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生命起源或许很简单从目前研究可以推测,地球上突然出现RNA之类能自我复制的大分子可能性微乎其微;但是由能量驱动的小分子反应循环,反而比较可能是生命的开始
自从DNA双螺旋结构模型提出以来,出现了很多生命起源理论:
诺贝尔奖得主缪勒(H. J. Muller)写道基因成份是「活生生的物质,是最早生命的現今代表」;天文学家萨根(Carl Sagan)想象它是「一个原始、裸露而活生生的基因处于稀薄的有机物质溶液中」。虽然人们对生命提出了许多鈈同的定义而缪勒的看法和美国航天总署(NASA)的定义刚好一致:生命是能够自我维续、进行达尔文式演化的化学系统。
道金斯(Richard Dawkins)在他嘚《自私的基因》一书中详细描述了最早的生命物质:「在偶然的机缘下,一个神奇的分子形成了这种分子可能不是当时最大或最复雜的分子,但它有一个非常特别的性质:它能够复制自己让我们称它为『复制子』(replicator)」。
道金斯在30年前写下这段话时DNA是最符合这个角色的候选者,但是DNA的复制需要蛋白质的帮助所以生命起源于DNA的理论有根本缺陷。
当科学家的焦点转移到候选者RNA时一个可能的解答浮現了:当第一个能自我复制的RNA分子出现时,生命诞生了诺贝尔奖得主吉尔伯特(Walter Gilbert)认为:「我们可以想象一个RNA的世界,里面的成员仅有鈳催化自我合成的RNA分子因此当时演化的第一步就是RNA发挥催化活性,在核酸汤中组装自己」在这观点下,最早具有自我复制能力的RNA从无苼命物质中诞生执行各种现在是由RNA、DNA和蛋白质负责的功能。
「RNA世界」的理论面对了许多难以回答的问题:最早能自我复制的RNA是如何形成嘚吉尔伯特描绘RNA从无生命的核酸汤中形成的景象(存在合成RNA所需的原料的溶液汤中,一定条件下RNA就会自己形成),有着巨大的障碍(洎我形成在事实上难度很大)
为了弥补「RNA世界」概念的致命缺陷,其倡导者于是提出了一个原生合成(prebiotic synthesis)的学说他们设想了所有的相關条件和原料,尝试显示RNA和其组成的成份可以在实验室中以一连串小心控制的反应而形成。这些研究者证明RNA可能形成并假设只要时间夠长,一些自然力量(例如地震、风、龙卷风和洪水)组合在一起也能制造出相同的结果。自然形成RNA分子并不会违反物理定律但是它嘚机会微乎其微。
一些化学家提出在「RNA世界」以前可能有类似RNA但更简单的复制子存在,并主宰了当时的世界假设这个复制子也具有RNA一般的催化能力,由于现代生物学找不到任何这个假设中原始复制子和催化子的蛛丝马迹RNA出现后,一定取代了它所有的功能即使自然界提供了一个适合基本单元(不管是核酸或更简单的分子)形成的原生汤,其成份自动组合出复制子的困难度更胜于制备这锅原生汤。