什么是生命?

到底是什么将我们与非生命体区分开的呢?答案就是细胞,我们已知的生命基本构成单位。单个的细胞是非常微小的——最小的直径只有1毫米的1/1000000。但是细胞又是已知的最复杂的结构之一。有些细胞可以独立构成生物体,而其他的则在更加复杂的多细胞生物体中发挥着独特的作用。在人体内,可能有多达37万亿个细胞。细胞有一种能力,可以从周围的环境中吸收广泛的养料,并在体内改变其化学性质,创造出更为复杂的化合物。正是这种能力,使它们能够通过一次又一次的分裂来修复损伤和再生。
对于细胞的结构和功能来说,四类化学物质是必不可少的。第一类是核酸(DNA和RNA),对遗传信息进行编码,并执行嵌入在该代码中的指令。第二类物质由蛋白质组成,部分用于构成组织,所有这些复杂的物质都是由一些相对简单的分子组成的,其中最常见的是水分子和碳原子。水为许多化学反应提供了氧和氢。另外,活的细胞中大约2/3的组成部分是液态水,水还负责溶解和运输更复杂的化合物。碳原子能够将其他元素结合起来,创造出各种各样巨大的有机化合物,其中许多都溶于水。

生命从哪里来?

简单的微粒,比如水分子和碳原子,是怎样合成那些构成更高级别生命的化合物的呢?早期地球的大气中,包含了火山喷发过程中排放的气体,如水蒸气(H2O)、氮气(N2)、二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)。当这些气体冷却后,氢和氮结合形成氨(NH3),而一氧化碳和二氧化碳会促生甲烷(CH4)。在紫外线下(来自太阳的照射),氨和电火花(比如一道闪电),再加上甲烷、水和二氧化碳就可以合成简单的氨基酸,如果再遇上热量,这些分子就能够链接起来形成蛋白质。类似的反应可能会导致DNA组织结构的产生。此外,一些证据表明,来自天外的陨石不仅存在着DNA组织,还可能会带来氨基酸。
当地球冷却时,大气中的水蒸气凝结形成了早期的海洋,许多不同的矿物质和气体被溶解在水中。很有可能,在大约40亿年前的这锅巨大的化学汤剂中,第一个能够自我复制的分子——如DNA——已经出现了。

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