生命的起源的主要观点和依据_生活广记

生命的起源长期以来就有唯心主义和唯物主义两种不同的认识路线。唯心主义的观点，包括生命是由神创（如上帝创造）和生命是超然于物质存在的精神力量的表达两种不同的解释。根据这个观点，生命起源是一个没有必要提出、也没有必要进行研究的问题。唯物主义的基本观点是生命不是物质世界原本就存在，并永远如此存在下去的现象。生命有一个产生和发展的过程，这个过程有其自身的规律，是可以被人们认知的。本节就是从唯物主义的观点来探讨生命的起源，包括以下几个部分。
神创论”----生命是由上帝创造的，“圣经”中详细描述了上帝创造各种生物以至最后创造人的故事。
“自然发生论”（spontaneous theory）----古代中国,埃及,希腊都曾经有过“腐草化萤”、“腐肉生蛆”,“淤泥生鼠”等说法。认为生物从非生物环境中自然发生出来。
“宇生论”(Cosmozoa theory)----认为地球上生命来自宇宙空间别的星球。但是，仍然遇到在外星空间生命如何起源的问题
可以说自有人类历史以来，对生命起源的认识就在唯物主义和唯心主义两条认识路线的辩论中，走着一条漫长而又艰辛的路，并延续到今日。严格地说，在古代由于当时知识的限制，还不可能真正探讨生命起源的问题。因此，这方面的一切讨论还只能是限定于理念和哲学的范畴。简言之，古代或多或少持朴素的唯物主义观点的人曾提出被后人称之为“自生论”的见解。他们认为生命是从非生命物质中自然产生出来的。例如，古代中国人相信“腐草生萤”；埃及人认为蛙和鳝鱼是尼罗河的淤泥经日光照射而产生；亚里士多德（Aristotole,384—322 B.C.）说绦虫是由腐尸和排泄物变来的，而蟹、鱼、蛙、蝾螈则是由黏液变来的。知道17世纪，荷兰人郝尔芒特（J.van Helmont）还用“实验”证明，将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中，静置暗处， 21天后就会生出老鼠。与“自生论”对应的，持唯心主义观点的人则相信一切生物都是来自神的创造或者超智能者的设计。这一观点在西方漫长的中世纪占据着统治的地位，其典型的看法表达在基督教的教义之中，《圣经（旧约）》中“创世纪”讲述了上帝在六天之内创造了包括陆地、海洋、男人、女人、动物、植物在内的世界万物的故事。
自16世纪，从解剖学开始，系统的生命科学体系逐渐建立。一些科学家就力图用实验的方法来证明生物可以由非生命物质“自生”，但是得到的都是否定的结果，其中最著名的是19世纪法国微生物学家巴斯德（Louis Pasteur,1822—1895）做的“鹅颈瓶实验”（1864）。他将肉汤装入连有细长曲管并与外界通连的瓶中煮沸，使其中的微生物全部被杀死，之后冷却静置，结果瓶中不再有微生物孳生。而与之对照的，加热后如果将曲管从与瓶的连接处打断，则细菌很快在瓶中繁殖起来。对这一实验的解释是瓶中的微生物只能是外来空气的携入，而曲管的“沉淀”作用阻止了细胞孢子的进入，从而避免了微生物的污染。由此人们获得了一个概念，即生命只能来自生命。那么，地球上最早的生命到底是从哪里来的呢？直到20世纪，对这个问题的探讨才逐渐进入了实质性阶段。
1.奥巴林的假说
1924年，苏联生物学家奥巴林（A.I.Oparin）发表了《生命起源》一书，他通过明胶（蛋白质）和阿拉伯胶（糖类物质）的混合实验，提出生命起源于原始蛋白质聚集形成的团聚体（coacerate）的假说。他和随后的英国遗传学家荷尔丹（T.B.S.Haldane,1929）进而提出地球早期生命起源于地表初始条件并不“温和”，但是这一思想却启迪人们思考，蛋白质等组成生命的基础物质是否有可能通过非生命的形式首先产生出来，再进入生命系统的构建。
2.米勒的实验和陨石的中的发现
1953年美国生物学家米勒（S.Miller）在实验室用充有甲烷、氨气、氮气和水的密闭装置，以加热、放电模拟原始地球的环境条件，通过连续一周的循环处理，发现多种氨基酸（如甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸）、有机酸（如乙酸、乳酸）以及尿素等被制造出来。以后用同样的方法又获得了嘌呤、嘧啶、核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸、脂肪酸等多种重要的生物大分子。接着在1959年9月，在澳大利亚落下的一颗炭质陨石中发现了多种氨基酸和有机酸，由于这些氨基酸的构象是以D型和L型混合形式存在，表明它们不会是来自地球表面的污染（地球生命氨基酸的消旋构型都是L型）。这些发现震动了当时整个生物学界和科学界，人们开始意识到原始生命物质完全可以在没有生命的自然条件中产生出来，并推论在此基础上产生出原始的生命。
3.物理进化、化学进化与生物进化
20世纪，伴随着自然科学的进步，人们逐渐把生命的出现和生命现象放在宇宙历史发展的总背景中来考察。现在流行的观点是：我们所观察到的宇宙诞生于150亿年前的大爆炸。以后，从微观到宏观的视角，整个宇宙依次经历了物理进化和化学进化的发展阶段，即物质的形态实现了高能物理的逐级演变（如层子、基本粒子、原子核、原子）和从各种元素（如氢、氧、碳）、星际小分子（如水、氢气、甲烷）、生物小分子（如氨基酸、嘧啶、嘌呤）到生物大分子（如多肽、DNA）的发生过程。在宇宙膨胀的过程中，生物小分子和大分子的种类在一定的条件下可能急剧地增加，因为这一过程直接相关于系统携带的可操作的信息量。而在这一基础上，宇宙的发展又进入生命进化的阶段。尽管化学进化中各种物质，特别是生物大分子的演化方式和途径仍待深入的研究。但是，构成生命的基础物质成分可以独立于生命系统的先决存在而出现的证实，以及生命是这些物质演进的继续的思想的提出，无疑是人类对生命起源认识的重要进步。
1.生命的蛋白质起源说和核酸起源说
（1）蛋白质起源说
20世纪60年代，美国的S.福克斯（S.W.Fox）等基本继承了奥巴林的路线，强调了蛋白质在生命起源中的关键作用。他们用干燥的氨基酸粉末混合加热后在水中形成“类蛋白微球体”（proteinoid），并把它看作是原细胞的模型。这一假设被称为微球体学说（microshere theory）。这种实验室模拟出来的“原细胞”具有膜的边界，能与外界进行物质交换，能增大体积（生长），并能出芽、分裂（繁殖），体现出某些生命的特征。90年代，中国生物学家赵玉芬研究发现，氨基酸在磷酸化以后分子的性质变得异常活跃，可以自身聚合成肽、成酯及进行其他多种生物化学反应。这一发现无疑有利于生命的蛋白质起源说。
（2）核酸起源说
早在20世纪20年代，遗传学家谬勒（H.S.Muller）就曾提出过“裸基因说”（naked gene theory），认为生命的发生应是从基因开始的。到80年代，美国T.Cech研究原生动物发现，四膜虫的前体rRNA分子切下的内含子具有酶的活性，它能使单体核苷酸聚合而成多聚核苷酸，又能将多聚核苷酸加工切成不同长度的片段，而它本身却保持不变。RNA酶活性的发现以及RNA具有可能成为DNA合成模板的优越条件，使人们想到生命的RNA起源的可能性。这一假说设想由于RNA酶活性的存在而启动了早期以核酸为主体的原始生命系统的出现，而RNA又通过反向转录的途径建立了DNA系统，以后蛋白质介入加速了这一系统的发育，导致了生命DNA-RAN-蛋白质系统的诞生。
2.系统论的兴起和对生命秩序起源的新思考
20世纪40年代，奥地利生物学家贝塔朗菲（L.V.Beretalanffy,1901-1971）提出了生命是具有整体性、动态性和开放性的有序系统，从而开启了系统论的新纪元。几十年来，系统论迅速发展，包括比利时物理学家普利高津（I.Prigogine,1917—）对耗散系统的有序自组织现象的发现、法国数学家托姆（R.Thom,1923-）从突变理论出发对生命形态发生动力学分析的发表、德国学者哈肯（H.Haken,1927—）的协同理论的提出、德国物理-化学家艾根（M.Eigen,1929-）超循环理论的建立、美国气象学家洛仑兹（E.Lorenz）对混沌中秩序性的发现（1963），以及法国数学家芒德勃罗（Mondelbrot）创立了分形几何学（1970s）。
在系统思想和理论的指导下， 1984年，发现硅酸岩介导DNA合成现象的奥地利学者司考斯特（Schuster）提出了一个从化学进化到生物进化的阶梯式的过度模式，试图把从生物小分子到最终细胞出现分解成六个序列跃迁的动力学过程。
长期以来人们一直持有一种单支进化的观念，即最原始的细胞一定要在十分温和、优越的环境中才能出现，细胞的诞生被设定为如下的程序，即原核化能异养细胞首先出现，再通过细胞能量利用方式的进步和细胞间的融合组建（共生）出现了自养生物和真核细胞。现在看来对这样的观点应该提出修正。
1.对细胞诞生环境的新认识
近年对地球早期生命的探察结果大大地超出了人们的意料。澳大利亚和南非发现的化石表明，至少在35亿年前细胞就已经出现了。那么，细胞的生命发生和演进只能推到更早几乎同步于地壳形成的历史年代（38~40亿年以前）。这表明地球上生命的诞生条件绝不会象是奥巴林和荷尔丹想象的那样温和，不会是“温水池”的环境。而近年对地球极端环境生命的研究结果也同样大大出乎人们的意料。一些极端环境生物存在的发现有力地暗示，早期细胞诞生于恶劣的条件中并不是不可思议的，而从化石年代和对当时的地质条件分析看，最早细胞诞生于“温水池”的设想反而是不符合实际的。
2.早期细胞多态发生的可能性
近年的研究不仅突破了传统的对细胞诞生条件的认识，出乎许多生物学家的预料，人们在发现光合作用与光合自养生物的地质记录（叠层石的存在和对碳、硫同位素的分析）可以追溯到35亿年前，甚至更早。分子进化的比较研究也得到了类似的结论：许多非光合自养的生物可能反而是起源于光合自养的生物（Fox，1980）。地质学、古生物学、分子生物学的多方面的证据表明，光合自养的、化能自养的和异养的生物差不多同时起源于太古宙早期（张昀，1998）。这将可能彻底修改仅从复杂性比较而推导出的光合自养生物应该比化能自养和异养生物晚出现得多的思维模式，向生物单支等级进化的传统观念提出了挑战。
除了地球上的生命以外，对于外星天体中生命在或曾经存在过的探索，今天已不是科幻小说的事了。1996年有人报道一块来自火星的陨石保存可能是细胞的化石（Mckay et al.）。同年12月4日，美国发射了“火星探路者”，火星探测器的研究工作仍在继续。今天如果有人猜想火星上曾经发生过生命，它们由于某些原因而中断了，或者直至今日生命还存在于火星的某些环境中，这样的假定不应该被看作天方夜谭。目前，更有许多人已义务地加入到搜捕宇宙智能信息的工作中。同时，人们也在思考着原始生命物质，以至原初的生命形态在其他的宇宙环境中产生，它们被地球捕获并进而发展成先今地球上的生命，即地球生命的星外来源的可能性。人们把注意力放在对宇宙尘埃和彗星物质或者闯入地球的天体成分的分析上，例如，考察者在俄国西伯利亚通古斯地区，在1908年可能是由于地外物体轰击造成的一次大爆炸的场地，发现有氨水等物质的遗留。与此同时人们也在尽力地，包括用发射系统飞行器的方法，向外传达着地球存在生命的信息
为什么说：“光合作用是地球上最重要的化学反应”众所周知，数十亿年来，植物可通过光合作用系统，将太阳能转化为生物化学能。除此以外，还有其他可能吗？
【生命的起源的主要观点和依据】
近日，北京大学地球与空间科学学院教授鲁安怀等通过与美国学者合作，率先证实无机矿物也可转化太阳能系统，即存在“矿物光合作用” 。此项发现为研究光合作用系统的起源和人工光合作用提供了新的视角，该成果已于2019年4月22日在《美国科学院院刊》（简称PNAS）在线发表。
地球陆地上有机生物和无机矿物共同暴露在阳光下。数十亿年来有机生物进化出复杂而精巧的胞内光合作用系统，可将太阳能转化为生物化学能。然而，在自然界尚未观察到非生物的太阳光收集与利用系统。
鲁安怀等率先在自然界发现了无机矿物转化太阳能系统，提出太阳光不仅作用于地表生物发生经典光合作用，也一直作用于地表矿物发生非经典“矿物光合作用” 。
通过对中国北方戈壁、沙漠以及南方喀斯特和红壤等典型地貌中岩石/土壤样品的深入系统观测分析，研究者发现，直接暴露在太阳光下的岩石/土壤颗粒体表面普遍被一层铁锰（氢氧）氧化物“矿物膜”所覆盖。
“矿物膜”厚度从数十纳米到上百微米不等，其结构构造与化学成分显著区别于被包覆的岩石或土壤，富含水钠锰矿、针铁矿、赤铁矿等天然半导体矿物，呈现出“膜”状结构构造特征。
尤其值得注意的是，“矿物膜”产出特征和发育状况与日照关系极为密切，如富锰矿物仅在日光照射下的红壤矿物颗粒、喀斯特和戈壁岩石正面“矿物膜”中出现，常见于半导体性能优良的层状结构水钠锰矿，而无光照的岩石背面则不富集水钠锰矿。在全球陆地系统中，深色富锰“矿物膜”的分布恰与太阳光的强辐射区域相吻合。此现象在类地行星表面也有发现，如火星表面同样发现深色富锰“矿物膜”存在于裸露岩石表面的证据。这一发现还表明，在锰化合物光电转化性能上，岩石/土壤表面接受太阳光辐射的富锰“矿物膜”与生物光合作用系统PSII光反应释氧活性中心为锰簇（配）合物，具有异曲同工之妙。
研究人员通过应用将微区与原位光电测试手段，直接测定天然“矿物膜”半导体光电效应，获得“矿物膜”与基岩高空间分辨率（微米）光电流信号面分布结果。研究还发现富铁锰“矿物膜”区域表现出显著的光电流信号，而无铁锰元素富集的基岩不产生光电流响应，这揭示出天然“矿物膜”具有稳定、灵敏的日光光子—光电子转换能力，获得其在一定波长下具有恒定光电转化效率的新认识，证实地球陆地上无机矿物也是太阳光能量吸收与转化的一类重要物质。
课题组还提出，在阳光照射下地表铁锰氧化物“矿物膜”是地球上分布最广的太阳能薄膜“新圈层”，无疑承载着吸收转化太阳能并驱动地球化学元素循环、地球物质演化与地球环境演变等重要功能。
他们还新提出，矿物光电子是除了太阳光子、元素价电子之外，地表普遍存在的第三种能量形式的理论。这一新发现拓展了经典光合作用模型，为地球生命活动能量来源及地表地球化学过程吸收利用太阳能提供了新模式，也为太阳系中类地行星如火星表面无机矿物转化利用太阳能提供了重要借鉴，将产生深远的影响。
中国科学院光生物学重点实验室主任林荣呈认为，此项发现大大拓展了我们对自然界太阳能利用途径的新认识，即天然无机矿物也存在与有机光合作用相当的太阳能转化利用系统，同时，对研究光合作用系统的起源和人工光合作用提供了新的视角。
光合作用（Photosynthesis），即光能合成作用，是指含有叶绿体绿色植物、动物和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和碳反应（旧称暗反应），利用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。同时也有将光能转变为有机物中化学能的能量转化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基?。?也是地球碳-氧平衡的重要媒介。
光合作用是地球上最重要的化学反应之一，它的起源是自然界最重大的事件之一。当光波照射在植物上时，植物叶绿素可吸收不同波长的光能，光能经分子间的传递作用到达反应中心并在那里发生光化学反应，将光能转化为化学能。从此，光合生物只要进行“日光浴”就能源源不断地获得能量。光合作用还使得地球大气层富含氧气，导致复杂生命的繁衍。
光合作用的发现至今已有200多年历史。20世纪20年代以来，国际上光合作用的研究虽曾多次获得诺贝尔奖，但其机理仍未被彻底了解。
另外，光合作用的起源和演化的秘密也有待科学家们去破译。经过数十年的研究，生化学家已经知道，光合作用大约在25亿年前演化自细菌，它包含一系列精巧和快速的化学反应。但是，正如美国亚利桑那州立大学的生化学家罗伯特·布兰肯希普所说，光合作用如何演化而来一直是一大谜团，要追踪光合作用的发展史非常困难。