关于生命起源的主流理论遇到阻碍。迫使科学家关注被摒弃的旧理论

地球上最早出现的生物是科学家们探索其他星球生命可能性时尚未解开的一大谜题。过去十年来，主流理论认为最早的原始生物起源于深海的碱性热液喷口。如今，加拿大卡尔加里大学的本杰明·图托洛（Benjamin Tutolo）在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表的一篇新论文对这一假设提出了挑战。

旧的观点背后有着充分的理论依据。例如，大西洋海底著名的“失落之城”热液喷口等热液喷口的高温环境，对于有机分子聚集形成至关重要的生物分子至关重要，而没有这些生物分子，生命就无法存在。硫化物是硫的还原态，用于构建细胞膜，人们也认为这些深海环境中富含硫化物。这里似乎是无生命物质转化为第一个活细胞的理想场所。

但图托洛认为，这些热液喷口不会发生所需的合成反应，因为环境只有在冷却后才会变成碱性。此外，古代海洋热液喷口中还原态硫的含量可能非常稀少。在生物组成单元再次分解之前，没有足够的时间让生命形成所需的化学反应发生。

这篇新论文并没有完全否定热液喷口理论，但它表明，科学家们最推崇的地球生命起源假说可能存在严重问题。这也促使一些研究人员重新审视过去提出的其他假说——这些假说大多已被摒弃。

起源故事

最常见的理论是达尔文的“小暖池”理论，根据一种较新的解释，该理论认为生命起源于地表热液池，例如黄石国家公园的温泉。加州大学圣克鲁兹分校的大卫·迪默是这一观点的主要支持者之一。

在这种情况下，维持生命所必需的生物分子将在淡水而非海水中聚集。照射到地球表面的紫外线辐射将在合成某些较大的有机分子（例如氨基酸）的过程中发挥至关重要的作用。如果这片温暖的池塘偶尔会因蒸发而部分干涸，那就更好了——剩余的有机分子混合物浓度会更高，从而促进化学反应。

潮滩也具有同样的潜在优势。潮汐的持续循环——在40亿年前，当月球距离地球更近时，潮汐强度会更大——会在泥泞的环境中交替产生干湿交替的时期。根据“生命脉冲”假说，这种循环被认为是生命起源的先决条件，该假说认为循环有助于关键生物分子的同步化。

有机物富集不仅发生在温泉和潮滩，也发生在北极等寒冷水域环境中。理论上，存在于冰晶间微小缝隙中的水可以作为生物分子的孵化场所。

杜伊斯堡-埃森大学的乌尔里希·施赖伯提出了另一个关于生命起源的有趣提议，他认为富含超临界二氧化碳的构造断裂带，如格兰德河裂谷，可能为生命的起源提供了合适的场所。

到目前为止，所有这些假设都认为我们周围所见的生命起源于地球。如果并非如此呢？“泛生论”假说认为生命可能来自其他地方。很难想象任何形式的细胞生命能够在穿越星际空间的漫长旅程中幸存下来，尤其是在恶劣环境下。但如果它被包裹在岩石中呢？火星陨石ALH 84001在20世纪90年代引起了轰动，当时科学家声称在其中发现了化石。这颗陨石在从火星到地球的1000万年旅程中，温度从未超过40℃ 。

如果地球上的第一批生命确实来自其他星球，那么火星很可能是其起源地。在地球出现宜居环境之前，火星上就已经存在了这样的环境。大约45亿年前，地球曾与一颗行星大小的天体相撞，这次撞击几乎摧毁了地球表面的所有生命，并形成了我们巨大的月球。岩石从一个星球转移到另一个星球比从地球转移到火星更容易，原因很简单，火星的引力较弱。小行星撞击火星后产生的岩石会优先飞向太阳系中心，也就是地球的方向，因为地球相对浓厚的大气层会在一定程度上缓冲撞击。我们有证据证明这种情况确实存在：科学家们已经从火星上回收了100多块陨石，但至今还没有从金星上回收任何已知的陨石。

关于生命起源，或许最具推测性的理论是“定向泛生论”，它认为某些高度进化的外星物种有意将生命播撒到地球上。这一观点是由DNA的共同发现者弗朗西斯·克里克和莱斯利·奥格尔在50多年前提出的。这是一个引人入胜的想法，当然也不能完全排除。但它并没有告诉我们生命是如何产生的——只是表明生命可能并非起源于地球。

宇宙中生命有多普遍？

地球上生命的起源需要三件事同时发生。在极短的时间内，在相对狭小的空间里，最初的生物体需要做到以下三点：(1) 形成细胞膜；(2) 构建蛋白质或类似的生物分子，为新陈代谢提供能量；(3) 利用核酸（如RNA或DNA）将信息从一代传递到下一代。如果只实现了其中一两项，整个系统就会迅速崩溃。三件事同时发生似乎极其不可能。然而，我们却依然存在，不是吗？所以，一定有办法。

如果我们知道答案，就能更好地确定其他寻找生命的地方。如果生命起源于深海热液喷口，我们应该重点关注像木卫二欧罗巴或土卫二恩克拉多斯这样的海洋世界。如果生命诞生于潮间带，我们或许就不必费心寻找这些冰冷的卫星了。在这种情况下，火星甚至可能被排除在外，因为它的两颗小卫星火卫一和火卫二太小，无法产生强烈的潮汐。生命也可能起源于不同的环境，利用不同的化学途径。

因此，天体生物学——这门研究宇宙生命体的科学——由于我们对自身世界如何跨越从非生命到生命的门槛知之甚少而受到极大限制。我们知道一些有利于有机分子聚集和相互作用的条件，也能推测早期地球上可能发生的一些化学反应。但目前我们所能做的也就仅限于此了。我们不知道最初的细胞具有怎样的新陈代谢，也不知道它们最初出现在哪里。而弄清这些问题，将是估算宇宙中生命普遍程度的最重要一步。