无机物是如何一步步演变成为可以自我复制的有机物的?

如题所述

生命的起源,并不是自然形成的。而是有太多我们无法探索的原理。就好像奇点是怎么来的为什么会有大爆炸?奇点之外又有什么?
实事求是地说,人类目前还不知道。教科书中经典的米勒实验其实可重复性并不高。而且以二氧化碳,甲烷这么简单的小分子起始,单就米勒实验自身来说是无法获得比氨基酸更为复杂的有机分子的。但如果以核苷酸和RNA等复杂有机分子作为起始,以Harvard Medical School的诺奖得主Jack Szostak为代表的研究者做了大量的研究探索,不少成果还颇为津津乐道。比如,Jack Szostak和他的博后Katarzyna Adamala 就发现,RNA分子可以在脂质小泡或者淤泥表面依靠柠檬酸的保护实现非酶促反应(non-enzymatic)的模板依赖性扩增,简单来说就是不需要酶催化就可以实现RNA的复制。
但即便如此,如何从简单无机物演化出复杂、具有组织规律的有机分子簇,现在还是未知的。这个问题涉及的恐怕不只是有机化学规律,因为化学反应总是会向熵增、吉布斯自由能减小的方向发展,而生命起源过程显然是熵减、吉布斯自由能增加的。究其原因,就是经典的有机反应通常是封闭的热力学体系,而生命过程则是有能量输入的开放体系(比如ATP供给)。因此,非线性动力学和非平衡态统计的规律在此过程中可能扮演着至关重要的角色,而后二者正是目前人类科学研究的前沿边界,尚待更多研究成果。

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第1个回答  2017-11-23

米勒模拟实验(Miller–Urey experiment)一种模拟在原始地球还原性大气中进行雷鸣闪电能产生有机物(特别是氨基酸),以论证生命起源的化学进化过程的实验。1953年由美国芝加哥大学研究生米勒(S.L.Miller)在其导师尤利(H.C.Urey)指导下完成。
这个实验说明在自然条件(电闪雷鸣、火山高温、紫外线等)的作用下,无机物确实可以生成有机物。
不过这中间有个问题,你生成了一大堆有机物,也不一定就能启动自我复制的链条吧。
直到后来科学家发现了可以自我催化的RNA,这才是关键,催化剂对有机合成有多重要我就不多说了。有了催化剂,才能摆脱电闪雷鸣等复杂反应条件,在温和的环境中进行。
那RNA能否催化自己复制自己呢?如果找到了的话,就算是搞清了生命起源。

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第2个回答  2017-11-23

目前已知,携带遗传信息 + 具有酶催化功能 + 具备自我复制能力 的分子是一类RNA,并因而催生了生命起源的RNA world学说。
单个RNA碱基的起源,可以阅读这篇专栏文章。
生命起源新证据:用简单气体创造RNA碱基
部分核酶具有自我复制功能,参加这两篇文献:
A self-replicating ligase ribozyme以及Highly Efficient Self-Replicating RNA Enzymes
但中间还有许多黑箱子,比如::RNA碱基当初如何与核糖、磷酸基团那么刚好地组合到一起?多聚RNA链怎么产生?这些都是破解生命起源奥秘不可回避的问题。
至于是巧合还是必然,这点无法验证:没有人可以创造出和原始地球一模一样的环境,并在同等的时间尺度下,去重复生命起源的实验。(除非,实验的目的并不是回答地球生命起源的问题,而是诸如“能否人工设计出自我复制的分子”等。)
不过很多人暂时更倾向于巧合吧。

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