星球 生命 單細胞生物 真核細胞的出現(xiàn)距今各有多少年

【專家解說】：生命何時、何處、特別是怎樣起源的問題，是現(xiàn)代自然科學(xué)尚未完全解決的重大問題，是人們關(guān)注和爭論的焦點。歷史上對這個問題也存在著多種臆測和假說，并有很多爭議。隨著認(rèn)識的不斷深入和各種不同的證據(jù)的發(fā)現(xiàn)，人們對生命起源的問題有了更深入的研究，下面介紹幾種著名的假說，以備教學(xué)時參考。
1.自然發(fā)生說
自然發(fā)生說是19世紀(jì)前廣泛流行的理論，這種學(xué)說認(rèn)為，生命是從無生命物質(zhì)自然發(fā)生的。如，我國古代認(rèn)為的“腐草化為螢”（即螢火蟲是從腐草堆中產(chǎn)生的），腐肉生蛆等。在西方，亞里士多德（公元前384—公元前322）就是一個自然發(fā)生論者。有的人還通過“實驗”證明，將谷粒、破舊襯衫塞入瓶中，靜置于暗處，21天后就會產(chǎn)生老鼠，并且讓他驚訝的是，這種“自然”發(fā)生的老鼠竟和常見的老鼠完全相同。
18世紀(jì)時，意大利生物學(xué)家斯巴蘭讓尼（1729—1799）發(fā)現(xiàn)，將肉湯置于燒瓶中加熱，沸騰后讓其冷卻，如果將燒瓶開口放置，肉湯中很快就繁殖生長出許多微生物；但如果在瓶口加上一個棉塞，再進行同樣的實驗，肉湯中就沒有微生物繁殖。斯巴蘭讓尼認(rèn)為，肉湯中的小生物來自空氣，而不是自然發(fā)生的。斯巴蘭讓尼的實驗為科學(xué)家進一步否定“自然發(fā)生論”奠定了堅實的基礎(chǔ)。
1860年，法國微生物學(xué)家巴斯德設(shè)計了一個簡單但令人信服的實驗，徹底否定了自然發(fā)生說（詳見《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書生物學(xué)八年級上冊》）。
2.化學(xué)起源說
化學(xué)起源說是被廣大學(xué)者普遍接受的生命起源假說。這一假說認(rèn)為，地球上的生命是在地球溫度逐步下降以后，在極其漫長的時間內(nèi)，由非生命物質(zhì)經(jīng)過極其復(fù)雜的化學(xué)過程，一步一步地演變而成的。
化學(xué)起源說將生命的起源分為四個階段。
第一個階段，從無機小分子生成有機小分子的階段，即生命起源的化學(xué)進化過程是在原始的地球條件下進行的，這一過程教材中已有敘述，這里不再重復(fù)。需要著重指出的是米勒的模擬實驗。在這個實驗中，一個盛有水溶液的燒瓶代表原始的海洋，其上部球型空間里含有氫氣、氨氣、甲烷和水蒸汽等“還原性大氣”。米勒先給燒瓶加熱，使水蒸汽在管中循環(huán)，接著他通過兩個電極放電產(chǎn)生電火花，模擬原始天空的閃電，以激發(fā)密封裝置中的不同氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而球型空間下部連通的冷凝管讓反應(yīng)后的產(chǎn)物和水蒸汽冷卻形成液體，又流回底部的燒瓶，即模擬降雨的過程。經(jīng)過一周持續(xù)不斷的實驗和循環(huán)之后。米勒分析其化學(xué)成分時發(fā)現(xiàn)，其中含有包括5種氨基酸和不同有機酸在內(nèi)的各種新的有機化合物，同時還形成了氰氫酸，而氰氫酸可以合成腺嘌呤，腺嘌呤是組成核苷酸的基本單位。米勒的實驗試圖向人們證實，生命起源的第一步，從無機小分子物質(zhì)形成有機小分子物質(zhì)，在原始地球的條件下是完全可能實現(xiàn)的。
第二個階段，從有機小分子物質(zhì)生成生物大分子物質(zhì)。這一過程是在原始海洋中發(fā)生的，即氨基酸、核苷酸等有機小分子物質(zhì)，經(jīng)過長期積累，相互作用，在適當(dāng)條件下（如黏土的吸附作用），通過縮合作用或聚合作用形成了原始的蛋白質(zhì)分子和核酸分子。
第三個階段，從生物大分子物質(zhì)組成多分子體系。這一過程是怎樣形成的呢?前蘇聯(lián)學(xué)者奧巴林提出了團聚體假說，他通過實驗表明，將蛋白質(zhì)、多肽、核酸和多糖等放在合適的溶液中，它們能自動地濃縮聚集為分散的球狀小滴，這些小滴就是團聚體。奧巴林等人認(rèn)為，團聚體可以表現(xiàn)出合成、分解、生長、生殖等生命現(xiàn)象（圖7）。例如，團聚體具有類似于膜那樣的邊界，其內(nèi)部的化學(xué)特征顯著地區(qū)別于外部的溶液環(huán)境。團聚體能從外部溶液中吸入某些分子作為反應(yīng)物，還能在酶的催化作用下發(fā)生特定的生化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物也能從團聚體中釋放出去。另外，有的學(xué)者還提出了微球體和脂球體等其他的一些假說，以解釋有機高分子物質(zhì)形成多分子體系的過程。圖7團聚體簡單代謝示意圖第四個階段，有機多分子體系演變?yōu)樵忌?。這一階段是在原始的海洋中形成的，是生命起源過程中最復(fù)雜和最有決定意義的階段。目前，人們還不能在實驗室里驗證這一過程。
3.宇生說
這一假說認(rèn)為，地球上最早的生命或構(gòu)成生命的有機物，來自于其他宇宙星球或星際塵埃。持這種假說的學(xué)者認(rèn)為，某些微生物孢子可以附著在星際塵埃顆粒上而落入地球，從而使地球有了初始的生命。但我們知道，宇宙空間的物理條件，如紫外線等各種高能射線以及溫度等條件對生命都是致命的，而且，即使有這些生命，在它們隨著隕石穿越大氣層到達地球的過程中，也會因溫度太高而被殺死。因此，像微生物孢子這一水平的生命形態(tài)看來是不大可能從天外飛來的。但是，一些學(xué)者認(rèn)為，一些構(gòu)成生命的有機物完全有可能來自宇宙空間。1969年9月28日，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，墜落在澳大利亞麥啟遜鎮(zhèn)的一顆炭質(zhì)隕石中就含有18種氨基酸，其中6種是構(gòu)成生物的蛋白質(zhì)分子所必須的?？茖W(xué)研究表明，一些有機分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子可以在星際塵埃的表面產(chǎn)生，這些有機分子可能由彗星或其隕石帶到地球上，并在地球上演變?yōu)樵嫉纳?br>4.熱泉生態(tài)系統(tǒng)
生命的起源可能與熱泉生態(tài)系統(tǒng)有關(guān)，這是20世紀(jì)70年代以來，部分學(xué)者提出的觀點。20世紀(jì)70年代末，科學(xué)家在東太平洋的加拉帕戈斯群島附近發(fā)現(xiàn)了幾處深海熱泉，在這些熱泉里生活著眾多的生物，包括管棲蠕蟲、蛤類和細菌等興旺發(fā)達的生物群落。這些生物群落生活在一個高溫（熱泉噴口附近的溫度達到300 ℃以上）、高壓、缺氧、偏酸和無光的環(huán)境中。首先是這些化能自養(yǎng)型細菌利用熱泉噴出的硫化物（如h2s）所得到的能量去還原co2而制造有機物，然后其他動物以這些細菌為食物而維持生活。迄今科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)數(shù)十個這樣的深海熱泉生態(tài)系統(tǒng)，它們一般位于地球兩個板塊結(jié)合處形成的水下洋嵴附近。
熱泉生態(tài)系統(tǒng)之所以與生命的起源相聯(lián)系，主要基于以下的事實：
（1）現(xiàn)今所發(fā)現(xiàn)的古細菌，大多都生活在高溫、缺氧、含硫和偏酸的環(huán)境中，這種環(huán)境與熱泉噴口附近的環(huán)境極其相似；
（2）熱泉噴口附近不僅溫度非常高，而且又有大量的硫化物、ch4、h2和co2等，與地球形成時的早期環(huán)境相似。
由此，部分學(xué)者認(rèn)為，熱泉噴口附近的環(huán)境不僅可以為生命的出現(xiàn)以及其后的生命延續(xù)提供所需的能量和物質(zhì)，而且還可以避免地外物體撞擊地球時所造成的有害影響，因此熱泉生態(tài)系統(tǒng)是孕育生命的理想場所。但另一些學(xué)者認(rèn)為，生命可能是從地球表面產(chǎn)生，隨后就蔓延到深海熱泉噴口周圍。以后的撞擊毀滅了地球表面所有的生命，只有隱藏在深海噴口附近的生物得以保存下來并繁衍后代。因此，這些噴口附近的生物雖然不是地球上最早出現(xiàn)的，但卻是現(xiàn)存所有生物的共同祖先。
神秘的生命起源 
從古至今，有很多說法來解釋生命起源的問題。如西方的創(chuàng)世說，中國的盤古開天地說等。但直到十九世紀(jì)，伴隨著達爾文《物種起源》一書的問世，生物科學(xué)發(fā)生了前所未有的大變革，同時也為人類揭示生命起源這一千古之謎帶來了一絲曙光，這就是現(xiàn)代的化學(xué)進化論。生命起源的化學(xué)進化論首先在1953年首先得到了一位美國的學(xué)者米勒的證實，米勒描述的生命起源的事件應(yīng)該是什么樣子的呢？那就是在早期，地球上因為它含有大量的還原性的原始大氣圈，比如說甲烷、氨氣、水、氫氣，還有原始的海洋，當(dāng)早期地球上閃電作用把這些氣體聚合成多種氨基酸，而這多種氨基酸，在常溫常壓下，它可能在局部濃縮，再進一步演化成蛋白質(zhì)和其他的多糖類、以及高分子脂類，在一定的時候有可能孕發(fā)成生命，這就是米勒描述的生命進化的過程。
地球上的生命也許就產(chǎn)生在距今38億年到40億年之間，但是我們應(yīng)該清醒的明白，我們距離揭開生命起源這一亙古之謎，還有一段遙遠的科學(xué)歷程。從無機物到有機物，到有機化合物到有機生命體的演化，同時還具有很多的偶然性，并不是有這種環(huán)境，有這種形成條件，它就能產(chǎn)生生命。有人曾經(jīng)比喻說，這些無機物好像一個垃圾堆里面什么都有，塑料、塑料瓶子、鐵，廢棄金屬、油，而生命，一個單細胞，就像一輛精美的奔馳車，在一陣臺風(fēng)過后，這些垃圾組裝成了一個奔馳車。因此我們可以想象，這個生命起源的過程是非常非常地艱難。因此，也許我們在這個藍色的星球，是生命的惟一的樂園，因此請保護我們的地球，珍惜地球上的生命，我們不能奢望地球上第二次的生命起源。
生命起源是一個亙古未解之謎，地球上的生命產(chǎn)生于何時何地？是怎樣產(chǎn)生的？千百年來，人們在破解這一謎底之時，遇到了不少陷阱，同時也見到了前所未有的光明。在兩千五百年前的春秋時代，老子在《道德經(jīng)》里寫到，道生一，一生二，二生三，三生萬物。用現(xiàn)在的話說，就是地球上的生命是由少到多，慢慢演化而來。它們有一個共同的祖先，這個祖先就是一，而這個一是由天地而生，用今天的話說，可能就是由無機界所形成。
生命的起源應(yīng)當(dāng)追溯到與生命有關(guān)的元素及化學(xué)分子的起源。因而，生命的起源過程應(yīng)當(dāng)從宇宙形成之初、通過所謂的“大爆炸”產(chǎn)生了碳、氫、氧、氮、磷、硫等構(gòu)成生命的主要元素談起。
大約在66億年前，銀河系內(nèi)發(fā)生過一次大爆炸，其碎片和散漫物質(zhì)經(jīng)過長時間的凝集，大約在46億年前形成了太陽系。作為太陽系一員的地球也在46億年前形成了。接著，冰冷的星云物質(zhì)釋放出大量的引力勢能，再轉(zhuǎn)化為動能、熱能，致使溫度升高，加上地球內(nèi)部元素的放射性熱能也發(fā)生增溫作用，故初期的地球呈熔融狀態(tài)。高溫的地球在旋轉(zhuǎn)過程中其中的物質(zhì)發(fā)生分異，重的元素下沉到中心凝聚為地核，較輕的物質(zhì)構(gòu)成地幔和地殼，逐漸出現(xiàn)了圈層結(jié)構(gòu)。這個過程經(jīng)過了漫長的時間，大約在38億年前出現(xiàn)原始地殼，這個時間與多數(shù)月球表面的巖石年齡一致。
生命的起源與演化是和宇宙的起源與演化密切相關(guān)的。生命的構(gòu)成元素如碳、氫、氧、氮、磷、硫等是來自“大爆炸”后元素的演化。資料表明前生物階段的化學(xué)演化并不局限于地球，在宇宙空間中廣泛地存在著化學(xué)演化的產(chǎn)物。在星際演化中，某些生物單分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成于星際塵埃或凝聚的星云中，接著在行星表面的一定條件下產(chǎn)生了象多肽、多聚核苷酸等生物高分子。通過若干前生物演化的過渡形式最終在地球上形成了最原始的生物系統(tǒng)，即具有原始細胞結(jié)構(gòu)的生命。至此，生物學(xué)的演化開始，直到今天地球上產(chǎn)生了無數(shù)復(fù)雜的生命形式。
38億年前，地球上形成了穩(wěn)定的陸塊，各種證據(jù)表明液態(tài)的水圈是熱的，甚至是沸騰的。現(xiàn)生的一些極端嗜熱的古細菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式，其代謝方式可能是化學(xué)無機自養(yǎng)。澳大利亞西部瓦拉伍那群中35億年前的微生物可能是地球上最早的生命證據(jù)。
原始地殼的出現(xiàn)，標(biāo)志著地球由天文行星時代進入地質(zhì)發(fā)展時代，具有原始細胞結(jié)構(gòu)的生命也開始逐漸形成。但是在很長的時間內(nèi)尚無較多的生物出現(xiàn)，一直到距今5.4億年前的寒武紀(jì)，帶殼的后生動物才大量出現(xiàn)，故把寒武紀(jì)以后的地質(zhì)時代稱為顯生宙。
在中世紀(jì)的西方，《圣經(jīng)》上描繪的上帝，在七天之內(nèi)造就萬物之說，也是非常流行。今天看來，生命起源并不像這些古老傳說，或神話描繪的那樣，但表明了人類長期以來，對生命起源之謎傾注了極大地?zé)崆楹完P(guān)注。但生命起源應(yīng)該是怎樣發(fā)生的？科學(xué)又是怎樣對這一千古之謎進行探索的？我們已經(jīng)取得了哪些進展？還有哪些問題沒有解決？
首先，生命起源之說，第一個謎是生命的時間，起源的時間問題。在中世紀(jì)的西方，人們對《圣經(jīng)》的上帝造人的故事是深信不疑的，在1650年，一位愛爾蘭大主教根據(jù)圣經(jīng)上所描述的，計算出上帝創(chuàng)世的確切時間是公元前4004年，而另一位牧師甚至把創(chuàng)世時間更加精確地計算到公元前4004年10月23號上午九點鐘。也就是說，生命起源距今的話，是六千年前，這當(dāng)然不是真的，而真的是什么呢？真的就是用科學(xué)的回答，科學(xué)是怎么回答這個生命起源的時間呢？那就是說用化石，是保存在巖石中的化石來回答。我們知道，生物死亡后，它們的遺跡在適當(dāng)?shù)臈l件下，就保存在巖石之中，我們把它們稱作化石。地質(zhì)歷史中形成的巖層，就像一部編年史書，地球生物的演化歷史，就深深埋藏在這些巖石之中，年代越久遠的生物化石，就保存在巖層的最底層。
迄今為止，我們發(fā)現(xiàn)了最古老的生物化石是來自澳大利亞西部，距今約三十五億年前的巖石，這些化石類似于現(xiàn)在的藍藻，它是一些原始的生命，是肉眼看不見的。它的大小只有幾個微米，到幾十個微米，因此我們可以說，生命起源它不晚于三十五億年。同時我們知道地球的形成年齡大約在46億年前，有這兩個數(shù)據(jù)我們就可以看到生命起源的年齡，大致可以界定在46億年到35億年之間。今天，隨著科學(xué)的發(fā)展，地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為，在地球形成的早期，地球受到了大量的小行星和隕石的撞擊，它是不適合生命的生存。與其說當(dāng)時地球上有生命，還不如說它在毀滅生命，因此地球上生命起源的時間，它不早于40億年。另外，在格陵蘭的38.5億年的巖石中發(fā)現(xiàn)了碳，這個碳的話，我們知道，碳分兩種，一個無機碳，一個有機碳。另外，這個碳的話，它有重碳和輕碳之分，因此我們可以根據(jù)這個碳之中的輕碳和重碳之比，就來可以推測這些碳的來源。科學(xué)家根據(jù)碳的同位素分析，推測這些碳它是有機碳，是來源于生物體。也就是說，這樣我們把生命起源的時間大大縮短了，也就是在距今40億年到38億年之間，自從地球上生命起源之后，一直到現(xiàn)在45億年，就是生生不息的生命演化史。
好，首先我們現(xiàn)在已經(jīng)有了生命起源的時間概念，是距今40億年到38億年之間。那生命是怎樣起源的？它在什么地方起源的？這樣我們不得不回顧一些有關(guān)生命起源的假說。
第一個是創(chuàng)世說，在《舊約全書》的第一章寫到，上帝在七天之內(nèi)創(chuàng)造了世間之萬物，在中世紀(jì)的西方大家普遍接受這個觀念，可以說一直到現(xiàn)在，這種觀念還被很多人接受，當(dāng)然這也不是真的。第二個呢，是自生論，比如說希臘人認(rèn)為，昆蟲生于土壤，春天萬象更新，種子從泥土里萌發(fā)，昆蟲從去年留下的卵殼中破殼而出。但這不是生命的起源，而是生命的延續(xù)，可以說這個自生論，現(xiàn)在已經(jīng)被徹底拋棄了。與這個類似的說法，還有比如說埃及人認(rèn)為生命來自于尼羅河，在中國古代也有腐草生螢之說。
第三個有關(guān)生命起源的假說，就是有生源論，這個在19世紀(jì)的西方也相當(dāng)?shù)亓餍?，有生源論認(rèn)為，生命是宇宙生來就固有的，你要問我生命從哪里來的，你首先給我回答一個問題，宇宙怎么起源的？物質(zhì)怎么來的？你給我回答了物質(zhì)是怎么來的，生命我就可以說是從哪兒來的，其實這是一個不可知論。在20世紀(jì)的后半葉，有生源論逐漸發(fā)展到現(xiàn)在的宇宙胚種論，直到現(xiàn)在，有許多科學(xué)家認(rèn)為，生命必須的酶，像蛋白質(zhì)，和遺傳物質(zhì)的形成，需要數(shù)億年的時間，在地球早期并沒有可以完成這些過程的充足時間段。因為它就兩億年，因此他們認(rèn)為生命一定是以孢子或者其他生命的形式，從宇宙的某個地方來到了地球，這種觀念也是有一定的依據(jù)的。
二十世紀(jì)四十年代以來，人類用天體物理的手段，在地球之外探測了近百種有機分子，像甲醛，氨基酸等等。其中兩種天體可以與地球上的生命有關(guān)，它可能給地球帶來生命或者有機分子，一個是彗星，一個是隕石。我們知道這兩顆天體里邊它含有大量的有機分子，比如我們把一些彗星稱為臟雪球。它們不僅含有固態(tài)的水，還有氨基酸，鐵類，乙醇、嘌呤、嘧啶等有機化合物，生命有可能在彗星上產(chǎn)生而帶到地球上?；蛘咴阱缧呛碗E石撞擊地球時，由這些有機分子經(jīng)過一系列的合成而產(chǎn)生新的生命。當(dāng)然這種胚種論也存在著不同的觀念，它有兩種致命的弱點，一個是生命是否能在宇宙中進行長期的遷移？還能不能夠存活？我們知道天體之間的距離是以光年為計算的，天體之間交流可能需要成千上萬年，從一個星球到了另外一個星球。那在這種真空里面，暴露在這種大量的宇宙射線之中，活的生命它是不是在千萬年中還能夠繼續(xù)萌發(fā)呢？這是一個最大的問題，第二個從無機分子到有機化合物的過程，這種過程，比如說彗星上我們看到有機小分子形成，在地球上也能夠形成，這是不用置疑的。
1859年，伴隨著達爾文《物種起源》一書的問世，生物科學(xué)發(fā)生了前所未有的大變革，同時也為人類揭示生命起源這一千古之謎帶來了一絲曙光，這就是現(xiàn)代的化學(xué)進化論。生命起源的化學(xué)進化論首先在1953年首先得到了一位美國的學(xué)者米勒的證實，既然你說地球早期溫度都是比較高，又充滿了很多還原性氣體，還有水，那么我就把這些氣體，把水放在一個瓶子里面，看看它是不能產(chǎn)生生命，或者產(chǎn)生有機化合物。米勒在1953年把氨氣、氫氣，還有水、一氧化碳放在一個密封的瓶子里面，在瓶子里面兩頭插上金屬棒，完了通上電源，通過這個類似于閃電的作用，確實在幾天之后產(chǎn)生了大量的氨基酸。那么就是說在地球上面，在閃電下，在常溫下，也能成為無機分子，合成有機分子。我們知道，你氨基酸的話，是組成蛋白質(zhì)的最重要的物質(zhì)，可以說，組成生命起源最重要的物質(zhì)。因此，米勒描述的生命起源的事件應(yīng)該是什么樣子的呢？那就是在早期，地球上因為它含有大量的還原性的原始大氣圈，比如說甲烷、氨氣、有水、有氫氣，還有原始的海洋，當(dāng)早期地球上閃電作用把這些氣體聚合成多種氨基酸，而這多種氨基酸，在常溫常壓下，它可能在局部濃縮，再進一步演化成蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)和其他的多糖類，以及高分子脂類，在一定的時候有可能孕發(fā)成生命，這就是米勒描述的生命進化的過程。
但是這種溫暖水池說，也遇到一些問題，其中有兩個問題，第一個問題是現(xiàn)在地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為，地球早期大氣圈它并不是含有大量的還原性氣體，它是含有大量的二氧化碳和氮氣，比米勒的這個氣體多一些惰性。在閃電的情況下，你并不能形成大量的氨基酸。第二個，溫暖的水池在地球早期并不能長期形成，為什么呢？因為當(dāng)時地球早期，剛才說過它有大量的隕石、流星，還加上地球本身的放射性，溫度很高，你這個溫暖水池一旦生命產(chǎn)生了，一個隕星過來，溫度在瞬間之內(nèi)可能達到上千度、甚至幾千度，生命已經(jīng)絕滅了，只能再來一次生命的起源。但是我們現(xiàn)在就這么想，現(xiàn)今的地球上是不是有溫度比較高，還有還原性氣體，還有生物存在呢？那么，有兩件工作可以說具有劃時代的意義，一個是1967年美國學(xué)者布萊克，在黃石公園的熱泉中發(fā)現(xiàn)了大量嗜熱生物，我們知道蛋白質(zhì)一般的話超過六十度，就會凝固的，煮雞蛋六十度七十度以上雞蛋就熟了，但是生物，是不是在六十度以上還能夠生活呢？在以前是不敢想的。
第二個就是1977年克里斯，他在太平洋底的熱泉中，同樣也發(fā)現(xiàn)了大量的嗜熱微生物，這個溫度它要更高，它可能達到二百到三百度。它壓力呢，也有二百到三百個大氣壓，它的環(huán)境是什么樣子呢？它確實有大量的還原氣體，有硫化氫、有甲烷、有氫氣、還有一氧化碳，這個環(huán)境確實非常類似于四十億年前早期地球的環(huán)境，那么生命起源它是不是就在這個時候產(chǎn)生的呢？這是我們現(xiàn)在看到的情況，但是化石中有沒有在火山噴口或者是熱泉中發(fā)現(xiàn)的微生物呢？確實有，我們在這方面，我們在化石方面也取得了非常重要的進展，比如說在2000年，羅斯瑪森，澳大利亞的一個科學(xué)家，他在澳大利亞距今大概32億年左右的火山沉積里面發(fā)現(xiàn)了大量的保存完好的絲狀體。這說明在32億年前，生命在熱泉的附近已經(jīng)大量生存，那么這是現(xiàn)在最新的，最流行的，也可以說迄今為止最科學(xué)的有關(guān)生命起源的假說，就是生命起源于熱泉，或者海底熱泉，俗稱“黑煙囪”的附近。
海底熱泉和陸地上的熱泉它們都有很多共同的特點。第一個它溫度高。第二個它含有大量的還原性氣體，除了二氧化碳以外，還有一氧化碳、氫氣、氨氣還有硫化氫。第三個特點就是它們都含有大量的生物，比如說藍藻、光合細菌、硫細菌，特別是一類古細菌，在高溫下異常地繁盛，它在超過一百度的時候大量繁盛，而離開了這樣的環(huán)境，比如溫度一降下來，它馬上就進行休眠，而且并不能正常的生活，那么這些生物是不是就代表了最早的，最原始的，地球生命起源的時候，這種原始的生命形式呢？
第一個早期地球溫度都很高，產(chǎn)生的最早生命形式，應(yīng)該是一些能適應(yīng)高溫的生物，而熱泉中，生物恰恰就是嗜熱的微生物。第二個，熱泉的環(huán)境與早期的地球環(huán)境有很多類似之處，比如說它有高溫，還有大量的還原性氣體、一氧化碳、氫氣、氨氣，還有硫化氫等等。第三個，在高溫的熱水環(huán)境的話，它是有利于小分子的有機化合物脫水，聚合成有機高分子，比如說現(xiàn)在我們用有機小分子氨基酸合成蛋白質(zhì)的話，它就是在熱水中，通過這個熱聚合反應(yīng)，脫水以后形成這樣的高分子，特別是在這種熱水口附近的話，形成了黃鐵礦，俗稱“愚人金”。它是由硫和鐵組成的，在它的表面的話，它非常有利于高分子的合成，因為這個硫化鐵表面是一個非常好的一個天然的催化劑。第四個有利的證據(jù)是熱泉口向外層海水之間它有一個溫度，和水化學(xué)鑒別的梯度，這個梯度的話，也是有利于各種化學(xué)的連續(xù)反映，我們知道熱泉口它噴出來的時候，它的溫度可能到達二百度到三百度，特別是在海底洋中脊附近，而海水的溫度的話，這種海底的溫度一般在0到4度，這樣的話，從三百度，一直到四百度，它有一個溫度梯度，這種溫度梯度的話，對有機化合物合成的話，可以說存在一個連續(xù)的反映。第五個也是最重要的一點，就是現(xiàn)在熱泉中的生物的話，它確實是生物演化速度的最根部的類型，也就是說它的基因是最古老的類型。
現(xiàn)代生物學(xué)家，他通過生物分子學(xué)的研究，他把熱泉中的一些嗜熱古細菌，跟現(xiàn)在的普通細菌進行了基因的對比，發(fā)現(xiàn)它們基因的相同點，不超過60％。那么就是說這些古細菌它們含有非常多的古老的基因，也就是說，它們很有可能就是生命起源時候的這種類型。應(yīng)該說，生命起源我們研究生命起源它最好的證據(jù)，還是在地球上，40億年到38億年間的巖石和化石所包含的信息。但是，經(jīng)過40億年的變化，地球已經(jīng)面目全非，現(xiàn)在的地球即使你有40億年到38億年的巖石，它也進入了大量的變種，信息也幾乎全無。
因此我們把目光不要局限在只是在地球上，如果說生命是宇宙之中一個普遍的現(xiàn)象的話，除了地球之外的其他天體上，是否也有類似于地球早期的這樣的環(huán)境呢？如果有的話，也許能為研究生命起源打開新的窗戶，我們第一個目標(biāo)是什么地方呢？不是火星是月球，現(xiàn)在地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為，月球是40億年前，一顆大的行星撞擊地球，而從地球上迸發(fā)出去。形成了當(dāng)今的月球，這個時間正好是40億年，如果地球上有生命起源的話，我們在月球上看看，那不就是解決這個問題了嗎。在中國的古代神話中有嫦娥奔月的這個說法，月球上有月桂、有月兔，還有浪漫的愛情故事，但是二十世紀(jì)六十年代到七十年代，隨著前蘇聯(lián)和美國的宇航員登陸的成功，這個神話徹底破滅了，月球其實是一個沒有生命，沒有水，沒有氧氣，不適合生命生存的荒漠的星體。
那么我們第二個目標(biāo)是什么呢？第二個目標(biāo)是火星，因為火星也許在40億年以前，有著跟地球類似的經(jīng)歷，火星的物質(zhì)成分跟地球非常近似，它的軌道也跟地球非常近似，那么火星上是不是有生命呢？我們到火星上去干什么呢？我們尋找生命起源，要從哪幾點入手呢？一般來說是三點，第一個在火星上尋找是不是有活的生命？如果有活的生命，那好了。那生命的話，可能真是在宇宙中起源的，或者地球上的生物也許來自火星，或者來自其他的彗星。第二個我們尋找液態(tài)水，因為我們知道，水是萬物之源，水是生命之源。現(xiàn)在地球上我們所理解的生命形式是離不開水的，所以尋找液態(tài)水也是非常重要的一個指標(biāo)。第三個尋找與生命有關(guān)的化合物，如果我們現(xiàn)在沒有活的生物的話，過去有沒有呢？過去的生物是不是形成了一些化合物？它是不是以化石的形式保存在這些巖石之中呢？所以我們到火星上尋找生命，抱著三個目的。
1957年美國的海盜號航天器發(fā)回到地球的信息時，火星上沒有生命，沒有液態(tài)水的存在，它是一個荒蕪干渴的紅色的星球。但是人類并沒有氣餒，20世紀(jì)90年代，美國宇航局加大了對火星的探測力度，通過火星探測者號、火星拓荒者號航天器和哈博望遠鏡得到的圖片，和其他的有關(guān)天體物理的信息資料顯示，火星上過去很可能有過液態(tài)水的存在。一些航天資料顯示，火星上有類似于像我們發(fā)生大洪水山前的沖積扇的構(gòu)造，還有水、河道、像地球上干涸的河床的河道，還有水侵蝕巖石的痕跡。另外還有非常特別的一點，在火星的兩極，發(fā)現(xiàn)了類似于地球上凍土解凍的情況，這是我們的航天資料。
但是我們?nèi)绻袃x器，帶上儀器帶上人，在火星上去進行探索，或者獲得一塊石頭，進行分析一下，這些事情不是一目了然了嗎？所以在1999年初，美國呢，發(fā)射了一個火星極地著陸器，它帶著了精密的分析儀器，準(zhǔn)備在火星的極地進行仔細地研究。但是非常不幸，在1999年底，本指望這些儀器能夠得到有關(guān)火星上是否有水的直接的信息的話，但就在進入火星的大氣層中，跟地球上失去了聯(lián)系。
那么我們對火星的研究，那就束手無策了嗎？現(xiàn)在至少在現(xiàn)階段并不是，我們有來自火星上的隕石，非常幸運，在1984年，人們在南極的冰蓋上面，發(fā)現(xiàn)了一顆隕石，這個隕石拿回來以后呢，對它進行它的元素和做氣體化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)這個隕石呢，它的氣體它的同位素，跟火星上非常類似。所以他們認(rèn)為這個隕石是來自火星，這個隕石是在一萬年前，掉在冰蓋上，南極的冰蓋上。
        
通過這個隕石的放射性同位素?