地球,因何成为生命的天选之地?

生物与地球环境的协同演化进一步使得地球成为更加适宜生命居住的星球。
地球环境如何引发生命的起源是一个重要且复杂的研究课题。
地月系孕育了生命,妆点了自然。
来源 / wiki 地球是目前已知唯一存在生命的天体
【菜科解读】
文章转载自中国国家天文
蓝色的地球生机勃勃,表面丰富的海洋和足够密度的大气使其在众多行星中脱颖而出,生命也得以在这里起源演化。
生物与地球环境的协同演化进一步使得地球成为更加适宜生命居住的星球。
地球环境如何引发生命的起源是一个重要且复杂的研究课题。
地月系孕育了生命,妆点了自然。
来源/wiki
地球是目前已知唯一存在生命的天体,地球因何成为天选之地?地球是否是宇宙中生命唯一的温床?又是怎样的契机使得物理化学过程质变为生命过程?
这一系列问题吸引了古往今来无数科学家的目光。
要想解开地球生命起源的重重谜团,需要着重关注地球生命何时产生、首个生命是以何种形式出现、生命出现在什么环境、地球与地外有机物之间是否存在交换等问题。
因此,通过研究地球早期生命,我们才能理解生命从无到有所经历的重要环节,进而认识宇宙中生命可能的存在形式。
星际中也存在相对复杂的有机分子。
来源/wiki
/ 地球生命产生的时间
一般来说,生命要满足能够进行自我复制、新陈代谢和区室化等条件。
对于地球生命而言,细胞结构的产生是由非生命过渡到生命的主要节点。
由于地球生命全部都以磷脂双分子层构成细胞膜,以脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)为遗传及转录载体,以20多种氨基酸为蛋白质的基础组成元件。
因此可以推测所有地球生命应该拥有一个共同的单细胞祖先。
至于在同时期是否出现过其他类型的生命,因为后来无法适应多变的环境而灭绝,就不得而知了。
所以,想要确定地球生命起源的时间,寻找生命遗留下来的证据是最关键的步骤。
早期生命遗留下来的最常见证据是化石,根据鉴定和研究手段,可以将化石分为形态化石和分子化石。
在生命起源初期,像叠层石这样能作为可靠证据的微生物形成的宏观化石十分难得,绝大部分形态化石或生物构造(例如生物矿化物质)难以仅从形态学上确定是生物成因,因此一般需要其它分子证据等共同支撑。
海底沉积物中的古老单细胞藻类。
来源/wiki
古老的单细胞生物有孔虫的化石。
来源/UKfossil
核酸、蛋白质、脂类分子和小分子代谢物都是常见的生物分子证据。
其中,RNA的半衰期仅为数分钟至数小时,DNA的保存时间跨度大概是数千年到数十万年,相比于地质时间尺度较短,并且往往在特殊的地球化学条件下才能较好地保存下来;如若在氧化环境下,DNA的半衰期仅为数周时间。
蛋白质能保存最久的时间也不过6800到8000万年。
不过,脂类分子和小分子代谢物(如藿烷类化合物)可能保存更长的时间,甚至超过15亿年。
在目前的化石研究中,光谱学占据着重要地位。
#p#分页标题#e#当类似微生物化石的微结构被发现后,拉曼光谱和红外光谱等技术可以用于鉴别该微结构内的含碳矿物、有机质、碳氢键等暗示生命活动的信号,这些信号也能通过对沉积后替换和降解作用的研究来进一步证实。
此外,同位素手段也可以识别微生物活动留下的生命痕迹。
年轻的地球在后期猛烈轰炸时期的想象图。
来源/Science Photo Library
当地球在45亿年前产生稳定的地壳和水圈时,宜居条件就基本产生了。
但那时的地球频繁遭受陨石撞击,无法维持稳定的宜居环境,直到39亿年前后,晚期大轰击事件(LHB)才结束。
尽管学术界对于LHB的存在与否仍有争议,但是根据碳同位素比值以及叠层石的年代推测,可以确定目前已知的最早生命出现在37亿年前。
换言之,如果存在LHB,生命起源应该产生于37到39亿年之间;如果不存在,则生命产生的时间可能更早,即在37到45亿年间。
/ 自源型起源假说
对于地球生命的起源,科学家有着诸多猜测,包括是在还原性的大气、深海热液口金属硫化物沉积、地热区域、或是撞击地球的小天体中。
还原性的大气允许甲烷、氢气、氨气等含氢化合物的累积,通过自然界的放电反应,它们能够合成有机大分子,这些分子在低温大气环境中更加稳定,也更适合碳氢化合物的保存。
另一个著名的猜想是RNA世界假说。
RNA世界假说是基于RNA既可以作为遗传物质,又能作为核酶,靠自我复制就能不断扩增、代谢并存留的特点。
但是,由于RNA的寿命很短,且酶功能有限,才逐渐演化为更加稳定的DNA遗传物质-蛋白质酶体系。
目前已知RNA仅在病毒和类病毒中作为遗传物质存在。
不过,RNA在高温环境下稳定性较低,所以与还原大气假说一样,该假说同样支持一个相对低温的环境。
来源/scripps
除生物低温起源假说之外,高温起源也是生命起源的研究热点。
地球的深海热液系统包含生命基本元素、必要的热能量和电化学体系,而被认为是孕育地球生命的潜在温床。
大陆的地热场也可能是生命的起源之地。
地热系统中的水体在蒸发过程中有可能富集生命基础分子或其前体,从而加速前生命物质之间的组装。
另外,太阳光也能够成为生命的能量来源,从大气中通过光化学反应产生的盐分和有机物则能够成为生命的营养来源。
核糖体进化模型。
来源/wiki
/ 外源型起源假说
天体生物学先驱卡尔·萨根提出,虽然地外的生命形式很可能与地球的截然不同,但是人类无法脱离所熟知的碳基生命来探测地外,因为一个矿石可能放在其它星球上就能成为生命,但在地球上,我们依然无法将其划归为生命。
因此,我们无法脱离人类认知基础,而去盲目相信天马行空的猜测。
直到现在,卡尔·萨根的逻辑依然不过时。
地外天体也可能是生命有机分子的重要来源。
太阳系的碳质球粒陨石中发现过一些纳米级有机分子球粒,通过对其中氢同位素的检测,认为它们(包括较复杂的氨基酸)应该形成于太阳系诞生前的星云时期。
所以,即使早期地球剧烈的火山和地壳活动破坏掉了原有的有机物,太阳系中的小天体也能携带这些物质抵达地球,从而满足生命发生的物质条件。
南极陨石ALH84001以及其中的细长磁铁矿晶颗粒。
在可能含有冰的小天体中,放射性同位素的衰变可以导致温度升高并产生液态水。
同时,研究发现宇宙射线和紫外辐射可以诱导合成复杂有机物,包括氨基酸、核酸碱基、糖类和难降解有机质等。
近日,日本团队在小行星龙宫上采集样品中发现存在多种氨基酸,也证实了小天体确有形成和携带复杂有机物来完成行星间传输的能力。
/ 我们从哪里来?
地球生命现象的发生是无数宇宙事件中的奇迹之一。
生命究竟何时产生?地球是否是唯一拥有生命的星球?这些都是人类探索宇宙的永恒话题。
#p#分页标题#e#如果换一种可能,地球生命可能是另外一种景象。
来源/wiki
目前认为,地球生命的形成是在相对较短的时间内发生的,由前生命过程将生命一步一步构建起来。
在经历了可携带遗传信息的生化分子的筛选、具有酶学功能和信息传导的生化分子的挑选、各种代谢链的建立、代谢网络的完善、代谢过程的区室化等一系列步骤后,最终形成了我们现在所熟悉的以细胞为基础的生命形态。
在此过程中,生命所依赖的有机物可能来源于还原性大气、地球热液系统、地外天体输入等,而生物必需分子的同手性特征通过自催化反应产生后,可以被生命祖先有效利用于繁衍和代谢活动。
尽管地球最早的生命无法被直接认知,但是科学家可以通过化石、同位素、有机分子、分子钟等方法探究和刻画生命最早出现的时间和特点,从而一步步揭开地球生命起源和演化的神秘面纱。
——本文节选自《中国国家天文》9月刊
作者简介 /
申建勋,中国科学院地质与地球物理研究所博士后,研究方向为类火星环境中生命信号的探测以及前生命化学体系中分子特征的分析。
林巍,中国科学院地质与地球物理研究所博士、研究员、博士生导师,主要从事地球生物学与天体生物学研究。
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来自野生卷尾猴母亲的富有同情心的残疾婴儿护理
对残疾幼猴和它母亲的观察让研究人员对树栖环境下的护理有了罕见的一瞥。
根据研究人员记录的观察结果,婴儿的腿没有外部损伤迹象,但表现为膝盖脱臼,原因不明。
由于不能用左脚抓握,婴儿在母亲的背上走动时常常站立不稳。
据观察,这位母亲经常停下来,重新定位这只估计不到一个月大的小卷尾猴,比另一位有着相似年龄婴儿的母亲更频繁地调整它。
每当母亲用石头砸开包裹的水果时,这种不稳定性也会发生。
在这些情况下,人们看到母亲抬起她的尾巴,这对卷尾猴来说是一种不寻常的行为,因为将尾巴压向地面通常是为了增加杠杆作用。
研究人员认为,抬起尾巴可能是为了防止婴儿在突然动作中掉下来。
当母乳喂养时,婴儿在需要时接受额外的复位支持,尽管有时可以看到它在没有帮助的情况下进行哺乳。
多次观察到一名成年男子背着婴儿,有时靠近母亲休息,有时在母亲不在视线范围内时背着婴儿。
有人看到,当小婴儿难以支撑时,他在调整婴儿的背部位置。
在这项研究中,研究人员指出,虽然受伤护理的进化起源尚不清楚,但记录各种非人类灵长类动物的观察结果可以提供见解。
他们认为,将残疾婴儿抱到树上的困难可能有助于解释新世界猴子护理报告的缺乏。
此外,他们还考虑了在地面上生活和增加两足动物的数量可能对更多陆生灵长类动物护理行为的进化产生了积极的影响。
这些观察是由新热带灵长类动物研究小组(NeoPReGo)的研究人员做出的,这是一个由野外生物学家创建的非营利性非政府组织,旨在支持巴西的长期灵长类动物研究。
他们在《灵长类动物》杂志上发表了他们的论文“一只残疾野生卷尾猴婴儿的生与死”。
不幸的结局不幸的是,年幼的卷尾猴没能活过八周。
研究人员没有观察环境,而是继续监控母亲的行为。
他们注意到当她带着尸体穿过树冠时,她的行为有了明显的变化。
有时她“用一只手把它紧紧地贴在身上”,有时,”...抓住尾巴或另一个附肢,让身体随着她移动而摇摆。
”尽管有腐烂的味道,她还是继续给她的孩子梳洗。
她以前允许群体成员接近婴儿并与之互动,但现在她回避接触,特别是当其他成员试图触摸或梳理尸体时,最终远离群体。
根据论文中引用的“无意识”假设,灵长类动物母亲死后所做的努力被认为是一种进化的护理措施,以防止在暂时无意识或无反应的情况下被遗弃。
在这种情况下,一只手拿着近16%体重的母亲在一公里以上的树林中穿行,以较低的能力觅食,这可能是遵循许多灵长类动物的疾病护理生存策略。
最终,扩展的努力克服了母亲的身体能力,或者只是达到了一个不可避免的意识点——她在树间跳跃时松手,让无生命的身体自由降落到下面的地面。
人类祖先来自外星球 外星人曾拜访地球
达尔文在着名的《物种进化论》提出这样一个论点:一切物种都是在进化中求生存,人是由猴子进化而来的。
那么,为什么猴子并没有都变成人或与人接近?为什么世界上的人种分成了3种截然不同的外观肤色呢?从体质人类学来看,白人与黑人很相似,而黄种人与他们不同。
从这个角度来考虑,黄种人与白人或黑人的分化从很古远的时代就开始了。
据英国生物学家赫胥的发现表明,人与高级猿类之间有一个缺环,就是说,从高级猿向人过渡中缺少有力的证据。
近代日本人类学家认为,在猿与人之间应该有一种"类猿人"的过渡阶段。
人类是地球猿类和地外生命共同繁殖产生在6400万年前,曾在地球上大量繁殖、横行一时的恐龙突然灭绝,可据考证,在同一时期的猿类却没有消失。
这就令人产生一个疑问:是谁对恐龙斩尽杀绝,而对猿类则手下留情呢?答案似乎只有一个:有"人"要这么做。
可这个"人"是谁呢?为什么要这样做?恐龙突然灭绝有人认为,当年有一批外星人来地球考察,不幸的是,他们的宇航器损坏了,而无法再离开地球,他们便将能威胁他们生命的恐龙逐一杀掉,然后在多种动物身上作人工授精试验,并对这些动物产下的后代进行观察、对比,直至选留出几种他们较为满意的后代再进行优化。
黑种人是外星人与黑猩猩产生的后代;黄种人是外星人与猴子产生的后代;白种人是与一种高大白巨猿产生的后代。
"外星说"即"人类的始祖来自外星球",是一位来自北大西洋公约组织的科学家马莱斯提出的新见解。
他认为,大约在几亿年前,一批有着高度智慧和科技知识的外星人来到了地球。
他们没携带充足设施来应付地球的地心吸引力,一时间无法走脱,所以便改变初衷,试图制造一种新的人种。
这种新人种是由外星人跟地球猿人的结合而产生的。
当时地球十分原始,最高等的生物只是猿人,也未发现火种。
外星人选择具有高智力和精力充沛的雌性猿人作为对象,设法使她们受孕,结果便产生了今天的人类。
马莱斯提出了证明,他对最近在圣地亚哥发现的一个5万年前的头骨的研究结果表明,他的智慧远远高于今天的人类,从而推断,他就是当时来到地球的外星人之一。
马莱斯认为目前惟一的问题是:找到他们来自哪个星球。
他指出,安第斯山脉的巨型图案,有可能是外船降落地球的基地。
很多证据都清晰表明现代人只是由外星高级生命和地球的猿类相结合而生马莱斯斩钉截铁地说,很多证据都清晰表明现代人只是由外星高级生命和地球的猿类相结合而生的。
无独有偶,中国特异功能大师张维禅先生也提出高级生命和地球上母猿相合生人的说法。
这里联系神话中的"处女生殖"现象进行探讨。
在各民族早期的英雄神话中,英雄或者圣人常常表现为处女所生,这是一个比较普遍的现象。
就中国古代神话来看,这方面的材料也不少。
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