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生命起源本文重定向自 生命起源

此表盘展示地质学时间及地球历史事件。冥古宙40.78亿前年部分为无生命时期,其余部分体现了生命之演进。最后二百万年的第四纪为人类时间,在图中太短而看不到。

自然发生论,或者说 生命起源,指的是自然历程中无生命物质如何演变为有机分子乃至生命的学说。

生物学的解释

最早生命形式诞生

位在美国冰川国家公园前寒武纪叠层石stromatolite),可能是已知最早的生命化石纪录。

地球诞生时(后期重轰炸期后)的面貌和现在有巨大不同,包围在地球外表的水汽虽已凝结成液态性的水-海洋,但温度还是很高,那时具有活动力的火山遍布地表,不时喷出火山灰岩浆大气很稀薄,一氧化碳等各种气体于空中形成一朵朵的卷云氧气很少,因无充足的大气层掩蔽,整个地球曝露在强烈的紫外线之下,与海洋的物质作用。此时云端的电离子不断引起风暴,而交加的雷电不时侵袭陆地。

遗传物质出现

在海洋中几百万年过去,这些物质越聚越多分子间互相影响,而形成更复杂的混合物,在这其间来自外太空的陨石也可能带来一些元素参与变化,RNA在生命最初的进化中扮演了一个重要角色。RNA比DNA的结构更加简单,而且是一种更加有效的化学催化剂,因此这就意味着RNA构成的生命比DNA生命更容易出现。DNA有两项特质:乙聚化和物。第一,它能通过转录产生mRNA,而mRNA则能够翻译出蛋白质;第二,它能自行复制。DNA这两项特质也是细菌类的有机生物的基本特质,而细菌是生命界最简单的生命体,也是目前我们可以找到最古老的化石

DNA的复制本领来自其特殊的构造,DNA为双股螺旋,细胞的遗传讯息都在上面。然而DNA在复制过程中也会出错,或是分子群的一小部分出错,如此复制工作就不尽完美,制造出来的蛋白质也可能完全不同。但也就是如此进化便开始产生,一旦生命有了不同的型态,自然才能实施淘汰和选择的法则,生物才能一步步的进化下去。我们从化石中得知三十亿年前那些类似细菌的有机物之间,已有显著的不同。

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上图包含可点击的链接
(另见:人类进化历程和自然进化历程)

时间比喻

生命的进化并不容易,若把地球诞生至今的这段日子当成一年,虽然三月可能已经有微生物,但要到十一月的第三个星期最简单的鱼类才出现。而早期人类在除夕左右出现,但文明人类的时间只有占据最后一分钟。

主要争议

原始大气成分

上述描述论及原始大气时,提到是一个缺氧的环境,此时地球没有臭氧层的保护。在强烈的紫外线照射下,DNA、RNA及蛋白质难以存在。假如有氧气存在,其强烈的氧化能力也会破坏蛋白质等有机分子。所以在海中才有机会生成生命的复杂物质。

蛋白质和遗传物质的矛盾关系

上述解释在产生DNA/RNA遗传物质的时候只是一笔带过。然而分子生物学研究发现,蛋白质和遗传物质存在严重的依赖关系。没有蛋白质的参与无法完成DNA/RNA的复制和组合,没有DNA/RNA携带的信息,蛋白质也就无从产生。这让科学家陷入了“先有鸡还是先有蛋”的螺旋。 《新不列颠百科全书》说:“惟独这两种分子共同发挥作用,生物才可能在地上生存。”可是这套百科全书指出,这两种分子怎么会彼此紧密合作,“在生命起源方面”仍然“是个关键性的哑谜”。而目前解释此一矛盾的理论,较为人所知的是“RNA世界学说”,透过具备两种特性的RNA可以构成简单的生命形式,才进一步延伸。

注释

  1. ^ 有时称为生物创建 (Bernal, 1960, p. 30)

参见

外部链接


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