地球生命起源
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第一卷 地球探密
地球生命起源
十多年来,法国全国科学研究中心的科学家米歇尔·莫莱特一直致力于陨星微粒的研究。他用高倍显微镜悉心观察这些来自茫茫宇宙,经过漫长旅途降临地球的天外沙砾,研究分析氨基酸、糖、硝化碱等组成蛋白质和脱氧核糖核酸的有机分子如何出现在地球上,试图以此解开地球上生命起源之谜。
事情要从30多年前说起。1953年,美国圣迭戈大学年轻化学家斯坦利·米勒做过一个轰动一时的实验。他把甲烷、氢和氨及水蒸汽混合在一起,然后密封在一个玻璃罐中。当时人们认为,40多亿年前地球原始状态时的大气层就是由这种混合气体构成的。接连好几天,米勒使混合体接受放电作用和紫外线照射,犹如地球混沌时期大气层曾接受闪电及紫外线作用一样。一星期后,米勒惊奇地发现,一种橘黄色的含有大量有机物和氨基酸的混合气体充满玻璃罐。米勒的实验在全世界引起了反响。人们认为米勒揭示了从无生命到有生命的进化过程。地球上生命起源之谜似乎部分被揭开:地球在冷却和浓缩的进程中释放出气体和水蒸汽冷凝后形成了海洋,大气层的风云变幻及辐射又引起了最初的化学反应,导致生成最初的生命细胞。米勒实验的结论似乎表明,地球上的生命完全是因地球自身及其周围环境的化学变化而生成的,是化学变化引起生物进化,从而形成最为复杂的生命。
然而,近几十年科学研究的新发现使人们对米勒实验的结论产生了怀疑。因为天文学家发现有复杂的有机分子在星际间遨游,发现陨星里含有氨基酸,还发现包裹着火星和金星的大气层并不含甲烷,而是有大量的二氧化碳。这些新发现使科学家们感到迷惑,他们不再清楚地球混沌状态时包围它的大气层的构成,也无法解答那些脱氧核糖核酸和蛋白质生成之前出现的生命分子究竟来自何方。正如米歇尔·莫莱特所说:"目前,研究地球生命起源的科学正处于变革之中,原来的解释已不再成立,研究人员有责任提出其他假设。"
米歇尔是应美国航天局之邀,第一个研究阿波罗宇宙飞船从月球上取回的土壤样品的法国科学家。也就在那时--70年代初期,科学家们发现了其他行星上存在着有机分子。这一发现引起了科学界的震动。米歇尔因此决定进一步研究陨星碎片等天外之物,以便了解它们的构成情况。他认为,在来自遥远的宇宙空间的陨星、彗星、流星及小行星的碎片中,应该包含着很久以前正在星系空间演变的化学物质。他通过研究发现:"这些宇宙沙砾充斥着星际空间,90%的沙砾来自彗星,它们是属于原始星云的具有40亿至60亿年历史的物质。研究它们可以了解太阳系的原始时代。这些宇宙沙砾直径不足0.1毫米,每年约有一万吨陨落在地球。"换句话说,在地球每平方米的地面上,每年有一颗天外沙砾落下,或者说,地面上每10亿颗沙砾中有一颗来自天外。不难想象,要在地球受到污染的土地上找到一颗天外沙砾,无异于大海里捞针。
正因为如此,米歇尔忽发奇想,他瞄准了地球上两个污染最少的地区,那里落下的天外沙砾不易和地球上千百亿颗沙粒相混淆,这就是北极附近的格陵兰岛和南极大陆。
在英格兰,米歇尔和丹麦哥本哈根大学的冰川学家们一起收集含有大量宇宙沙砾的冰尘。在南极大陆的普律多姆角附近,他又和法国格勒诺布尔冰川实验室的科学家们一起,于1988年夏季进行了紧张的工作,他们使南极大陆表层下的冰块融化,然后泵取溶解的冰水进行过滤,以获得其中的陨星微粒。他们发现,南极大陆上天外沙砾的密度要比地球上其他地区高一亿倍。
米歇尔及其同伴从南极满载而归,他们带回250公斤沙砾,送交法国克雷泰医学院生物物理实验室,用电子显微镜观察。
法国国家航空及航天研究局的热物理学家菲利普·鲍尼经过研究发现,这些细小的沙砾中孔隙非常多,一个直径0.1毫米的微粒包含的孔穴的面积可达好几平方厘米,其中包含的硅酸盐及其他的有机物,有效地保护沙砾抵抗住高温,安然无恙地陨落在地面。科学家们的这一发现,很可能被用以改进未来宇航器的热保护层。
对于地球上生命的起源,米歇尔的回答是:"迄今为止人们一直认为是化学变化导致生命形成。我则持相反观点。我认为很可能是油母岩的分解及其所含成份与周围分子--主要是碳、氢、氮分子--的反应生成了生命细胞。"但这些奇特而又复杂的物质来自何方?答案是它们在银河系到处可见。
1983年1月,美国、英国、荷兰三国联合研制发射的红外线天文卫星,已经在星际云层中发现了复杂的有机体矿藏--多环芳香碳氢化合物(HAP),其中包含数十个碳原子,而油母岩正属于这种碳氢化合物。既然这些硕大的有机分子可以在宇宙空间大量繁殖,它们完全可能在地球混沌状态时,以陨星碎片做载体,降落到地表的热水塘里,然后经过催化剂的作用,发生最初的反应,从而形成最初的生命。当然,这只是一种假设,还需要科学的证实。
目前,法国全国科学研究中心的分子生物物理学家安德烈·布拉克正进行有关的研究。那些沉睡在陨星碎片中的有机体能否把构成生命细胞的元素、核苷酸、糖、氨基酸等合成在一起?科学家将做出明确的回答。如果答案是肯定的,地球上生命起源之谜将被揭开:地球上的生命不是来自地球本身,而是来自体积仅为零点几立方毫米的陨星微粒,也即来自宇宙。 探秘蓝色星球【富媒体版】