地球生命进化图谱
地球上的生命是如何诞生的，这是科学家面临的最大谜团之一。多年来，科学家们一直在研究地球生命的起源，提出了许多假说，包括“原始汤”的起源、海底热液的起源、粘土的起源等。其中有一种假说认为，构成地球生命的一些简单有机分子是彗星带来的。
最近，欧洲“罗塞塔”彗星探测器为这一假说提供了新的支持证据。它发现“丘留莫夫-格拉西缅科”彗星含有氨基酸等物质，这些物质被认为是生命形成的基石。
彗星给地球带来生命？
"生命的起源是第一个细胞产生的过程."中科院南京地质古生物研究所现代古生物与地层学国家重点实验室主任袁训来告诉科技日报记者，生命的第一步是从无机分子变成简单的有机分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶等。第二步是由有机小分子合成有机大分子，如蛋白质、脂肪，以及DNA、RNA等遗传物质。第三步也是最困难的一步是，即使产生了自我复制的DNA和RNA，也会在这些遗传物质的控制下产生蛋白质。第四步，要有生物膜包裹这些物质。这种生物膜可以选择性渗透，放入有用的物质，排出无用的代谢废物。
光有这些“零件”是不够的，还需要一个偶然的机会，将它们整合到一个合适的液态水环境(0-100℃)中，形成一个细胞。“可想而知这个细胞形成的几率有多小，甚至比中彩票的几率还要小一千万倍。而且这个从无机分子到原始细胞的过程，在地球早期至少需要两三亿年才能完成。”袁勋说。
因此，有人认为一些最早的有机分子可能是彗星撞击地球带来的。而不是地球上自然发生的。天文学家正在收集证据，以证明生命可能起源于银河系的其他地方。然后，大约在38-40亿年前，坠落地球的彗星给地球带来了最初的“生命基石”。这些物质在地球原始环境中相互作用，最终产生了生命。这个假设被称为“胚胎学”，科学家已经找到了一些支持胚胎学的证据。
在新一期美国《科学进展》杂志上，来自欧洲航天局等机构的研究人员报告说，罗塞塔彗星探测器在丘留莫夫-格拉西缅科彗星周围的稀薄气体中发现了甘氨酸和磷。甘氨酸是一种氨基酸，在生命中起着重要的作用，被认为是“生命的基石”。磷也广泛存在于脱氧核糖核酸(DNA)和细胞膜中，起着重要的生理作用。
2015年10月，科学家在洛夫乔伊彗星上探测到了生命所必需的两种复杂有机分子——酒精乙醇和简单的糖乙醇醛，为地球生命起源带来了新的线索。此前，科学家已经在彗星67P/丘留莫夫-格拉西曼科上发现了多种有机分子。
“完全有可能是彗星给地球带来了生命起源所需的基本物质。”中国国家天文台原研究员李晶指出，与地球上频繁的地质变化不同，彗星内部变化较少，温度较低，因此就像一个在Tai 空中飞行的“冰箱”，适合保存最原始的生命物质。当这些彗星撞击地球时，它们也将生物带到了地球。
但同时他也强调，虽然地球上的生命可能来自外太空空，但也不能排除生命本身就是在地球上形成的。
生命诞生于“原汤”？
关于地球生命起源的一个最主流的观点是，生命诞生于“原始汤”。科学家认为，大约40亿年前，地球海洋中出现了有机分子的“原始汤”。这些有机分子是闪电等能源与原始大气中的甲烷、氨和氢发生化学反应而形成的。地球上所有的生物都起源于同一个个体，一个漂浮在38亿到40亿年前的原汤中的简单细胞。它有最基本的细胞结构，是最基本的生物之一。
20世纪50年代初，美国科学家米勒让电火花穿过一种类似原始大气的混合气体。结果，混合气体中甲烷中15%的碳被转移，形成水溶性有机小分子，包括四种氨基酸、氰化氢和甲醛。这些都是构成生命的一些基本物质，氨基酸是蛋白质的组成成分，蛋白质是生命不可或缺的有机物质。甲醛分子可以产生一种构成RNA的核糖，RNA是决定生物体内蛋白质性质的物质；氰化氢还可以进一步结合成腺嘌呤，腺嘌呤是生物体内遗传物质DNA的成分。这个实验表明，生命确实可以通过原汤中简单的化学反应产生。
最早的有机小分子在地球原始海洋的原始汤中产生后，经过长期的积累和相互作用，在适宜的条件下形成了有机高分子物质——原始蛋白质分子和核酸分子。它们是构成生物体的最重要的物质。有机聚合物在海洋中越积越多，相互作用，凝结成液滴，形成独立的多分子系统，漂浮在水面上，然后进化成具有原始代谢和繁殖的原始生命。
然而，怀疑论者认为，依靠原始的汤理论，我们无法产生持续的能量使反应继续，没有能量生命就无法存在。进化生物学家威廉·马丁(william martin)说，“作为生命起源的主流假说，原汤理论在生物能和热力学上存在缺陷，因为依靠这一理论，它无法产生生命所需的能量。”
深海热液是生命的摇篮？
除了生命诞生于有机化合物“汤”的理论，另一种假设——海底热液喷口是生命的摇篮——近年来也逐渐引起人们的关注。
随着对海底热液喷口及其生态系统研究的深入，科学家发现深海热液环境与早期地球环境非常相似。海洋最初形成时，海底广泛而强烈的热液活动导致地球内部热量散失，产生大量还原性金属元素和气体。因此，当时海洋处于强还原环境，富含铁、铜、锌、铅、锰等还原性金属离子和甲烷、氢气、硫化氢等气体。海水温度保持在70℃-100℃。由于光合作用尚未出现，大气中几乎没有氧气，二氧化碳的含量很高，所以海洋是酸性的。科学家们怀疑，正是在早期海底的热液喷口周围，生命开始悄然萌芽。
袁训来说，海底热液喷口有稳定的液态水环境和化学梯度，有利于有机小分子向有机大分子的化学反应。另外，热液喷口附近有丰富的金属矿物，有机化学反应需要催化剂，而这些金属矿物是非常好的催化剂，所以海底热液喷口有利于原始生命的形成。
此外，科学家根据“分子进化钟”的基因测序，勾勒出地球上所有生物的“生命进化树”。他们发现，位于“进化树”根部的微生物代表了地球上所有生物的“共同祖先”，它们大多是从海底热液环境中分离出来的嗜热古菌。它们的平均最适生长温度超过80℃，可以利用热液喷口周围环境中各种无机化学反应释放的能量维持自身的生命活动，从而支撑整个生态系统的繁荣。这些微生物能够完全适应古海洋的恶劣环境条件，这是生命起源于海底热液喷口的核心证据。
粘土是地球生命的起源？
在中国古代传说中，女娲用泥土造人的故事可能是真的——地球上所有的生命都可能来自泥土。
2013年，科学家在《科学报告》(Science Report)中报告称，粘土(地面上矿物化合物的初始形态)相当于微小分子和化学物质的培养实验室，“像海绵一样被粘土吸附”。“我们认为，在早期地质历史中，粘土水凝胶在生物分子和生化反应中发挥了限制作用。”美国康奈尔大学加州学院纳米科学教授罗丹(Rodin)表示，粘土水凝胶可以更好地保护其中发生的化学过程不被可能拆除DNA和其他生物分子的核酸酶破坏。在接下来的几十亿年里，禁锢在这些空中的化学物质发生了非常复杂的反应，形成了蛋白质、DNA，最后形成了促进活细胞正常运转的机制。
为了进一步验证这一想法，罗丹的研究小组演示了粘土水凝胶中蛋白质的合成。他们事先使用合成水凝胶作为蛋白质产品的“无细胞”培养基，然后在海绵材料中填充DNA、氨基酸、适当的酶和一些少量的蜂窝机械，这样DNA就可以编码成蛋白质。
为什么解密原始生命的诞生如此困难？
科学家研究人类、动物和植物的起源相对容易。为什么破译原始生命的诞生如此困难？
袁勋认为，这是因为地球上有大量关于这些物种的化石证据，通过构建生命树可以推测这些物种的起源过程。然而原始生命起源于38亿年前。在随后的38亿年里，地球发生了巨大的变化，许多岩石风化、沉积、变质。几乎不可能找到第一个细胞形成的化石记录。
因此，为了破译原始生命的诞生，欧洲空跨机构、美国国家航空航天局空等机构都将目光投向了Waitai 空。因为火星、月球和其他行星没有经历像地球那样复杂的水风化作用，所以它们可能仍然保持着类似于地球早期生命起源的环境。研究这些行星的环境可能有助于我们了解地球早期的环境信息。此外，如果能在这些行星上找到原始细胞的化石证据，将更有助于解开地球生命起源的秘密。
