了解生命历史。认识生命本质,探索生活真谛。大家好,我是小二,今天我们继续来聊一聊生命起源的故事。 推动演化齿轮的RNA 上回我们说到,在海底“黑烟囱”的冰火夹缝中,硫化物、二氧化碳和水在某些金属的催化下生成了有机物,但是这并不足以对抗熵增,生命需要进行化学反应,而某些化学反应需要能量来源。这些能量同样也得益于“黑烟囱”的馈赠,火山喷发出来的物质往往带有强烈的碱性,而深海的海水往往呈酸性,剧烈的酸碱中和反应会释放大量的能量,而“黑烟囱”疏松的岩壁就像三峡大坝一样,把这股能量洪流变得温润。 生命活动需要能量实际上这一过程是“质子的化学渗透”,它不仅带来了有机物更带来了有机物代谢所需要的能量,因此岩石细胞具有了抵抗熵增的能力。直到现在,在我们“先进”的细胞中,有机物代谢的核心化学反应“三羧酸循环”所依赖的能量形式,仍然是类似于“黑烟囱”岩壁中温润的酸碱中和反应。 三羧酸循环示意图然而有了物质和能量基础,岩石细胞也不算是真正的生命。还记得生物课本上对生命的定义吗?其中很重要的一条就是繁殖,而繁殖需要传递生命体的遗传信息,遗传信息又需要物质载体。就在所有的岩石细胞都在漫无目的地制造着各种有机物时,有那么一些岩石细胞奇迹般的合成出了RNA,现在肆虐全球的新冠病毒就是一种RNA病毒,RNA就是它的遗传物质。虽然人们痛恨RNA病毒,但是最初的生命也正是靠着RNA推动了演化的齿轮。 某种RNA病毒RNA与岩石细胞们之前合成的那些有机物不一样,它能够利用其它物质来合成自身,这就是最早的遗传,一变二,二变四,四变八……这种指数大爆炸式的复制使得岩石细胞终于拥有了生命!接下来就是“繁殖”,事实上直到现在地球上除了人类之外的生物,一生中最重要的事情就是繁殖后代,留下自己的遗传物质。RNA也展现出了生命的贪婪,它们迅速扩散到其它岩石细胞中,掠夺各种物质来合成自身。众所周知,RNA病毒极不稳定,很容易变异,因为这些RNA在复制自己的时候容易出现一些错误,岩石细胞中的RNA复制错误便是最早的变异。这些变异造就了各种各样的RNA,进而催化出了更多种类的有机物,这些有机物中化学稳定性更好地DNA取代了RNA变成了遗传信息的主要载体,而催化作用更好的蛋白质主要负责生化反应的催化,RNA则对生命活动的各个重要环节提纲挈领。从此生命活动的基础框架——中心法则基本被奠定。 DNA、RNA和蛋白质在中心法则中的作用但此时就算生命已经诞生,甚至基本掌握了中心法则的主要部分,但是它们仍然被困在“黑烟囱”的岩石孔隙中,一旦“黑烟囱”停止喷发或者因为海地地震等因素这些耸立的“生命基石”就会变成生命演化的坟墓。何况这些岩石细胞中还有现在所有地球生物的共同祖先“LUCA”,她老人家要是玩完了,那就没有我们现在什么事儿了呀!不过正如《侏罗纪公园》系列中马尔科姆博士所说“生命总会找到出路”,岩石细胞既然能合成RNA、DNA和蛋白质等大分子,那再“驯服”脂质分子也不在话下! 某种脂质脂质不溶于水,又能很好的贴合在岩石孔隙的内壁上,至少有两种LUCA的后代各自合成出了某种脂质,并把内部物质封闭在脂质中,使其成为了自己的细胞外膜,这层外膜也能像“黑烟囱”岩壁孔隙一样把那些剧烈的酸碱中和反应变得温润可控。于是乎我们的细胞便有了现在的“磷脂双分子层”,而那些古老的LUCA的后代,也凭借着脂质外膜挣脱了“黑烟囱”的束缚,成为了一个个自由的细胞。 细胞膜结构示意图还记得央视科教频道《自然传奇》节目开头和结尾那句“每一个生命都是一个不朽的传奇,每一个传奇背后都有一个精彩的故事”,这句话放在生命起源之初的LUCA和其它原始生命身上就显得更加“传奇和精彩”。生命起源的故事讲到这里就结束了,感谢大家的阅读,喜欢的小伙伴们记得点赞、收藏,转发支持一下小编呀 |