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地球第一个细胞是怎样诞生的?
要探讨这个问题,需要明确一件事:
既然是第一个细胞,其组件必然是通过非生命反应产生。
PS,有人提到了病毒,请参考病毒的定义:“必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型生物”。也就是说,病毒不可能诞生于细胞之前。
早期的地球,确实存在通过非生命反应产生各种有机小分子的条件。
在地球逐渐冷却凝固之后,其内部依旧维持着很高的温度,物质分解产生大量的气体,会随着频繁的火山活动,被喷射到地表、释放到大气之中。
此时的地球的大气十分稀薄,氧含量极低,整体呈现还原性。其中主要构成成分都是氢的化合物,如H2O、NH3、CH4、H2S等,这些气体会随着降雨,溶解进入到原始海洋之中。
这些可溶性的化合物在外界高能作用下,可能是紫外线、闪电、地壳放射性同位素衰变的辐射能以及火山、温泉散发的热能等等,打破原始有机分子间的共价键,合成一系列小分子的有机化合物,如氨基酸、核苷酸、单糖、脂肪酸和卟啉等。
此时充满各种有机小分子的原始海洋,被称为原始汤。
说回细胞的诞生
就必须确定细胞最基础的组件——遗传物质、蛋白质,以及细胞生物所必需的脂膜。
其中遗传物质负责在亲代与子代之间传递遗传信息,并起到指导蛋白质的合成的作用,从而控制生物的各种性状。
蛋白质则负责各种功能的实现。
脂膜分隔细胞内外,能够选择性地交换物质,吸收营养物质,排出代谢废物,分泌与运输蛋白质。
然而遗传物质和蛋白质之间存在严重的依赖关系。没有蛋白质的参与就无法完成 DNA 的复制和组合,而如果没有 DNA/RNA 携带的信息,蛋白质也无从合成。
打破死循环的关键在于RNA。
RNA既有如 DNA 的遗传信息存储功能,又有如蛋白质的催化生化反应功能。
原始汤中的核苷酸通过自然反应,组合成原始的RNA分子,自然产生的RNA分子聚积,可能会产生相对稳定、具有生物活性的RNA聚合体。
这些RNA聚合体可能是最早拥有自我复制能力的生物大分子,虽然还算不上生命,确实所有生命的雏形。
原始汤中的氨基酸通过自然反应产生多肽,既而产生一部分蛋白质。同时原始汤内的RNA分子也会反过来影响蛋白质的产生。
而原始汤内的脂质分子则会聚合,漂浮于原始海洋表面。
一个简单的猜想,在原始海洋充斥着各种有机物,但生命尚未诞生的阶段,某处的海面上漂浮着一层脂质膜。
在某个独特的结构下,脂膜被吹成一个个脂质泡,而有极小的概率,脂质泡恰好中包含了某些必备的生物大分子,就形成了最原始的细胞。
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