不包括细胞核德其他体系。然而，通过对核酸德进一步研究，我们发现对不包括细胞核德其他体系，还可划分成原本裂殖菌和优裂殖菌，后者则是正常的。目前尚存的裂殖菌、原本裂殖菌往往生存在极端条件之下，例如PH值很高或很低的情况下，含盐浓度或者含酸浓度很高的状况下。也许人们以为，科学家的认识固然十分有趣，可它对人类又有什么实际意义呢？然而，正如施维姆勒教授的试验所证实的那样，表面现象往往是极不可靠的。他说：“这一基础研究将对应用科学产生非同寻常的影响。甚至可以用来对付恶魔般的癌症。因为我们认为只有对细胞中的分子过程进行全面研究，才能理解癌症的形成机理。而首要的问题是应该弄清基本的过程与联系。”

地球历史及其生命的奥秘论文1000字

探索生命的奥秘 研究细胞及生命的起源，也许是最令人神往的科学探索之一。然而，甚至不久以前人们还认为，进行这项研究的各门科学已经濒临山穷水尽之地，医学、生物化学、生物学等原地踏步，难以进展。为了推动这项重要研究取得进展，各学科的研究人员必须通力合作。柏林自由大学的埃德曼教授发起并领导了这项多学科合作的研究项目。 在埃德曼教授的示意图表中，有一个组合名字频频出现，这就是核糖分子式5SrRNA。这个分子式的图解，样子好象一只正在滴水的水龙头。这就是忧核、优裂殖菌和原生菌核糖5SrRNA的二次结构模型。而埃德曼教授的科研小组主要课题正是5SrRNA，它究竟是怎么－回事？ 生物细胞的结构与功能。 在人体血液循环过程中，细胞获得某种物质，而核糖则从这些物质中制造出身体所需的蛋白质。细胞的构成与实施功能主要靠蛋白质，而蛋白质分子的构造形态则是储存在细胞中的脱氧核糖枝酸里的。这一基因信息首先被看成信使核糖核酸，然后又游移向核糖，它们先向蛋白质工厂提供细胞。蛋白质细胞的基本结构是氨基酸，其中有20多种不同的氨基酸结构已为人们所知。与此相反，脱氧核糖核酸的分子和信使核糖核酸的分子却仅有4种不同的基本结构。这些基本的结构作为典型的三位组合（密码子），含有某些氨基酸的密码，即有－种密码代表一种氨基酸的密码信息。核糖的任务就是首先将这些基本结构用化学方法联结起来，而组成蛋白质分子。在所有生物的细胞中，这些反应步骤都会多少出现，只是方式有所不同而已。 由于上述蛋白质的组合要求以极高的准确程度进行，因此，核糖的结构上也是极为复杂的。即使是简单的菌类，其核糖也由大约55个不同的蛋白质分子和3种不同的核糖核酸组成。所有生物的核糖中，普遍存在有一种核糖酸，即核糖5Sr一RNA，它“仅仅”含有120个基本结构。每个基本结构的排列顺序中的微小差异都表明每4个基本结构的排列顺序中的微小差异，也表明每个细胞处于何种发展阶段，并说明它与其它生物的某一个细胞有着血缘关系。 细胞本身是如何形成的 埃德曼教授和他的助手们运用先进的计算机系统来分析核糖核酸基本结构的排列顺序，并且将储存在脱氧核糖核酸中的部分人工合成在一起。专家甚至与欧洲其它国家和美国的大型计算机联网，以便取得更加精确的数据。关键问题在于，如果说一切生物最终是由细胞组成的，细胞是生命的基础，那么，细胞本身又是如何形成的呢？关于这个问题，科学家们持有两种截然不同的理论，其一便是细胞形成假说。直到几年前，这种理论仍被认为是基本正确的。这种理论认为，在长达数亿年的时间里，比较高级的细胞正是从细菌细胞演变而来，由于细胞内部的区别而变得日益复杂起来。 第二种观点被多数专家否认，而坚持孩理论的人近百年来甚至被讥讽为幻想家。这种观点认为，在生物进化过程中，若干个细胞组合为比较高级的细胞，即形成所谓细胞内部的生命规律。比较高级的细胞乃是互相依存的生命群体。 科学家们通过研究，戏剧性地澄清了这一难题。起初，人们还对细胞内部生命规律学的细胞假说提出过许多反面论证，当时以为细胞的这种形成假说似乎是不可能的。然而，后来却发生了一次具有重要意义的试验性突破，即人们可以对氨基酸的排列顺序进行分析。在试验过程中，首先确定了细胞的原始结构，即4个可能的基本结构（核昔酸）的组合。科学家们发现，是否符合这种基本结构排列顺序，可以作为衡量有机物质之间是否存在血缘关系的标准。此外，人们还发现，优核细胞中所出现的细胞器（线粒体和叶绿体）竟然与某些菌类有着血缘关系，即它们皆起源于菌类。因此可以说，核糖核酸的排列顺序的分析，显然对举世公认的细胞内部生命规律学关于细胞的假说作出了贡献。 按照这一理论，一个较高级的细胞至少由2个或者4个裂殖菌所组成。也就是说，－个可以发酵的寄主细菌能够吸收将运动机制带入细胞的鞭毛裂殖菌。然后，再增加具有呼吸功能的裂殖菌，由此便产生了今天细胞中的线粒体。植物细胞则还要吸收具有光合作用的裂殖菌，从而形成细胞中的叶绿体。 一细胞内部生物学”的建立与发展在数百万年的进化过程中，细胞里以前独立的裂殖菌转变为小器官，这些小器官又将其大部分遗传特性转移给细胞核，进而使细胞核成为细胞中重要的协调者，即比较高级的细胞并不是作为整体而形成的新的统一体。这一认识的重大意义在于，它证实了所有生物，最终是由裂殖菌及其前身组合形成的。这种组合显然是在地球上还未存在多细胞生物时发生的。 与菌类细胞相比，这种新的统一体具有决定性的优点，即一个细胞内部的各种新陈代谢形式由细胞膜相互隔离，因此发酵、呼吸、光合作用等过程可以同时进行。而在普通茵类中，某个时间往往能进行一种新陈代谢过程。 生物学家施维姆勒教授为”细胞内部生物学”的建立和发展奠定了基础，并且为“细胞内部生命规律学”的细胞理论的突破性进展作出了重大贡献。施维姆勒教授指出：“这样 生物学可以解释其最小的结构成分了。我们试图在此基础上建立其一个至今未有的生物序列体系。人们可以在核糖核酸与脱核糖核酸基本结构排列顺序的基础上，将各种各样的细胞类型排列成一个合理的体系。每个被吸收入细胞的裂殖菌都带有其自身的蛋白质组合机制。我们认为，这一共生过程仍在继续，今天的细胞还在吸收着裂殖菌，并组成着小器官。 科学家们关注着细胞学研究的进展，而施维姆勒教授正在从完全不同的角度进行着研究。他发现过一种昆虫---小禅，它由一个寄主细胞组成，而它所吸收的裂殖菌则作为共生生物。在长期发展过程中，两个单一细胞的物质竟然如此相互适应，以至到了一个个体在失去另一个个体的情况下无法存活的程度。 施维姆勒教授指出，“以小蝉为例，我们可以从活生生的物体上观察到这种共生现象是如何进行的。生活在小蝉系统的裂殖菌估计已有2亿多年了，它逐渐失去了脱氧核糖核酸。目前我们尚不清楚裂殖菌的脱氧核糖核酸是简单丧失了呢，还是已经进入了小禅的细胞核中去了。在没有共生现象的蛋卵中，只能形成头—脑胚胎，但却缺少尾部。这表明，寄主细胞如果与裂殖菌的遗传信息共生的话，它就可变成一个小器官。”在谈到每个研究领域的相互渗透时，埃德曼教授说：我们希望建立一种模型体系，从而在分析核酸德基础上，对细胞内部生命规律德基础上，对细胞内部生命规律德起源加以排列划分利用这个可能性，能够将整个世界划分为3个“王国”：其一为细胞核体系，其二为不包括细胞核德其他体系。然而，通过对核酸德进一步研究，我们发现对不包括细胞核德其他体系，还可划分成原本裂殖菌和优裂殖菌，后者则是正常的。目前尚存的裂殖菌、原本裂殖菌往往生存在极端条件之下，例如PH值很高或很低的情况下，含盐浓度或者含酸浓度很高的状况下。也许人们以为，科学家的认识固然十分有趣，可它对人类又有什么实际意义呢？然而，正如施维姆勒教授的试验所证实的那样，表面现象往往是极不可靠的。他说：“这一基础研究将对应用科学产生非同寻常的影响。甚至可以用来对付恶魔般的癌症。因为我们认为只有对细胞中的分子过程进行全面研究，才能理解癌症的形成机理。而首要的问题是应该弄清基本的过程与联系。”

生命何时、何处、特别是怎样起源的问题，是现代自然科学尚未完全解决的重大问题，是人们关注和争论的焦点。历史上对这个问题也存在着多种臆测和假说，并有很多争议。随着认识的不断深入和各种不同的证据的发现，人们对生命起源的问题有了更深入的研究，下面介绍几种著名的假说，以备教学时参考。自然发生说自然发生说是19世纪前广泛流行的理论，这种学说认为，生命是从无生命物质自然发生的。如，我国古代认为的“腐草化为萤”（即萤火虫是从腐草堆中产生的），腐肉生蛆等。在西方，亚里士多德（公元前384—公元前322）就是一个自然发生论者。有的人还通过“实验”证明，将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中，静置于暗处，21天后就会产生老鼠，并且让他惊讶的是，这种“自然”发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。18世纪时，意大利生物学家斯巴兰让尼（1729—1799）发现，将肉汤置于烧瓶中加热，沸腾后让其冷却，如果将烧瓶开口放置，肉汤中很快就繁殖生长出许多微生物；但如果在瓶口加上一个棉塞，再进行同样的实验，肉汤中就没有微生物繁殖。斯巴兰让尼认为，肉汤中的小生物来自空气，而不是自然发生的。斯巴兰让尼的实验为科学家进一步否定“自然发生论”奠定了坚实的基础。1860年，法国微生物学家巴斯德设计了一个简单但令人信服的实验，彻底否定了自然发生说（详见《义务教育课程标准实验教科书生物学八年级上册》）。化学起源说化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。化学起源说将生命的起源分为四个阶段。第一个阶段，从无机小分子生成有机小分子的阶段，即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的，这一过程教材中已有叙述，这里不再重复。需要着重指出的是米勒的模拟实验。在这个实验中，一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋，其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”。米勒先给烧瓶加热，使水蒸汽在管中循环，接着他通过两个电极放电产生电火花，模拟原始天空的闪电，以激发密封装置中的不同气体发生化学反应，而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体，又流回底部的烧瓶，即模拟降雨的过程。经过一周持续不断的实验和循环之后。米勒分析其化学成分时发现，其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物，同时还形成了氰氢酸，而氰氢酸可以合成腺嘌呤，腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。米勒的实验试图向人们证实，生命起源的第一步，从无机小分子物质形成有机小分子物质，在原始地球的条件下是完全可能实现的。第二个阶段，从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的，即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质，经过长期积累，相互作用，在适当条件下（如黏土的吸附作用），通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。第三个阶段，从生物大分子物质组成多分子体系。这一过程是怎样形成的呢?前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说，他通过实验表明，将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中，它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴，这些小滴就是团聚体。奥巴林等人认为，团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象（图7）。例如，团聚体具有类似于膜那样的边界，其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物，还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应，反应的产物也能从团聚体中释放出去。另外，有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说，以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。图7团聚体简单代谢示意图第四个阶段，有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的，是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。宇生说这一假说认为，地球上最早的生命或构成生命的有机物，来自于其他宇宙星球或星际尘埃。持这种假说的学者认为，某些微生物孢子可以附着在星际尘埃颗粒上而落入地球，从而使地球有了初始的生命。但我们知道，宇宙空间的物理条件，如紫外线等各种高能射线以及温度等条件对生命都是致命的，而且，即使有这些生命，在它们随着陨石穿越大气层到达地球的过程中，也会因温度太高而被杀死。因此，像微生物孢子这一水平的生命形态看来是不大可能从天外飞来的。但是，一些学者认为，一些构成生命的有机物完全有可能来自宇宙空间。1969年9月28日，科学家发现，坠落在澳大利亚麦启逊镇的一颗炭质陨石中就含有18种氨基酸，其中6种是构成生物的蛋白质分子所必须的。科学研究表明，一些有机分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子可以在星际尘埃的表面产生，这些有机分子可能由彗星或其陨石带到地球上，并在地球上演变为原始的生命。热泉生态系统生命的起源可能与热泉生态系统有关，这是20世纪70年代以来，部分学者提出的观点。20世纪70年代末，科学家在东太平洋的加拉帕戈斯群岛附近发现了几处深海热泉，在这些热泉里生活着众多的生物，包括管栖蠕虫、蛤类和细菌等兴旺发达的生物群落。这些生物群落生活在一个高温（热泉喷口附近的温度达到300 ℃以上）、高压、缺氧、偏酸和无光的环境中。首先是这些化能自养型细菌利用热泉喷出的硫化物（如H2S）所得到的能量去还原CO2而制造有机物，然后其他动物以这些细菌为食物而维持生活。迄今科学家已发现数十个这样的深海热泉生态系统，它们一般位于地球两个板块结合处形成的水下洋嵴附近。热泉生态系统之所以与生命的起源相联系，主要基于以下的事实：（1）现今所发现的古细菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中，这种环境与热泉喷口附近的环境极其相似；（2）热泉喷口附近不仅温度非常高，而且又有大量的硫化物、CH4、H2和CO2等，与地球形成时的早期环境相似。由此，部分学者认为，热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质，而且还可以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响，因此热泉生态系统是孕育生命的理想场所。但另一些学者认为，生命可能是从地球表面产生，随后就蔓延到深海热泉喷口周围。以后的撞击毁灭了地球表面所有的生命，只有隐藏在深海喷口附近的生物得以保存下来并繁衍后代。因此，这些喷口附近的生物虽然不是地球上最早出现的，但却是现存所有生物的共同祖先。神秘的生命起源 从古至今，有很多说法来解释生命起源的问题。如西方的创世说，中国的盘古开天地说等。但直到十九世纪，伴随着达尔文《物种起源》一书的问世，生物科学发生了前所未有的大变革，同时也为人类揭示生命起源这一千古之谜带来了一丝曙光，这就是现代的化学进化论。生命起源的化学进化论首先在1953年首先得到了一位美国的学者米勒的证实，米勒描述的生命起源的事件应该是什么样子的呢？那就是在早期，地球上因为它含有大量的还原性的原始大气圈，比如说甲烷、氨气、水、氢气，还有原始的海洋，当早期地球上闪电作用把这些气体聚合成多种氨基酸，而这多种氨基酸，在常温常压下，它可能在局部浓缩，再进一步演化成蛋白质和其他的多糖类、以及高分子脂类，在一定的时候有可能孕发成生命，这就是米勒描述的生命进化的过程。 地球上的生命也许就产生在距今38亿年到40亿年之间，但是我们应该清醒的明白，我们距离揭开生命起源这一亘古之谜，还有一段遥远的科学历程。从无机物到有机物，到有机化合物到有机生命体的演化，同时还具有很多的偶然性，并不是有这种环境，有这种形成条件，它就能产生生命。有人曾经比喻说，这些无机物好像一个垃圾堆里面什么都有，塑料、塑料瓶子、铁，废弃金属、油，而生命，一个单细胞，就像一辆精美的奔驰车，在一阵台风过后，这些垃圾组装成了一个奔驰车。因此我们可以想象，这个生命起源的过程是非常非常地艰难。因此，也许我们在这个蓝色的星球，是生命的惟一的乐园，因此请保护我们的地球，珍惜地球上的生命，我们不能奢望地球上第二次的生命起源。 生命起源是一个亘古未解之谜，地球上的生命产生于何时何地？是怎样产生的？千百年来，人们在破解这一谜底之时，遇到了不少陷阱，同时也见到了前所未有的光明。在两千五百年前的春秋时代，老子在《道德经》里写到，道生一，一生二，二生三，三生万物。用现在的话说，就是地球上的生命是由少到多，慢慢演化而来。它们有一个共同的祖先，这个祖先就是一，而这个一是由天地而生，用今天的话说，可能就是由无机界所形成。 生命的起源应当追溯到与生命有关的元素及化学分子的起源。因而，生命的起源过程应当从宇宙形成之初、通过所谓的“大爆炸”产生了碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成生命的主要元素谈起。 大约在66亿年前，银河系内发生过一次大爆炸，其碎片和散漫物质经过长时间的凝集，大约在46亿年前形成了太阳系。作为太阳系一员的地球也在46亿年前形成了。接着，冰冷的星云物质释放出大量的引力势能，再转化为动能、热能，致使温度升高，加上地球内部元素的放射性热能也发生增温作用，故初期的地球呈熔融状态。高温的地球在旋转过程中其中的物质发生分异，重的元素下沉到中心凝聚为地核，较轻的物质构成地幔和地壳，逐渐出现了圈层结构。这个过程经过了漫长的时间，大约在38亿年前出现原始地壳，这个时间与多数月球表面的岩石年龄一致。 生命的起源与演化是和宇宙的起源与演化密切相关的。生命的构成元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫等是来自“大爆炸”后元素的演化。资料表明前生物阶段的化学演化并不局限于地球，在宇宙空间中广泛地存在着化学演化的产物。在星际演化中，某些生物单分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成于星际尘埃或凝聚的星云中，接着在行星表面的一定条件下产生了象多肽、多聚核苷酸等生物高分子。通过若干前生物演化的过渡形式最终在地球上形成了最原始的生物系统，即具有原始细胞结构的生命。至此，生物学的演化开始，直到今天地球上产生了无数复杂的生命形式。 38亿年前，地球上形成了稳定的陆块，各种证据表明液态的水圈是热的，甚至是沸腾的。现生的一些极端嗜热的古细菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式，其代谢方式可能是化学无机自养。澳大利亚西部瓦拉伍那群中35亿年前的微生物可能是地球上最早的生命证据。 原始地壳的出现，标志着地球由天文行星时代进入地质发展时代，具有原始细胞结构的生命也开始逐渐形成。但是在很长的时间内尚无较多的生物出现，一直到距今4亿年前的寒武纪，带壳的后生动物才大量出现，故把寒武纪以后的地质时代称为显生宙。 在中世纪的西方，《圣经》上描绘的上帝，在七天之内造就万物之说，也是非常流行。今天看来，生命起源并不像这些古老传说，或神话描绘的那样，但表明了人类长期以来，对生命起源之谜倾注了极大地热情和关注。但生命起源应该是怎样发生的？科学又是怎样对这一千古之谜进行探索的？我们已经取得了哪些进展？还有哪些问题没有解决？ 首先，生命起源之说，第一个谜是生命的时间，起源的时间问题。在中世纪的西方，人们对《圣经》的上帝造人的故事是深信不疑的，在1650年，一位爱尔兰大主教根据圣经上所描述的，计算出上帝创世的确切时间是公元前4004年，而另一位牧师甚至把创世时间更加精确地计算到公元前4004年10月23号上午九点钟。也就是说，生命起源距今的话，是六千年前，这当然不是真的，而真的是什么呢？真的就是用科学的回答，科学是怎么回答这个生命起源的时间呢？那就是说用化石，是保存在岩石中的化石来回答。我们知道，生物死亡后，它们的遗迹在适当的条件下，就保存在岩石之中，我们把它们称作化石。地质历史中形成的岩层，就像一部编年史书，地球生物的演化历史，就深深埋藏在这些岩石之中，年代越久远的生物化石，就保存在岩层的最底层。 迄今为止，我们发现了最古老的生物化石是来自澳大利亚西部，距今约三十五亿年前的岩石，这些化石类似于现在的蓝藻，它是一些原始的生命，是肉眼看不见的。它的大小只有几个微米，到几十个微米，因此我们可以说，生命起源它不晚于三十五亿年。同时我们知道地球的形成年龄大约在46亿年前，有这两个数据我们就可以看到生命起源的年龄，大致可以界定在46亿年到35亿年之间。今天，随着科学的发展，地质学家认为，在地球形成的早期，地球受到了大量的小行星和陨石的撞击，它是不适合生命的生存。与其说当时地球上有生命，还不如说它在毁灭生命，因此地球上生命起源的时间，它不早于40亿年。另外，在格陵兰的5亿年的岩石中发现了碳，这个碳的话，我们知道，碳分两种，一个无机碳，一个有机碳。另外，这个碳的话，它有重碳和轻碳之分，因此我们可以根据这个碳之中的轻碳和重碳之比，就来可以推测这些碳的来源。科学家根据碳的同位素分析，推测这些碳它是有机碳，是来源于生物体。也就是说，这样我们把生命起源的时间大大缩短了，也就是在距今40亿年到38亿年之间，自从地球上生命起源之后，一直到现在45亿年，就是生生不息的生命演化史。 好，首先我们现在已经有了生命起源的时间概念，是距今40亿年到38亿年之间。那生命是怎样起源的？它在什么地方起源的？这样我们不得不回顾一些有关生命起源的假说。 第一个是创世说，在《旧约全书》的第一章写到，上帝在七天之内创造了世间之万物，在中世纪的西方大家普遍接受这个观念，可以说一直到现在，这种观念还被很多人接受，当然这也不是真的。第二个呢，是自生论，比如说希腊人认为，昆虫生于土壤，春天万象更新，种子从泥土里萌发，昆虫从去年留下的卵壳中破壳而出。但这不是生命的起源，而是生命的延续，可以说这个自生论，现在已经被彻底抛弃了。与这个类似的说法，还有比如说埃及人认为生命来自于尼罗河，在中国古代也有腐草生萤之说。 第三个有关生命起源的假说，就是有生源论，这个在19世纪的西方也相当地流行，有生源论认为，生命是宇宙生来就固有的，你要问我生命从哪里来的，你首先给我回答一个问题，宇宙怎么起源的？物质怎么来的？你给我回答了物质是怎么来的，生命我就可以说是从哪儿来的，其实这是一个不可知论。在20世纪的后半叶，有生源论逐渐发展到现在的宇宙胚种论，直到现在，有许多科学家认为，生命必须的酶，像蛋白质，和遗传物质的形成，需要数亿年的时间，在地球早期并没有可以完成这些过程的充足时间段。因为它就两亿年，因此他们认为生命一定是以孢子或者其他生命的形式，从宇宙的某个地方来到了地球，这种观念也是有一定的依据的。 二十世纪四十年代以来，人类用天体物理的手段，在地球之外探测了近百种有机分子，像甲醛，氨基酸等等。其中两种天体可以与地球上的生命有关，它可能给地球带来生命或者有机分子，一个是彗星，一个是陨石。我们知道这两颗天体里边它含有大量的有机分子，比如我们把一些彗星称为脏雪球。它们不仅含有固态的水，还有氨基酸，铁类，乙醇、嘌呤、嘧啶等有机化合物，生命有可能在彗星上产生而带到地球上。或者在彗星和陨石撞击地球时，由这些有机分子经过一系列的合成而产生新的生命。当然这种胚种论也存在着不同的观念，它有两种致命的弱点，一个是生命是否能在宇宙中进行长期的迁移？还能不能够存活？我们知道天体之间的距离是以光年为计算的，天体之间交流可能需要成千上万年，从一个星球到了另外一个星球。那在这种真空里面，暴露在这种大量的宇宙射线之中，活的生命它是不是在千万年中还能够继续萌发呢？这是一个最大的问题，第二个从无机分子到有机化合物的过程，这种过程，比如说彗星上我们看到有机小分子形成，在地球上也能够形成，这是不用置疑的。 1859年，伴随着达尔文《物种起源》一书的问世，生物科学发生了前所未有的大变革，同时也为人类揭示生命起源这一千古之谜带来了一丝曙光，这就是现代的化学进化论。生命起源的化学进化论首先在1953年首先得到了一位美国的学者米勒的证实，既然你说地球早期温度都是比较高，又充满了很多还原性气体，还有水，那么我就把这些气体，把水放在一个瓶子里面，看看它是不能产生生命，或者产生有机化合物。米勒在1953年把氨气、氢气，还有水、一氧化碳放在一个密封的瓶子里面，在瓶子里面两头插上金属棒，完了通上电源，通过这个类似于闪电的作用，确实在几天之后产生了大量的氨基酸。那么就是说在地球上面，在闪电下，在常温下，也能成为无机分子，合成有机分子。我们知道，你氨基酸的话，是组成蛋白质的最重要的物质，可以说，组成生命起源最重要的物质。因此，米勒描述的生命起源的事件应该是什么样子的呢？那就是在早期，地球上因为它含有大量的还原性的原始大气圈，比如说甲烷、氨气、有水、有氢气，还有原始的海洋，当早期地球上闪电作用把这些气体聚合成多种氨基酸，而这多种氨基酸，在常温常压下，它可能在局部浓缩，再进一步演化成蛋白质，蛋白质和其他的多糖类，以及高分子脂类，在一定的时候有可能孕发成生命，这就是米勒描述的生命进化的过程。 但是这种温暖水池说，也遇到一些问题，其中有两个问题，第一个问题是现在地质学家认为，地球早期大气圈它并不是含有大量的还原性气体，它是含有大量的二氧化碳和氮气，比米勒的这个气体多一些惰性。在闪电的情况下，你并不能形成大量的氨基酸。第二个，温暖的水池在地球早期并不能长期形成，为什么呢？因为当时地球早期，刚才说过它有大量的陨石、流星，还加上地球本身的放射性，温度很高，你这个温暖水池一旦生命产生了，一个陨星过来，温度在瞬间之内可能达到上千度、甚至几千度，生命已经绝灭了，只能再来一次生命的起源。但是我们现在就这么想，现今的地球上是不是有温度比较高，还有还原性气体，还有生物存在呢？那么，有两件工作可以说具有划时代的意义，一个是1967年美国学者布莱克，在黄石公园的热泉中发现了大量嗜热生物，我们知道蛋白质一般的话超过六十度，就会凝固的，煮鸡蛋六十度七十度以上鸡蛋就熟了，但是生物，是不是在六十度以上还能够生活呢？在以前是不敢想的。 第二个就是1977年克里斯，他在太平洋底的热泉中，同样也发现了大量的嗜热微生物，这个温度它要更高，它可能达到二百到三百度。它压力呢，也有二百到三百个大气压，它的环境是什么样子呢？它确实有大量的还原气体，有硫化氢、有甲烷、有氢气、还有一氧化碳，这个环境确实非常类似于四十亿年前早期地球的环境，那么生命起源它是不是就在这个时候产生的呢？这是我们现在看到的情况，但是化石中有没有在火山喷口或者是热泉中发现的微生物呢？确实有，我们在这方面，我们在化石方面也取得了非常重要的进展，比如说在2000年，罗斯玛森，澳大利亚的一个科学家，他在澳大利亚距今大概32亿年左右的火山沉积里面发现了大量的保存完好的丝状体。这说明在32亿年前，生命在热泉的附近已经大量生存，那么这是现在最新的，最流行的，也可以说迄今为止最科学的有关生命起源的假说，就是生命起源于热泉，或者海底热泉，俗称“黑烟囱”的附近。 海底热泉和陆地上的热泉它们都有很多共同的特点。第一个它温度高。第二个它含有大量的还原性气体，除了二氧化碳以外，还有一氧化碳、氢气、氨气还有硫化氢。第三个特点就是它们都含有大量的生物，比如说蓝藻、光合细菌、硫细菌，特别是一类古细菌，在高温下异常地繁盛，它在超过一百度的时候大量繁盛，而离开了这样的环境，比如温度一降下来，它马上就进行休眠，而且并不能正常的生活，那么这些生物是不是就代表了最早的，最原始的，地球生命起源的时候，这种原始的生命形式呢？ 第一个早期地球温度都很高，产生的最早生命形式，应该是一些能适应高温的生物，而热泉中，生物恰恰就是嗜热的微生物。第二个，热泉的环境与早期的地球环境有很多类似之处，比如说它有高温，还有大量的还原性气体、一氧化碳、氢气、氨气，还有硫化氢等等。第三个，在高温的热水环境的话，它是有利于小分子的有机化合物脱水，聚合成有机高分子，比如说现在我们用有机小分子氨基酸合成蛋白质的话，它就是在热水中，通过这个热聚合反应，脱水以后形成这样的高分子，特别是在这种热水口附近的话，形成了黄铁矿，俗称“愚人金”。它是由硫和铁组成的，在它的表面的话，它非常有利于高分子的合成，因为这个硫化铁表面是一个非常好的一个天然的催化剂。第四个有利的证据是热泉口向外层海水之间它有一个温度，和水化学鉴别的梯度，这个梯度的话，也是有利于各种化学的连续反映，我们知道热泉口它喷出来的时候，它的温度可能到达二百度到三百度，特别是在海底洋中脊附近，而海水的温度的话，这种海底的温度一般在0到4度，这样的话，从三百度，一直到四百度，它有一个温度梯度，这种温度梯度的话，对有机化合物合成的话，可以说存在一个连续的反映。第五个也是最重要的一点，就是现在热泉中的生物的话，它确实是生物演化速度的最根部的类型，也就是说它的基因是最古老的类型。 现代生物学家，他通过生物分子学的研究，他把热泉中的一些嗜热古细菌，跟现在的普通细菌进行了基因的对比，发现它们基因的相同点，不超过60％。那么就是说这些古细菌它们含有非常多的古老的基因，也就是说，它们很有可能就是生命起源时候的这种类型。应该说，生命起源我们研究生命起源它最好的证据，还是在地球上，40亿年到38亿年间的岩石和化石所包含的信息。但是，经过40亿年的变化，地球已经面目全非，现在的地球即使你有40亿年到38亿年的岩石，它也进入了大量的变种，信息也几乎全无。 因此我们把目光不要局限在只是在地球上，如果说生命是宇宙之中一个普遍的现象的话，除了地球之外的其他天体上，是否也有类似于地球早期的这样的环境呢？如果有的话，也许能为研究生命起源打开新的窗户，我们第一个目标是什么地方呢？不是火星是月球，现在地质学家认为，月球是40亿年前，一颗大的行星撞击地球，而从地球上迸发出去。形成了当今的月球，这个时间正好是40亿年，如果地球上有生命起源的话，我们在月球上看看，那不就是解决这个问题了吗。在中国的古代神话中有嫦娥奔月的这个说法，月球上有月桂、有月兔，还有浪漫的爱情故事，但是二十世纪六十年代到七十年代，随着前苏联和美国的宇航员登陆的成功，这个神话彻底破灭了，月球其实是一个没有生命，没有水，没有氧气，不适合生命生存的荒漠的星体。 那么我们第二个目标是什么呢？第二个目标是火星，因为火星也许在40亿年以前，有着跟地球类似的经历，火星的物质成分跟地球非常近似，它的轨道也跟地球非常近似，那么火星上是不是有生命呢？我们到火星上去干什么呢？我们寻找生命起源，要从哪几点入手呢？一般来说是三点，第一个在火星上寻找是不是有活的生命？如果有活的生命，那好了。那生命的话，可能真是在宇宙中起源的，或者地球上的生物也许来自火星，或者来自其他的彗星。第二个我们寻找液态水，因为我们知道，水是万物之源，水是生命之源。现在地球上我们所理解的生命形式是离不开水的，所以寻找液态水也是非常重要的一个指标。第三个寻找与生命有关的化合物，如果我们现在没有活的生物的话，过去有没有呢？过去的生物是不是形成了一些化合物？它是不是以化石的形式保存在这些岩石之中呢？所以我们到火星上寻找生命，抱着三个目的。 1957年美国的海盗号航天器发回到地球的信息时，火星上没有生命，没有液态水的存在，它是一个荒芜干渴的红色的星球。但是人类并没有气馁，20世纪90年代，美国宇航局加大了对火星的探测力度，通过火星探测者号、火星拓荒者号航天器和哈博望远镜得到的图片，和其他的有关天体物理的信息资料显示，火星上过去很可能有过液态水的存在。一些航天资料显示，火星上有类似于像我们发生大洪水山前的冲积扇的构造，还有水、河道、像地球上干涸的河床的河道，还有水侵蚀岩石的痕迹。另外还有非常特别的一点，在火星的两极，发现了类似于地球上冻土解冻的情况，这是我们的航天资料。 但是我们如果有仪器，带上仪器带上人，在火星上去进行探索，或者获得一块石头，进行分析一下，这些事情不是一目了然了吗？所以在1999年初，美国呢，发射了一个火星极地着陆器，它带着了精密的分析仪器，准备在火星的极地进行仔细地研究。但是非常不幸，在1999年底，本指望这些仪器能够得到有关火星上是否有水的直接的信息的话，但就在进入火星的大气层中，跟地球上失去了联系。 那么我们对火星的研究，那就束手无策了吗？现在至少在现阶段并不是，我们有来自火星上的陨石，非常幸运，在1984年，人们在南极的冰盖上面，发现了一颗陨石，这个陨石拿回来以后呢，对它进行它的元素和做气体化学分析，发现这个陨石呢，它的气体它的同位素，跟火星上非常类似。所以他们认为这个陨石是来自火星，这个陨石是在一万年前，掉在冰盖上，南极的冰盖上。 通过这个陨石的放射性同位素�