化学如何演变为生物学：科学家聚焦生命起源前的2亿年

首页 化学如何演化为生物学：一个不断发展的故事 评论 保存文章 稍后阅读 分享 Facebook 已复制！ 复制链接 电子邮件 Pocket Reddit Ycombinator 评论 评论 保存文章 稍后阅读 稍后阅读 生命的起源 化学如何演化为生物学：一个不断发展的故事 作者： Yasemin Saplakoglu 2026年11月12日 保存文章 稍后阅读 添加为优先来源 （在新标签页中打开） i 点击告诉 Google 在搜索和 AI 结果中优先展示 Quanta，看到更多科学与数学领域的优质报道。 科学家们正聚焦于地球上生命条件出现之后、我们最古老的单细胞祖先登场之前的那2亿年。 生物化学 生物学 细胞 化学 DNA 演化 演化生物学 专题 代谢 分子生物学 生命的起源 生命起源周 RNA 所有主题 大约46亿年前，在宇宙诞生约90亿年之后，一团气体和尘埃坍缩成了我们天空中那熟悉而耀眼的球体。剩余物质的碎片相互碰撞、吸积，形成了太阳系的行星，包括我们自己的地球。在接下来的几亿年里，地球是一片地狱般的熔融地貌，不断遭到陨石轰击。随着地球开始冷却，水汇聚成广袤的酸性海洋。那时的白昼只有今天的一半长，在粉色的二氧化碳天空下流逝。但生命并不在场，无法感知这一切。直到它出现了。 在太阳系诞生约3亿年时，地球上的条件恰好适合一场伟大的化学实验开始。分子将自己缠绕进自我维持、自我复制的循环之中。随着时间推移，这些系统变得越来越复杂。在某个时刻，它们活了过来。 生命发明了移动的新方式，以及捕获、储存和利用能量的新方式。它开始感知、回应并改变其所处的环境。它进行交流，吃掉一些邻居，又寄居在另一些邻居体内，并形成了复杂而动态的群落。历经出生、繁殖与死亡的循环，历经灾难，历经演化的爆发，它坚持了下来，继而繁荣昌盛，占领了这颗星球的每一个角落。 然后，在某个时刻，生命获得了自我意识，一种具有存在主义好奇心的反思性智能，它会追问：我们从何而来？数万年来，我们一直在思考和探究生命的起源：僧侣们冥想，哲学家们辩论，恋人们沉思，父母们耐心地回答孩子们的问题。 “回溯人类历史，回溯到尼安德特人，回溯到3万年前，”加州大学洛杉矶分校的古生物学家William Schopf说，“你会看到的一件事就是，人类一直在与这个问题搏斗。” 到20世纪中叶，通过化学、分子生物学和遗传学来探究生命起源已成为可能。各种假说层出不穷。科学家们就哪种分子——RNA、脂质、蛋白质和代谢物是主要嫌疑对象——可能开启了一切而争论不休。这些争论持续了如此之久，既没有定论，也没有统一的洞见，以至于一些专家认为该领域正处于危机之中。 “对于一个科学领域来说，没有什么比危机时刻更令人兴奋的了，”威斯康星大学麦迪逊分校的天体生物学家和演化生物学家Betül Kaçar说。“我认为突破正是在那时发生的。” 生命的起源并非纯粹的化学问题。“这不是一个线性反应……不存在一个单一的E = mc2作为生命起源的公式，”天体生物学家和演化生物学家Betül Kaçar说。“这是生物学；它不遵循任何规则。这正是它如此精妙而令人兴奋的原因。” 新一代生命起源研究者厌倦了争吵的传统，他们摆脱了“某种单一类型的分子开启了一切”这一观念的束缚。他们开放包容的思路恰好与科学认知的转变相吻合。实验表明，生命许多成分的前体在早期地球的条件下可能很容易形成。更难解释的是，这些分子过程如何成为一个稳定的演化系统，并与我们今天在地球上看到的浩瀚生命多样性一脉相承。在生命最初的日子里，这些过程汇聚在一起，储存并传递信息，既足够一致又足够不完美，使得同一个生命谱系能在一颗不断变化的星球上延续数十亿年。 为了研究类生命生化系统的涌现，生物学家正借助新的遗传学技巧从生命世界向过去推进，而化学家则正用新奇古怪的分子混合物从非生命世界向前推进。通过结合化学和生物学的工具，合成生物学家正拥抱有根据的推测，探索可能从未存在过的新型生物系统。如今投身于生命起源研究的科学家们所追问的不仅是生命是什么，还有生命做什么——在一个远古世界上，在实验室的培养皿里，或在我们大气层之外的某个地方。 苏联生物化学家Alexander Oparin是该领域的奠基人之一。“就像两队工人从隧道的两端相向挖掘，他们（化学家和生物学家）正朝着同一个目标努力，”他在1924年的一本小册子中写道。“这项工作已经取得了长足的进展，在耐心而强大的科学思想的攻势下，生与死之间的最后屏障很快就会崩塌。”

（原文较长，此处译出前 6000 字，完整内容请点「打开原文」。）