赵泠，遗迹是曾经讴歌繁荣的生命留下的缺页的梦。 阅读原文 目前看来，地球生物起源于有少量淡水、经常干涸的陆地。海水和淡水单独拿出来都不适合生命起源。 实验显示，地球生物的自然起源依赖的化学物质的形成需要来自太阳的紫外线辐射，其所处的水环境必须在一些关键步骤中变得高度浓缩甚至完全干燥。 这意味着如果你相信地球生物是自然起源的，那么起源的过程不可能全都发生在水体里，无论咸水淡水。 分子钟显示地球生物的起源可能早于地球上海洋的形成。 二十世纪初，苏联生物化学家 Alexander Oparin 和英国遗传学家 J. B. S. Haldane 分别提出“原始汤”假说，认为早期地球的海水里的碳基化学物质互相反应，形成蛋白质、核酸等“生命的基础”。他们先入为主地认定“在地球生物诞生的时候，地球上存在海洋”。 1953 年，Stanley Miller 在模拟远古地球大气的气体中放电，发现产生了少量的氨基酸等有机物。但他模拟所用气体的氢气含量高于后来研究显示的。 蛋白质和核酸并不能在水中长期稳定地存在。细胞质是一团胶体，性质与海水截然不同，更不是淡水。细胞生物自组织起来的环境需要水且水不能太多——陆地比海洋更适合[1]。 Sutherland 等成功地从磷酸盐和四种简单的碳基化学物质开始、在模拟远古地球的环境里造出两种核酸。反应过程中，化学物质高度浓缩地溶解在水中，一些步骤需要紫外线辐射，显然无法发生在海洋里——暴露在太阳紫外线辐射下的水坑等小规模水体才能满足要求。 那之后，他们略微改变反应条件，产生了蛋白质和脂质的前体。 2019 年，Carell 团队搞出了能在远古地球的环境条件及简单的无机底物作用下同时产生四种 RNA 核苷酸的过程。该过程不需要复杂的分离和纯化，可以产生关键的生命组分，但需要干湿交替： 相比之下，化学家尚未在模拟海水的条件下合成这些分子。大量的水和远比钾多的钠不适合进行上面这些反应。 Moran Frenkel-Pinter 等证明，氨基酸在没有水的条件下可以自组织成链，地球生物使用的蛋白氨基酸比非蛋白氨基酸更容易发生这种反应。这可以帮助解答为何地球生物使用这些氨基酸来组成蛋白质。 2018 年，分子钟显示地球生物的起源可能早于地球上海洋的形成。 在目前的理论下，地球似乎是在 45.4 亿年前形成的，冥古宙由此开始。 在 45.2 亿年前，地球似乎与体积约等于火星的天体“忒伊亚”发生碰撞，飞溅出的物质有一部分形成了月球，地球从炽热的岩浆球状态逐渐冷却固化（计算表明需时 1 亿年）。 44.1 亿年前，地球上可能出现了原始海洋。这一时期的地质活动估计相当剧烈，火山喷发遍布地面、熔岩四处流动。 在 41 亿年前到 38 亿年前，地球可能受到了大量小行星与彗星的撞击。根据同时期的月球撞击坑推算[2]，地球当时形成了 22000 个或更多的直径大于 20 千米的撞击坑、约 40 个直径约 1000 千米的撞击盆地、几个直径约 5000 千米的撞击盆地，地形平均每 100 年就受到显著破坏。 冥古宙在 38 亿年前结束，内太阳系不再有大规模撞击事件。 也有研究认为上述阶段的撞击规模要小一个甚至几个数量级。 21 世纪初，学者一般估计现存生物的最后共同祖先（LUCA）生活在距今 35 亿年前~38 亿年前，而我们发现的直接的古生物化石证据已经老到了 34.8 亿年前[3]。 2017 年，科学家在加拿大魁北克的岩石中发现了 37.7 亿年前~42.8 亿年前的筒状微小纤维构造，可能是远古海底热泉喷口处生物的活动痕迹[4]。 2018 年，有研究根据分子钟将最后共同祖先生活的年代设置到了 45 亿年前[5]——这意味着 LUCA 可能在地球形成后 4 千万年时地狱般的环境里就自然形成了，比海洋的形成早九千万年。 地球生物的太空起源说仍然是学术界经常谈论的话题，人们实际上发现一些陨石可以带来大量的氨基酸等有机物，并在撞击时产生一个灼热的坑，该坑的任意边缘与较浅水域相接或当地有降水就可以在坑里灌上少许的水。 研究人员从当地时间 1969 年 9 月 28 日坠落在澳大利亚的默奇森陨石中找到了 74 种氨基酸，有些取代基有 9 个碳原子，还有二羧基、二氨基等不同的官能团[6]。2020 年 1 月发表的一项研究估计该陨石夹带的碳化硅颗粒有 70 亿年的历史[7]。 来源：阿贡国家实验室 科学家对在南极发现的陨石进行的更多研究显示，富含碳的陨石坠落时的高温可能驱动化学反应产生大量的氨基酸。 2022 年，实验显示，水溶液中的酮酸、氰化物、氨、二氧化碳可进行化学反应，产生乳清酸盐和氨基酸。乳清酸是核苷酸的前体。这种反应可以在原始地球的条件下进行，而且需要的水量很少。 Prebiotic synthesis of α-amino acids and orotate from α-ketoacids potentiates transition to extant metabolic pathways by Sunil Pulletikurti, Mahipal Yadav, Greg Springsteen and Ramanarayanan Krishnamurthy, 28 July 2022, Nature Chemistry. DOI: 10.1038/s41557-022-00999-w 此外，地球生物不必都是在同一个时代起源的，现代地球的水域、地下仍然可能在进行有机大分子的自我制造，只是这个过程本就极度缓慢、难以和现代生物制造的有机大分子区分、很容易和现代生物的身体结合到一起去（例如被细菌摄入体内）。 题目里的海缸搞那些步骤并不是因为这和生命起源有什么相似之处，而是缸的体积限制摆在那，即使小心处理还是可能养死你想要养的动物。如果你的缸很大或者你不在意养死点什么，那没必要如此操作。 “探索太阳系寻找新家园和外星生命的重要指标也是看那些星体上是否存在液态水”是这么回事： 有液态水，有可能支持我们熟悉的地球型生物圈，可以进一步研究；没有液态水也不等于就没有生命。 对于木卫二之类被冰壳覆盖的天体，冰壳下部的水很可能是被放射性衰变热、星体形成的余热、其他天体的引力造成的形变与摩擦放热等融化的状态。 即使表层找不到水，也不代表那天体内部没有水。火星地下就可能还有不少的水。 在近未来，人类没必要大规模移民到其他天体上。要送科考队上去住的话，有固态水就足以利用了。 你可以按替代生物化学去找水之外的疑似生物标志，只不过目前还没发现哪个星体有大量的氟化硅酮什么的。 阅读原文
