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生命|水是生命之源，但为什么也是地球上第一个生命最大的威胁？

生命分子萨瑟兰

长期以来 ， 许多科学家一直推测 ， 地球上的第一批细胞出现在海洋中 。 但最近的研究表明 ， 生命的关键分子及其核心过程只能在相对较浅的水域中形成 。 因为多项研究表明 ， 生命的基本化学物质需要紫外线才能形成 ， 并且水环境必须高度浓缩 ， 甚至有时会完全变干 。
在实验室实验中 ， 萨瑟兰和其他科学家通过加热简单的碳基化学物质 ， 使其经受紫外线辐射并间歇性干燥 ， 从而产生DNA、蛋白质和细胞的其他核心成分 ， 但是尚未能够在模仿海水的条件下合成如此广泛的生物分子 。
不断涌现的证据使许多研究人员相信 ， 生命出现在干湿交替的陆地环境 ， 而不是海洋 。 尽管水对于生命至关重要 ， 但它也破坏了生命的核心组成部分 。
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原始汤
尽管生命没有标准的定义 ， 但大多数研究人员都认为生命需要几个组成部分 。 其中一种最重要的是携带信息的分子DNA ， RNA或其他东西 。 当然 ， 也必须有一种能复制这些分子的方法 ， 尽管该过程可能不完善 ， 可能出错;此外 ， 也许第一个生物可能已经能使用一种基于蛋白质的酶来养活和维持自身 。 最后 ， 某些东西将这些不同的部分结合在一起 ， 使它们与环境分开 。
1920年代 ， 许多研究人员认为生命起源于海洋 ， 富含碳的化学混合物被称为原始汤 。 这个观点是由苏联的生物化学家亚历山大奥帕林和英国的遗传学家霍尔丹提出的 。 每个人都把年轻的地球想象成一个巨大的化工厂 ， 其中许多碳基化学物质溶解在早期海洋中 。 欧帕林认为会一些简单的分子会形成越来越复杂的颗粒 ， 最终形成碳水化合物和蛋白质 。
1950年代 ， 科学家开始对生命起源进行实验室研究 。 1953年 ， 美国芝加哥大学一位名叫斯坦利米勒的年轻研究员进行一项著名的实验 ， 这个实验证实生命起源于海洋的想法 。
米勒用一个装有水的玻璃烧瓶模仿海洋 ， 并用另一个装有甲烷 ， 氨和氢的烧瓶模拟早期的大气 。 试管连接烧瓶 ， 电极模拟雷电 。 几天的加热和电击足以制造甘氨酸 ， 最简单的氨基酸和蛋白质的必需成分 。
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图注：米勒用简单的试验装置合成氨基酸 。
但是随着对细胞的深入研究 ， 许多科学家发现这个想法存在一个根本问题：生命的基石分子可以在水中分解 ， 这让蛋白质和核酸在其关节处易受伤害 。 蛋白质由氨基酸链组成 ， 而核酸是核苷酸链 。 如果将链条放在水中 ， 大量的水将攻击链环并最终使其断裂 。
1986年 ， 已故的生物化学家罗伯特夏皮罗在其著作《起源》中写道：在碳化学中 ， 水是大分子最大的敌人 ， 因为分子可以被水分解 。 这就是水的悖论 。
如今 ， 合成生物学家凯特阿达玛拉认为：细胞通过限制水在细胞内的自由流动来解决分子被水分解 。 因此 ， 流行的细胞质图像通常是错误的 。 她补充说：“我们被告知 ， 细胞质只是一个容纳所有东西的袋子 ， 所有东西都在游动 。 那是不对的 ， 所有东西都难以置信地包裹在细胞中 ， 但是包裹这些物质的是凝胶而不是水袋 。 ”
因此 ， 如果生物必须保持对水的控制 ， 则其含义显而易见 。 生命可能是在陆地上形成 ， 只有那里断断续续地存在水 。
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陆缘说
在2009年 ， 科学家找到生命起源于陆地的关键证据 。 科学家萨瑟兰宣布他的团队成功地制造出构成RNA四个核苷酸中的两个 。
萨瑟兰将磷酸盐和四种简单的碳化学物溶解在水中 ， 但高度浓缩 ， 关键步骤需要紫外线辐射 。 通过这项实验 ， 他的团队利用太阳光和一些高浓度的化学物质 ， 制造出DNA的组成部分 ， 而在此之前被认为这是不可能的 。 所以 ， 萨瑟兰认为这样的生命反不可能在海洋深处发生 ， 只能在阳光下充足的池塘或溪流中进行 ， 因为只有在那里 ， 组成生命的简单物质可以集中 。


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