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如果地球被海水淹没,人类怎么生存?人类失去多少水会危及生命( 二 )


在生命起源问题上，关于少数分子经历了哪些化学步骤才转化为最早的生物细胞，研究者的观点已经发生了变化 。着陆点的选择正是反映了这种变化 。尽管长期以来，许多科学家都推测这些“先驱”细胞来自海洋，但最近的研究表明，生命的关键分子及其核心转变过程，只能发生在像耶泽罗撞击坑这样的地方，即一个由溪流构成的相对较浅的水体 。
若干研究表明，生命的基础化学物质需要太阳光的紫外线辐射才能形成，其所处的水环境有时必须高度浓缩，甚至完全干燥 。在室内实验中，萨瑟兰和其他科学家通过温和加热简单的碳基化学物质，使它们经受紫外线辐射并时不时加以干燥，制造出了DNA、蛋白质和细胞的其他关键成分 。化学家还从未在模拟海水的条件下合成如此多样的生物分子 。
新出现的证据使许多研究人员放弃了生命出现于海洋的观点，转而关注陆地环境，主要是那些干湿交替的地方 。当然，并不是所有科学家都改变了看法，但是支持陆地起源观点的科学家表示，该观点为一个长期以来的悖论——尽管水是生命的必要条件，但它也会破坏生命的核心组成部分——提供了解决方案 。
美国华盛顿大学的行星科学家大卫·卡特林表示，陆地表面的湖泊和水塘很有可能是生命的诞生地，“在过去的15年里，已经有大量的工作支持了这个方向” 。
原始汤
尽管目前对于生命还没有一个标准化的定义，但大多数研究人员认为，生命必须包含几个组成部分，如携带信息的分子——DNA、RNA或其他分子 。一定存在某种复制这些分子指令的方法，尽管复制过程不够完美，会出现错误，但这正是演化的基础 。此外，最早的生命必须能够养活并维持自身存在，也许是利用蛋白质酶 。最后，某些物质会将这些不同的部分连接起来，使其独立于周围环境 。
对生命起源的实验室研究正式开始于20世纪50年代，当时许多研究人员认为生命起源于海洋，海水中存在着一种富含碳基化学物质的混合物，称为“原始汤” 。早在在20世纪20年代，苏联生物化学家亚历山大·伊万诺维奇·奥巴林和英国遗传学家约翰·伯顿·桑德森·霍尔丹就各自提出了这一概念 。他们都将早期地球想象成一个巨大的化工厂，大量的碳基化学物质溶解在早期海水中 。奥巴林解释道，越来越复杂的颗粒不断形成，最终生成了碳水化合物和蛋白质——他称之为“生命的基础” 。
1953年，美国芝加哥大学一位名叫斯坦利·米勒的年轻研究者进行了一次著名的实验 。许多人认为，该实验的结果证实了上述观点 。他用一个盛着水的玻璃瓶来模拟海洋，用另一个装着甲烷、氨和氢的玻璃瓶来模拟早期地球大气，两个瓶子之间用管子相连 。米勒用电极模拟闪电，通过几天的加热和电击，瓶子里的物质和水反应生成了甘氨酸，这是最简单的氨基酸，也是蛋白质的重要组成部分 。许多研究者据此认为，生命起源于海洋表面附近 。
然而，今天的许多科学家指出，这种观点存在一个根本问题：生命的基础分子会在水中分解 。这是因为，蛋白质和核酸(如DNA和RNA)在连结处十分脆弱 。蛋白质是由氨基酸链组成的，而核酸由核苷酸链组成 。如果把这些分子放到水中，连结链就会断裂 。已故的生物化学家罗伯特·夏皮罗在他1986年的代表作《起源》中批评了海洋原始汤的假说，他写道，在碳化学中，“水是一个敌人，必须尽可能地被排除在外” 。
这就是水的悖论 。美国明尼苏达大学的合成生物学家凯特·阿达马拉表示，今天的生物细胞通过限制水在内部的自由流动来解决这一问题 。出于这个原因，常见的细胞质示意图常常是错误的 。“我们被教导细胞质就像一个袋子，可以装下所有东西，而这一切都在游动，”她补充道，“事实并非如此 。一切都是在细胞内搭建起来的，而且是在一团凝胶当中，而不是一个水袋 。”
许多研究者认为，如果生命能控制水分，那么其中的含义显而易见：生命可能是在陆地上形成的，因为水在陆地上只能间歇性地存在 。
源于陆地
支持这种观点的关键证据出现在2009年，当时萨瑟兰宣布，他的团队已经成功制造出组成RNA的4种核苷酸中的两种 。他们从磷酸盐和4种简单的碳基化学物质开始，包括一种名为“氨基氢”的氰化物盐 。这些化学物质全部溶解在水中，但浓度很高，而且关键步骤需要紫外线辐射 。萨瑟兰表示，这样的反应不能在海水中发生，而只能发生在暴露于阳光下的小水塘或小溪中，那里可以使化学物质浓度升高 。


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