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只有氢气本身可以不耗能,自发地供应氢原子,虽然反应很慢很慢。
从热力学的观点来看,这就像埃弗雷特·绍克(EverettShock)那句令人难忘的名言:这个反应等于别人请你吃饭还要给你付钱。
就是说,这一反应可以产生有机分子,同时还产生很多能量,理论上,这些能量可以再去驱动其他有机化学反应。
图1.3 碱性热泉的显微结构,图中显示出众多复杂空腔彼此相连的样子,非常适合作为生命起源的摇篮。
图中切面宽约1厘米,厚约30微米。
至此,罗素的碱性热泉符合孕育生命的各种条件。
这类热泉是更新地球表面板块系统不可或缺的一部分,它推动地球上永不止歇的火山活动。
它与海洋总是处于不平衡状态,持续地冒出氢气,氢气再和二氧化碳反应产生有机分子。
它会形成如迷宫般的多孔状结构,可以保存并浓缩新生成的有机分子,让它们有机会形成类似RNA的大聚合物(或非常相近的分子,我们在下一章会看到)。
热泉系统的寿命很长,至今失落之城已经喷发了4万年,比大部分黑烟囱热泉的寿命多出两个数量级。
它们在早期地球上可能更普遍,因为那时正在冷却的地幔与海水接触更直接。
而且那时海洋中还溶有大量的铁,所以热泉所形成的微型孔洞,会因为含有硫铁矿物而极具催化性,成分应该很像在爱尔兰泰纳夫发现的热泉化石。
它们可能像个天然的反应器,让存在热和电化学梯度差的**,不断地流过具催化能力的小空腔,从而持续反应。
这些听起来非常完美,不过单单一个反应器,再有用也不是生命。
你也许会问,生命真的就是在这样的反应器里面,由简而繁慢慢发展,最终变成我们四周无所不在、惊人奇妙、创意满满的样子?答案当然是:不知道。
不过生命的基本属性倒是提供了一些线索,特别是地球上所有生命至今都共同使用的那些最基础的核心代谢反应。
这些核心代谢反应,就像生物内在的活化石,保留了古老过往的回音,与远古碱性热泉中诞生的生命旋律,彼此应和。
有两种方法可以寻找生命的起源:“由下往上”
或“由上往下”
。
到目前为止,本章讨论的都是“由下往上”
,我们从地质化学环境和热力学的角度来考虑,早期地球可能是什么样的。
我们找到了海底热泉,它们汩汩冒出氢气,输送到充满二氧化碳的海洋中,这里极有可能是生命的源头。
天然的电化学反应器,确实可以同时产生有机分子和能量,然而我们还没有认真思考过,哪些反应会发生,以及这些反应如何导出我们所知的生命。
真正能带我们找到生命起源的,是现在已知的生命形式,换句话说,要采取“由上往下”
的策略去寻找。
我们可以将现今所有已知生命根据特征分门别类,然后从中找到一个理论上可能的“最近一般共同祖先”
,她有个可爱的名字叫“露卡”
(LUiversaloor)。
现在举几个例子来看看,因为只有少数种类的细菌可以进行光合作用,所以我们推测露卡可能也不会进行光合作用。
如果她会,那等于说她大部分的子孙都放弃了这一宝贵的技能,尽管也有可能,但老实说这太不合理。
再来看看所有生命共同的特征:所有的生命都由细胞组成(除了病毒,病毒只能活在细胞里);所有生命都有DNA承载的基因;所有的基因在编码蛋白质时,都使用同一套密码系统来编码氨基酸。
此外所有的生命都使用同一套“能量货币”
,叫作三磷酸腺苷,简称ATP,它像10英镑的纸币,可以用来支付所有细胞干活的薪酬(后面会详细讨论)。
据此,我们可以合理地推测,所有生命都从他们共同的祖先露卡那里,继承了这些特征。
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