“我們從何而來？我們?cè)谟钪嬷惺欠窆陋?dú)？”這是人類長(zhǎng)期以來反復(fù)追問的基本問題?？茖W(xué)家主要從兩個(gè)方面進(jìn)行研究：一方面，在實(shí)驗(yàn)室中模擬原始地球的條件，探究非生命的化學(xué)物質(zhì)如何通過反應(yīng)，逐步形成生命的基本構(gòu)件；另一方面，通過天文觀測(cè)，在太陽(yáng)系及更遙遠(yuǎn)的行星上尋找生命存在的痕跡。這兩條路徑看似不同，目標(biāo)卻高度一致：理解生命究竟是偶然的奇跡，還是自然規(guī)律演化的必然產(chǎn)物。

生命起源的實(shí)驗(yàn)研究始于“原始湯假說”。這個(gè)“湯”就是我們經(jīng)常說的“喝湯”的“湯”。這個(gè)假說是在20世紀(jì)初，由科學(xué)家奧巴林和霍爾丹提出的。假說的內(nèi)容是，早期地球的大氣和海洋中富含簡(jiǎn)單氣體，在閃電等能量的激發(fā)下可以合成有機(jī)分子。而所謂的“原始湯”，就是指孕育出有機(jī)分子的海水。1953年，科學(xué)家米勒與其導(dǎo)師尤里進(jìn)行了一項(xiàng)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。他們模擬了充滿甲烷、氨氣和氫氣的原始大氣，并進(jìn)行火花放電以模擬閃電，成功合成了氨基酸，這是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位。這一成果首次有力證明了在無(wú)生命條件下，有機(jī)分子可以自發(fā)產(chǎn)生，在科學(xué)界引起了巨大反響。

隨后的幾十年間，研究者們受到了極大的鼓舞，他們繼續(xù)模擬紫外線照射、火山噴發(fā)等早期地球可能存在的條件，又成功合成了DNA和RNA的基本組成成分核酸堿基及其他更復(fù)雜的有機(jī)物。這進(jìn)一步表明，生命必需的“構(gòu)件”自發(fā)形成是可能的。然而，僅有這些基本構(gòu)件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。如何將這些構(gòu)件組裝成能夠自我復(fù)制、進(jìn)行新陳代謝的生命體，才是最為關(guān)鍵的步驟。此時(shí)，科學(xué)界提出了一個(gè)極具影響力的解釋——“RNA世界”假說。該假說認(rèn)為，在DNA和蛋白質(zhì)廣泛出現(xiàn)之前，RNA這種分子可能扮演了核心角色。它既能像DNA一樣儲(chǔ)存遺傳信息，又能像某些蛋白質(zhì)酶一樣催化化學(xué)反應(yīng)。

上世紀(jì)80年代，科學(xué)家切赫和奧爾特曼相繼發(fā)現(xiàn)RNA確實(shí)具有催化化學(xué)反應(yīng)的能力。這種具有酶活性的RNA被稱為“核酶”。這一發(fā)現(xiàn)為“RNA世界”假說提供了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。相較于DNA負(fù)責(zé)信息存儲(chǔ)、蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)催化反應(yīng)這種相互依賴的關(guān)系，RNA的這種“雙重身份”可能打破了“先有雞還是先有蛋”的困境，成為生命最初的驅(qū)動(dòng)力。

近年來的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步使“RNA世界”假說更具說服力。例如，英國(guó)化學(xué)家薩瑟蘭的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在模擬原始地球環(huán)境中，可以逐步合成RNA所需的核苷酸。更值得注意的是，某些反應(yīng)在生成核苷酸的同時(shí)，還能伴隨產(chǎn)生氨基酸和脂肪酸等生命構(gòu)件，形成了一個(gè)統(tǒng)一的“化學(xué)網(wǎng)絡(luò)”。這意味著RNA的誕生可能是在原始地球環(huán)境中，多種化學(xué)反應(yīng)協(xié)同作用的自然結(jié)果。

除了“RNA世界”這一假說外，科學(xué)界還存在其他觀點(diǎn)，對(duì)“RNA世界”形成了很好的補(bǔ)充。比如，“代謝優(yōu)先”假說。這個(gè)假說主張，生命最初可能并非始于遺傳物質(zhì)，而是先形成了一套能夠進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的代謝循環(huán)，畢竟沒有能量遺傳機(jī)制是無(wú)法進(jìn)行的。該假說推測(cè)，在深海熱泉等環(huán)境中，某些金屬礦物能夠催化簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)，形成原始的能量供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，之后才逐漸發(fā)展出遺傳機(jī)制。再比如，“膜優(yōu)先假說”。這個(gè)假說強(qiáng)調(diào)隔離系統(tǒng)的重要性。它認(rèn)為，生命必須從一個(gè)與外界隔離的微系統(tǒng)起步。例如，某些脂肪酸分子在水中能自發(fā)組裝成微小的膜泡，這可視為原始細(xì)胞膜的雛形?，F(xiàn)代實(shí)驗(yàn)也表明，這類膜泡不僅能包裹RNA的反應(yīng)體系，還能從外界吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，甚至進(jìn)行分裂，初步具備了早期細(xì)胞的基本功能。

總體而言，科學(xué)界日益形成的共識(shí)是：生命的起源并非單一路徑，而是多種化學(xué)過程協(xié)同演化的結(jié)果。我們可以用一句話概括，在某個(gè)溫暖濕潤(rùn)的小池塘里，各種分子與結(jié)構(gòu)偶然相遇、融合，在能量的驅(qū)動(dòng)下，逐步演化出能夠自我復(fù)制、自我維持乃至自我演化的生命系統(tǒng)。