※ 引述《max853211 (MaxmAX)》之銘言:
: 是不是間接證明造物主的存在?
: 畢竟有智慧的生命居然會一樣,不可能是巧合對吧!
: 一定是造物主創造宇宙,按照自己的形象創造了智慧物種-人類!
: 算了,反正還沒找到外星人
有一個很有趣的生命起源假說確實會讓外星生命有很高的機會跟地球上的生命非常相似。也就是說,宇宙中的生命可能會遵循一樣的演化法則出現。當然,這種假說終究是假說,我們永遠不可能知道生命是不是真的這樣誕生的。因為除非能回到四十億年前的地球,直接觀察到當時的起源,否則我們永遠只能進行「可能是這樣出現」的假說。
而這個假說是這樣子的
地球上有三種最基本的生命形態:細菌、古菌、真核生物。而這三種型態在DNA的序列和編碼方式都有些微的差異。比起DNA,我們有著更為根本的共同機能:以質子梯度產生能量。要尋找生命的起源就必須從這種所有生物共同擁有的機能下手,因爲這代表是出現在演化的非常早期就有的。
質子梯度的產生方式是這樣的:我們會從食物中扯出氫原子,然後透過線粒體中的複合蛋白質搶走氫氣的電子。這複合蛋白質中有好幾個氧化還原中心,彼此間的距離只有幾個埃那麼短,因此電子在其中能以「量子穿隧」的方式跳耀,最後被氧氣搶走形成我們呼吸作用的廢物:二氧化碳。而氫原子被搶走電子後,它的質子會被複合蛋白質汞出去,在膜的兩側形成濃度差。因為質子帶電,在膜的兩側會形成近乎閃電的電場強度。這膜的兩側即是濃度及電位的「質子梯度」。
這個質子梯度是用來推動「ATP合成酶」來合成ATP的。這個ATP是生物共有的能量貨幣,這個貨幣只要接觸道蛋白質就會釋放能量(分解成ADP及磷酸鹽)改變其摺疊狀態,最簡單的說法就是讓你的肌肉收縮。但是人體中只有不到100克的ATP,一天卻需要用到將近自己體重一倍的ATP。因此就需要ATP合成酶來將ADP及磷酸鹽重新結合:剛剛的質子梯度就是用在這裡,因為膜的兩側有濃度及電位差,只要將膜打開一個洞就會讓質子衝過去。就像水壩放水一樣,而ATP合成酶即是發電廠從這流動中獲得能量,將ADP及磷酸鹽合成爲ATP,能量變存在這鍵上。
這幾乎是所有生物的能量產生方式,透過基因的不同可以變成從各種不同的原子來搶走電子產生質子梯度,那些生活在極端環境的細節便是如此。就連光合作用的機制也是這樣,不過電子的來源則是透過色素接受光子後產生電子。一切都是氧化還原、質子梯度,也就是這個假說的起點。
這代表著生物的共祖是以這種方式產生能量的,四十億年前正好有這麼一個地方會產生這樣的反應:海底鹼性熱液噴泉,這跟海底火山不同,它是一個較爲穩定的結構是地質化學常見的現象:蛇紋岩化作用。這個作用會產生氫氣及鹼性的熱液,而當時的海洋因為二氧化碳濃度高是呈現酸性的。在這個結構中有好幾條直徑只有微米級的孔洞,當脂類在其中會產生熱湧作用形成無數個小泡泡。而因為孔洞的尺寸小,鹼性熱液及海洋的酸液會形成兩條平行的流,小泡泡就在這兩者中間。氫氣及海洋中的二氧化碳能透過這其中的作用開始合成一些最基本的有機物,其中的物理化學機
制有點太複雜在這就不多說了,簡單的說這是一個近似於現代質子梯度結構的簡單版。這個作用最後會產生一個類似於ATP合成酶但較爲簡單的有機物。而科學家也成功模擬這樣的環境合成出簡單的有機物。
最重要的是,這一切的反應都是自然的、符合熱力學定律的。也就是說它是能量流動的自然結果,擁有最基本生命的細菌及古菌就是在此出現的,換句話說:生物化學起源於地質化學。至於細菌古菌這兩者在細胞膜及基因上微小差異下次有機會在說。而這個蛇紋岩作用在宇宙間是非常非常常見的現象,這也是為什麼科學家會認為生命會出現在類地行星的原因。事實上,類似的簡單生命極有可能常見於宇宙中,而且型態跟地球上相似而當它出現後只要出現跟地球簡單生命一樣「罕見又難以延續的作用」,就可能演化出像是地球一樣的生命,這作用叫做「內共生作用」。
所有大型生物都是真核生物,因為唯有真核生物能突破細菌跟古菌的能量障礙。而真核生物就是細菌及古菌由內共生作用而來的,也就是一個細菌跑到了古菌體內。這個演化事實就藏在我們的基因中,線粒體中的基因正好符合一種變形菌;而葉綠體則符合一種藍綠菌。我們基因中大量無用的內含子某方面也代表著細菌入侵古菌當時的歷史遺跡。
真核生物能演化成這樣巨大的基因體就是歸功於由細菌演化來的「線粒體」。因為線粒體的存在,讓真核生物在能量上有好幾個數量級的優勢足以演化成巨大的生物。如果外星簡單生命要演化成大型生命,也就需要透過內共生作用產生線粒體來突破能量障礙,這正是外星生命極有可能類似地球上生命的原因。但是內共生作用要成功非常困難,宿主細胞要能撐過內含子入侵和許多能量上改變的演化,地球上的真核生物只有一種類型正好說明了內共生作用的成功有多困難。在幾億年來的演化中就只出現我們這一種型態而已。
由這個假說看來,類地行星只要條件許可就有很大的機會會演化出跟我們類似的生命形態。但一樣的,這假說終究只是假說,我們永遠沒辦法知道生命真正的出現方式。不過有件事是確定的,生命並不是這環境的主角,我們一切的行為都只是熱力學的副產品罷了,主角終究是能量。
對了,幾年前日本科學家有個有趣的發現可能代表著內共生作用演化的事實。他們發現了一個名為「明神丘准核細胞」的簡單生命。有趣的地方在哪呢?這個細胞不像任何一域的生命,他沒有完整的細胞核,也沒有完整的線粒體,但是尺寸卻超越細菌及古菌的極限。也許這個細胞正代表著演化中的內共生作用,可惜的是唯一的樣本被切片作為標本了,沒有機會檢驗它的基因來了解。總之生命起源的研究還在持續進行中,這只是當代非常新穎的一個假說罷了。