正如那句名言所说,“因为血就是生命!” 它贯穿所有的生物。更重要的是,它通过身体携带重要的营养物质和氧气。但对所有动物来说都是这样吗,有没有没有血的动物?令人惊讶的是!有些生物没有一滴这种赋予生命的液体。
无血动物名录

海蜇
科学名称:Aurelia Aurita
动物群: 无脊椎动物
饮食: 食肉动物
这些奇怪的生物出现在六亿年前的海中。它们是地球上最早的动物之一。由于它们主要由水构成(98%),水母无法抵抗海流。它们是没有骨头、血液、大脑或毒牙的生物。
水母有许多有毒的触须,是海洋的捕食者。尽管它们看起来软弱无害,但它们可以使用毒药杀死猎物。捕猎时,水母静静地等待猎物。当猎物足够近时,水母会用有毒的触手攻击它。毒药使猎物麻痹,然后被吞噬。
水母有许多不同的形状、大小和颜色,它们总共有24 只眼睛!狮子的鬃毛是最大的水母,长达 120 英尺。最小的是伊鲁坎吉水母。它长到一厘米。有些物种甚至可以在黑暗中发光,而另一些则据说是不朽的!
有趣的事实: 水母每年叮咬大约 1.5 亿人!说完这句话,已经有近千人被蛰了!
海海绵
科学名称:Porifera
动物群: 无脊椎动物
饮食: Detritivores
海绵就像海洋的水下植物。但是,这些不流血的动物是周围最古老的原始多细胞生物之一。甚至在 6 亿年前,它们就是海洋的一部分!这些具有观赏性的生物不会四处走动。海海绵没有血液、肌肉或神经系统。他们也没有任何内脏。
海海绵可以大到 10 米,也可以小于几毫米。地球上最大的海绵种类是巨型桶。它存在于加勒比珊瑚礁中。
这些生物主要以微生物为食。他们每天过滤大量海水,从中挤出氧气和其他食物。它们也有各种迷人的形状。
有趣 的事实:平均海绵可以活到 200 年!
珊瑚息肉
科学名称: Anthozoa
动物群: 无脊椎动物
饮食: 食肉动物
这是我们名单上另一种没有血的迷人海洋动物。珊瑚虫看起来也像美丽的水下海洋植物。它们大多生活在海底。与海绵不同,珊瑚虫具有消化系统和神经系统。它们也有钙质骨骼,但没有血液。
它们是不可移动的掠食者。很讽刺,不是吗?即使它们不怎么移动,它们也会捕食任何甲壳类动物和鱼类。珊瑚虫利用它们的触须捕食其他小动物作为食物。
双重他们也可以进行光合作用。珊瑚细胞结构中的单细胞藻类执行此功能。藻类暴露在光线下时会产生营养物质,供珊瑚使用。因此它们表现出类似动物和植物的行为。
珊瑚虫也喜欢温暖的水域。死后,这些珊瑚虫形成了珊瑚礁的一部分。这些珊瑚礁是由数千年来珊瑚虫的骨骼形成的。它们是海洋的遗产结构。
雄伟的大堡礁是珊瑚海中世界上最大的珊瑚礁。它位于澳大利亚昆士兰海岸附近,是世界遗产。
有趣的事实: 珊瑚礁在风暴中充当屏障!
扁虫
科学名称:变形
动物群: 无脊椎动物
饮食: 肉食动物或草食动物
也许是名单上最可怕的生物,扁虫是内寄生虫。它们没有器官来寻找食物,因此它们生活在其他水下生物中以获取营养。就像其他寄生虫一样,它们穿过宿主的肠道并利用宿主摄入的食物中的营养。
顾名思义,扁虫的形状和长度都是扁平的。他们是雌雄同体;即,它们同时具有雄性和雌性生殖器官。因此,它们通过产卵或将自己分成两半来繁殖。
与名单上的所有其他生物一样,它们没有血液或循环系统。有些种类的扁虫甚至没有肠子。
此外,它们没有肛门开口。所以他们从嘴里吐出食物,但通过咽部摄入。涡虫是周围最大的扁虫种类。最小的是 Tremadotes,可以长到 0.04 英寸长。
有趣的事实: 扁虫的真实寿命是未知的,但是,在圈养中,扁虫可以活 65 到 140 天。
海葵
科学名称:猕猴桃
动物群: 无脊椎动物
饮食: 食肉动物
海葵也被称为“海中之花”,它们是独一无二的生物。海葵约有 1,000 种,它们的近亲是水母和珊瑚。
这些掠食性海洋动物大部分时间都呆在海底,依附在岩石上,等待下一顿饭在附近经过,它们是肉食性动物,主要以小鱼为食。
根据Nat Geo的说法,这些看起来像花朵的生物与小丑建立了联盟。也就是说,它们会让鱼生活在它们的触须内,从而保护它免受各种捕食者的伤害;作为回报,海葵会吃鱼的残羹剩饭。
海葵有一个原始的神经系统,没有血液或大脑的动物。它们的肌肉和神经也比其他动物简单得多。而且与其他刺胞动物不同,海葵没有自由游泳的生命阶段。
有趣的事实:海葵有克隆自己的能力!
九头蛇
科学名称:九头蛇
动物群: 无脊椎动物
饮食: 食肉动物
我们无血动物名单上的最后一个成员是九头蛇。它们的身体由一根约 1 英寸长的细管组成,然而,它能够高度收缩,尤其是在狩猎时。
九头蛇有一个简单的神经系统,它们没有可识别的大脑或肌肉。它们通常是久坐不动的动物,除了打猎时不经常移动。
有趣的事实:由于它们的再生能力,九头蛇是不朽的生物!
一:世界上最早的生物是什么
地球上最早的生物应当是名为蓝藻的类群,它们进化出能够进行光合作用的特性。它们在海底形成巨大薄层,有时也会形成被称作叠层石的层状堆积,它们属于最早的化石,能够追溯到大约35亿年前。在元古宙初期,地球上的生命仍局限于海洋之内。但由于藻类及部分细菌不断的光合作用,制造了大量的氧气,开始出现一些具有真正细胞核的真核生物,例如原始海绵和类水母生物。地球上最古老的生命遗迹被发现在格陵兰岛的古老岩石中,距今大约38.5亿年。我们无从知晓生命在地球上的最初形态,关于这个问题一直存在诸多观点和假设。一种可能是,最初的有机小分子或许出现在海底热泉附近,那里具有足够的热量以及合适的化学物质,能为生命进化提供必要的需求。
沼泽地区则有利于两栖动物生存,原水褐螈身长2.5米,擅长游泳,属于两栖石炭蜥类,是介于两栖动物与爬行动物的种类。该时期也进化出了最早的爬行动物——油页岩蜥(Petrolacosaurus),它体形矮小,外形与蜥蜴相似,常将卵产到远离水源的地方。到晚石炭纪时,还出现了小型合弓纲爬行动物蛇齿龙,体长2公尺到3.6公尺。
参考资料:百度百科-物种进化
古生物学家告诉我们,大约在 36 亿年前,第一个有生命的细胞产生。
生命的起源和细胞的起源的研究不仅有生物学的意义,而且有科学的宇宙观的意义。
生命的起源应当追溯到与生命有关的元素及化学分子的起源.因而,生命的起源过程应当从宇宙形成之初、通过所谓的“大爆炸”产生了碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成生命的主要元素谈起。
氨基酸相对于地球初始状态就算是生物了,地球初始状态有炭,有氧,有氮,有水,但没有生命,也就是没有活物,后来在适当的时候聚合,结合成了氨基酸基,也就有了生命。
打个比方,蒸馒头用的酵素,它也是生物的一类,因为它是活的,可生长的。
细胞 (英文名:cell)并没有统一的定义,比较普遍的提法是:细胞是生物体基本的结构和功能单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成,但病毒生命活动也必须在细胞中才能体现。
一般来说,细菌等绝大部分微生物以及原生动物由一个细胞组成,即单细胞生物,高等植物与高等动物则是多细胞生物。细胞可分为原核细胞、真核细胞两类,但也有人提出应分为三类,即把原属于原核细胞的古核细胞独立出来作为与之并列的一类。研究细胞的学科称为细胞生物学。
细胞体形极微,在显微镜下始能窥见,形状多种多样。主要由细胞核与细胞质构成,表面有细胞膜。高等植物细胞膜外有细胞壁,细胞质中常有质体,体内有叶绿体和液泡,还有线粒体。动物细胞无细胞壁,细胞质中常有中心体,而高等植物细胞中则无。细胞有运动、营养和繁殖等机能。
蓝藻是藻类生物,又叫蓝绿藻;大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣,因此又叫粘藻。在所有生物中,蓝藻是最简单、最原始的一种。
分为两纲:色球藻纲和藻殖段纲。
色球藻纲藻体为单细胞体或群体;藻殖段纲藻体为丝状体,有藻殖段。
蓝藻在地球上大约出现在距今35~33亿年前,已知蓝藻约2000种,中国已有记录的约900种。分布十分广泛,遍及世界各地,但大多数(约75%)淡水产,少数海产;有些蓝藻可生活在60~85℃的温泉中;有些种类和菌、苔藓、蕨类和裸子植物共生;有些还可穿入钙质岩石或介壳中(如穿钙藻类)或土壤深层中(如土壤蓝藻)。
蓝藻是单细胞生物,没有细胞核,但细胞中央含有核物质,通常呈颗粒状或网状,染色体和色素均匀的分布在细胞质中。该核物质没有核膜和核仁,但具有核的功能,故称其为原核。和细菌一样,蓝藻属于“原核生物”。它和具原核的细菌等一起,单立为原核生物界。
蓝藻不具叶绿体、线粒体、高尔基体、内质网和液泡等细胞器,含叶绿素a,无叶绿素b,含数种叶黄素和胡萝卜素,还含有藻胆素(是藻红素、藻蓝素和别藻蓝素的总称)。一般说,凡含叶绿素a和藻蓝素量较大的,细胞大多呈蓝绿色。同样,也有少数种类含有较多的藻红素,藻体多呈红色,如生于红海中的一种蓝藻,名叫红海束毛藻,由于它含的藻红素量多,藻体呈红色,而且繁殖的也快,故使海水也呈红色,红海便由此而得名。蓝藻虽无叶绿体,但在电镜下可见细胞质中有很多光合膜,叫类囊体,各种光合色素均附于其上,光合作用过程在此进行。
蓝藻的细胞壁和细菌的细胞壁的化学组成类似,主要为粘肽;贮藏的光合产物主要为蓝藻淀粉和蓝藻颗粒体等。细胞壁分内外两层,内层是纤维素的,少数人认为是果胶质和半纤维素的。外层是胶质衣鞘以果胶质为主,或有少量纤维素。内壁可继续向外分泌胶质增加到胶鞘中。有些种类的胶鞘很坚密拌可有层理,有些种类胶鞘很易水化,相邻细胞的胶鞘可互相溶和。胶鞘中可有棕、红、灰等非光合作用色素。
蓝藻的藻体有单细胞体的、群体的和丝状体的。最简单的是单细胞体。有些单细胞体由于细胞分裂后子细胞包埋在胶化的母细胞壁内而成为群体,如若反复分裂,群体中的细胞可以很多,较大的群体可以破裂成数个较小的群体。有些单细胞体由于附着生活,有了基部和顶部的极性分化,丝状体是由于细胞分裂按同一个分裂面反复分裂、子细胞相接而形成的。有些丝状体上的细胞都一样,有些丝状体上有异形胞的化;有的丝状体有伪枝或真分枝,有的丝状体的顶部细胞逐渐尖窄成为毛体,这也叫有极性的分化。丝状体也可以连成群体,包在公共的胶质衣鞘中,这是多细胞个体组成的群体。
蓝藻是最早的光合放氧生物,对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大的作用。有不少蓝藻(如鱼腥藻)可以直接固定大气中的氮,以提高土壤肥力,使作物增产。还有的蓝藻为人们的食品,如著名的发菜和普通念珠藻(地木耳)、螺旋藻等。
蓝藻是藻类生物,又叫蓝绿藻;大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣,因此又叫粘藻。在所有生物中,蓝藻是最简单、最原始的一种。
蓝藻,又名蓝绿藻(blue—green algae),是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a,但不含叶绿体(区别于真核生物的藻类)、能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物。
1. 蓝藻分布十分广泛,遍及世界各地,但大多数(约75%)淡水产,少数海产;有些蓝藻可生活在60~85℃的温泉中;有些种类和菌、苔藓、蕨类和裸子植物共生;有些还可穿入钙质岩石或介壳中(如穿钙藻类)或土壤深层中(如土壤蓝藻)。
2. 蓝藻的繁殖方式有两类,一为营养繁殖,包括细胞直接分裂(即裂殖)、群体破裂和丝状体产生藻殖段等几种方法,另一种为某些蓝藻可产生内生孢子或外生孢子等,以进行无性生殖。孢子无鞭毛。目前尚未发现蓝藻有真正的有性生殖。
大约在 36 亿年前,第一个有生命的细胞产生。
生命的起源和细胞的起源的研究不仅有生物学的意义,而且有科学的宇宙观的意义。细胞的起源包含三个方面;
①构成所有真核生物的真核细胞的起源;
②与生命的起源相伴随的原核细胞的起源;
③最新发展的三界学说,即古核细胞的起源。
生命的起源应当追溯到与生命有关的元素及化学分子的起源.因而,生命的起源过程应当从宇宙形成之初、通过所谓的“大爆炸”产生了碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成生命的主要元素谈起。
大约在66亿年前,银河系内发生过一次大爆炸,其碎片和散漫物质经过长时间的凝集,大约在46亿年前形成了太阳系。作为太阳系一员的地球也在46 亿年前形成了。接着,冰冷的星云物质释放出大量的引力势能,再转化为动能、热能,致使温度升高,加上地球内部元素的放射性热能也发生增温作用,故初期的地球呈熔融状态。
百度百科——早期生物历史
二:世界上最早的大型生物是什么
世界上最早载有生物的探空火箭是V2 火箭。1946年,德国科学家维尔纳•冯•布 劳恩等人为了证明火箭在空间飞行中对生物的影响,将生命极短的孢子装在5个圆筒 内,4个装在V2火箭上,1个留在地面作为 检验样品,于12月17日进行了首次发射。 火箭发射高度达到了 187千米,由于一系列 回收技术没有掌握,4个圆筒均无收回。在研究回收技术之后,1947年又将果蝇 装在增压的容器里,然后装在V2火箭上。火箭被发射到170千米的高空。当火箭向地 面坠落降至30 480米高度时,一枚弹射弹将容器弹离火箭,瞬间释放出一个小型降落伞, 将装有果蝇的容器缓缓地降落到地面,结果 果蝇安然无恙。此后,又将4只罗猴和1只长尾猴密封 在增压的容器里,载在V2火箭上进行试验, 火箭发射到了 129千米的高空,回收时由于 降落伞出了故障,5只猴子全部死亡。三:世界上最早灭绝的生物是什么
2004年“勇气号”火星探测器在火星上发现了,生命存在着的“证据”,然而这重大发现,哈佛人类未来机构的负责人却说“这个消息对于人类来说,将是灭绝的可能”。
目前唯一已知的是人类是高等的文明,对于除了地球之外,其他的星球上面是否还存在着生命或者更高等的文明存在,这一点我们也未能可知,还是一个未解之谜。
不少国家都有人声称发现了UFO的踪迹,但是UFO的神秘事件报道大多数时候也仅仅有一张模糊的照片罢了。
以及某个人不太靠谱的说法,对于UFO的说法,人类还没有正式的破解,或是找到真正正确的答案。
那么在除了地球之外的其他星系里,是否还存在着更高等的文明呢?这曾经存在过的其他生命呢?是所有人都非常好奇的一个问题。
在那么多个星球里面,也是距离地球最近的,那就是“火星”了,而火星和地球是最为相像的,在这里之所以要提到火星和地球是极为相似,跟后面的事情有关,后面会提到在这里先做个铺垫。
火星和地球相似的地方主要有以下这三点相似的昼夜交替以及四季轮换在那么多个星系里面,火星和地球是最为相像的。火星和地球一样,火星也有公转和自转,火星的一天是24小时37分,几乎和地球相同。
而火星公转的轨道面与赤道面倾斜角度为25.19度,地球的在23.5,从这一点来看火星和地球极为靠近。
相似的地质和环境火星上面的组成物质主要以“硅酸盐岩石”为主,这一点也类似于地球的“固态岩石表面”不仅如此,在火星上还有南北极、沙漠、平原、高山、峡谷、龙卷风、沙尘暴。
这样看来火星是不是和地球真的非常接近了呢?也难怪有人说了“我要移民去火星,火星或许是未来世界人类移居的最好去处”。
地球的大气层,傲娇的火星它也有地球的大气层,傲娇的火星它也有,大气层的主要成分是二氧化碳。“火星探路者号”以及“旅居者号”都有在火星表面采集到让人感到舒适的温度。
我们人类是唯一已知的高等文明,而我们所处的地方位于地球,而那么多的行星里面,地球和我们是最为相似的,我们不妨做一个大胆的猜测。
火星上是否存在过生命?有不少的国家都带着这个问题让探测器登录火星去寻找证据,果真还真的找到了生命存在着的“证据”
“勇气号”找到了“生命”存在着的证据!勇气号火星探测器是来自美国宇航局研制的探测器,在2004年1月4日的时候登上火星并且在火星的南边球的古谢夫陨石坑着陆。
这台在火星作业的勇气号,居然在火星上面有了重大的发现!它拍到了一种不太正常的石头,石头的相像很是怪异。
有如纤纤玉指一般,又有点像深海里面的生物,之后勇气号用仪器探测了它的矿物成分,发现它居然是蛋白石!也就是“无定形态的二氧化硅”。
水合二氧化硅是二氧化硅的水合物,即含水分子,通常被称作“蛋白石”、“猫眼石”。
这颗毫不起眼的蛋白石却引起了科考界的轰动和热议,在我们看来,这不过是发现了一颗简单的蛋白石而已,这有什么值得惊奇的呢?跟发现了生命又有什么关联?
原因很简单,在火星上面发现的这种二氧化硅的蛋白石,能够直接表明也许曾经在这颗寂静荒凉的星球上,也可能存在着生命。
而水合二氧化硅不仅是液态水存在的佐证,它对于地表的塑造以及支持生命的环境中都扮演了重要的角色,有一句叫“水是生命之源”也就是这个意思。
美国的“好奇号”发现了干涸的远古淡水,并找到了生命存在的关键元素美国国家航空暨太空总署宣布,“好奇号”在火星的某处发现了一个早已经干枯的远古淡水湖,它是一个巨大的陨石坑。
科学家猜测它是在37亿年前,因为一次小行星的碰撞之后才形成的,清晰有力的证据表明这里存在过液态水。
并且找到了碳、氢、氧、硫、氮等关键的生命元素,而这个消息能够一定程度上支撑了可能这里有过一些微生物存货着。
而到了2018年7月25日,有消息称科学家们在火星上发现了巨大的地下蓄水层,这更加增加了火星上存在生命的可能性。
火星上面有“甲烷”而“甲烷”的产生,跟动植物有关美国的好奇号曾经在火星之中检测到大气中的甲烷在短时间之内大幅度的增加,但是后来并不知道为何它消失了。
而对于科学家而言,这无疑是一个令人振奋的消息,因为甲烷的产生跟动植物的尸体分解有关,所以又怎么可能不会让科学家感到激动人心呢?他们又找到了支撑在火星上面存在着生命的依据。
有研究表明,火星在46亿年前到37亿年前的这段时间里,火星的表面温暖湿润,拍摄出来显示出来的地貌形态也能够表明。
或许当时的火星表面上的确存在着大量的江河湖泊,甚至江河湖泊下面的水已经连成了一个系统,都是相通的。
有水资源也有适合人居住的大气层,从这个角度出发火星的确适合生命生存,也能够大胆地推测,火星或许过去像地球一样,有着适合生存存在的一些物质。
为何“如果在火星上面发生了灭绝的生物体,反而对人类是绝望的开始?”但是面对这种好消息,为什么有人反而会说“如果在火星上面发生了灭绝的生物体,反而这个消息对人类来说将会是绝望的开始呢?”
因为火星的例子,或许就是我们的未来
原因非常的简单,一直以来我们都以为地球文明是最高等文明的存在,即便外国新闻报道之中出现的一些UFO事件,我们也当做一件奇异的事去看待,因为它的真实性还有待考察。
但是如果在火星上面发现过生命存在的痕迹,但是现在这些生命又不存在了,那说明了些什么呢?肯定是某种原因导致了上面的生物体灭绝了。
有一个词语叫做“大过滤器”事件,意即是指,某一件事或者某种变化而导致某种生物灭绝了。
而在历史的长河之中,也的确存在着许多的大过滤事件。比如地球的霸主恐龙曾经在统治地球大约一亿六千万年之后。
就突然灭绝了,即便是现代的科学家也找不到原因。恐龙灭绝已经成为了一个未解之谜,但是肯定是有种原因,导致了恐龙的灭绝,所以类似这种事就叫做“大过滤器”。
我们可以从火星的事例来判断,或许“大过滤器”事件即将要来临。大过滤器事件可以是能源或者资源耗尽、流星撞击地球或人工智能危机、气候变化等等。
因为存在着“大过滤器”事件在6500万年前地球的霸主恐龙都灭绝了,如果从火星的例子来看是不是地球文明也很有可能会经历“大过滤器”事件呢?
而且火星在那么多个行星里面是距离地球最近的一个星球,并且火星在各个方面都与我们地球比较相像。
所以我们可以大胆的假设,“如果火星上曾经存在过生命,那么会不会地球也将会经历和火星一样的状况呢”?就是有可能地球在未来的某一刻会经历“大过滤器”事件。
从相同的事件上去推测未来,这种做法再正常不过了,所以才会说“火星上发现灭绝的生物体,将会是人类绝望的开始”这句话。
四:世界上最早出生的生物是什么
生命为什么在这里?
这不仅是一个哲学问题,更是一个关乎人类未来的科学问题。
最早的生命痕迹可以追溯到40亿年前的冥古宙,但在地球伊始,地球如何,以及在哪里孕育出第一个生命,如何从一个死气沉沉的无机世界,变成充满的生命的有机星球,仍是一个个未解之谜。
无论生命起源在何处,以何种方式发生,都取决于三个关键的要素。
首先,地球上所有已知的生命形式都需要液态水。所有的活细胞,即使是那些在沙漠生态系统中生存的细胞,大部分也都是由水构成,因此地球上的第一个细胞肯定是在水环境中产生。
其次,生命活动需要能量。目前,生命的主要能量
第三,生命依赖于多种化学元素,这些元素以优美的几何形状组合在一起,才形成基本的生物分子。
原始汤理论早期地球
二十世纪初,科学家就已经意识到这一点。于是在1924年,二十多岁的俄国化学家亚历山大·奥帕林提出了原始汤理论:在富含有机物的水域,有机分子以某种方式聚集在一起,并自发形成一个可以自我复制的化学系统,生命的种子开始萌发,生命起源于海洋的基调被奠定。
但是理论毕竟是理论,需要实验去验证。奥帕林及其同时代的科学家,并没有在实验中实现由无机物向有机物的转变。
直到1953年,美国芝加哥大学年轻研究员米勒和他导师尤里,设计出具有里程碑意义的实验,才敲开了生命起源的大门。
米勒实验
他们用装有水的玻璃烧瓶模仿地球原始海洋,用另一个装有甲烷,氨和氢的烧瓶模拟早期的大气,用试管连接烧瓶,电极模拟雷电,同时轻轻地将水煮沸,让里面的化学物质循环。
实验开始时,水是纯净透明的,但几天后,溶液变黄,黑色残渣开始在电极附近堆积,水和简单气体反应产生大量包括氨基酸在内的有机分子。
米勒实验最大的成功之处在于巧妙地耦合了早期地球的各种复杂特征:水汽循环、热力梯度、化学反应等,以一种看似合理的方式揭示了生命起源的过程。
在后续的实验中,其他科学家成功合成了其他关键的生物分子,例如形成细胞膜的脂类、高能量的糖,以及构成遗传物质的核糖,生命如何起源的问题似乎已经不成问题。
然而,米勒所创造的构成生命的分子模块仅仅是漫漫生命之路的第一步,它们需要连接形成构成蛋白质的肽链,需要链接成RNA,这些大分子容易在宇宙辐射或太阳紫外线照射时断裂,因此,大分子最好是在破坏性较小,能量较低的区域完成,深海无疑是个好地方。
深海起源1977年,深海生态系统意外发现。在深海黑烟囱附近,生物常年与阳光隔绝,微生物是主要的能源生产者,它们发挥着与植物相同的生态作用。
在这里,含有氧气的冰冷海水和炽热的火山喷出物,以及富含硫的矿物混合,形成有机物和能量
洋脊
随着在大西洋和太平洋的洋脊发现丰富的热液生态系统,生命始于热液喷口观点逐渐确立,深部起源假说已经被广泛接受。相比被彗星和小行星撞击的地球表面,深海生态系统将为生命的起源和进化提供一个比洋表更有利的位置。
除此之外,深层油井,南极千米深的冰层之下,干燥沙漠的深处,微生物都比比皆是,预示着生命似乎可以不依赖于阳光而生长,这些生物附着在矿物表面茁壮成长,水与岩石的相互作用为生命提供化学能量。因此,热液喷口起源被广泛接受,成为一种可行的、但未经证实的米勒地表起源假说的替代方案。
但是随着对细胞的深入研究,许多科学家发现生命起源于海洋的假说存在一个根本问题:构成生命基石的有机大分子可以在水中分解,蛋白质和核酸的链接处很容易受到大量水分子攻击而断裂。
水悖论1986年,已故的生物化学家罗伯特•夏皮罗在其著作《起源》中写道:在碳化学世界中,水是大分子最大的敌人,因为分子可以被水分解,这就是水悖论。
在生物体内,细胞通过限制水在细胞内的自由流动来解决分子被水分解。因此,流行的细胞质图像通常是错误的。生物课本中描述的细胞基质只是一个容纳所有东西的袋子,所有东西都可以游动,这并不正确,细胞基质是凝胶体而不是单纯的水,生物必须控制水的通量。
因此,广阔的海洋环境可能并不利于生命形成,它无法使化学物质浓缩。生命的关键分子及其核心过程只能在相对较浅的水域中形成,水环境必须高度浓缩,甚至有时会完全变干,在干湿交替的陆地环境中,生命才可以形成。
2009年,科学家找到生命起源于干湿交替环境的证据。科学家萨瑟兰成功地制造出构成RNA四个核苷酸的其中两个。他将磷酸盐和四种简单的有机物溶解在水中,但高度浓缩,通过加热这些物质,使其经受紫外线辐射并间歇性干燥,最终结果产生RNA、蛋白质和细胞的其他核心成分,而在此之前这被认为是不可能的,同时在之前的生命起源于原始海洋的实验中从未合成过如此广泛的生物分子。
干湿交替的环境
所以,萨瑟兰认为生命不可能在海洋深处起源,只能在阳光充足的池塘或溪流中,组成生命的简单有机物才能集中。
2019年,美国生物化学家皮特对这种观点进行扩展。他们证实如果氨基酸变干,氨基酸会自发连接形成蛋白样链。与地球古老的其他氨基酸相比,现在蛋白质中存在的20多种氨基酸更有可能发生这类反应。
囊泡封装核糖
同时,间歇性干燥也可以驱动大分子构件组装得更复杂。1982年,加利福尼亚大学科学家研究了大分子脂质如何自发形成包围细胞的细胞膜。他们首先制造囊泡:即球形斑点,其亲水基核心被两个脂质层围绕。然后研究人员将囊泡干燥,脂质重新组织形成多层结构,就像一叠煎饼。先前漂浮在水中的DNA链被困在两层之间。当研究人员再次加水时,囊泡进行重整,DNA进入囊中。
2008年,科学家将核苷酸、脂质与水混合,然后进行干湿循环。当脂质形成层时,核苷酸连接成RNA状链。
除此之外,这些研究指出生命起源的另一个关键因素:光。
合成生物学家杰克·索斯塔克(Jack Szostak)利用一些简单细胞——即包含少量化学物质,但可以生长,竞争和自我复制的细胞进行一些实验。如果将这些原始细胞暴露在与陆地相似的条件下,它们表现出更逼真的行为,原始细胞可以利用光能以简单复制形式进行分裂。
其次,紫外线辐射可以推动铁硫簇的合成,这对许多蛋白质合成至关重要,铁硫簇的合成可以驱动储能分子ATP的合成,有助于为活细胞提供动力。但是如果将铁硫分子暴露在水中,它们就会破裂。
因此,许多科学家相信生命始于光线充足,水量有限的陆地表面。但是,水在生命起源的过程中扮演的角色仍存在争议。
干燥的环境为蛋白质和RNA等分子的形成提供了机会。但是,简单地制造RNA和其他的大分子并不是生命,物质必须形成一个自我维持的动态系统。
生命进入海洋
有科学家认为,水破坏可能会促进生命形成,就像捕食动物比被捕食动物进化得更快,第一个生物分子可能已经进化出应对水的化学攻击的能力,甚至能利用水的破坏性。
在新西兰罗托鲁瓦附近温泉中进行的一项研究表明,来自温泉的样品经历了干燥再润湿的循环之后,产生类似RNA的分子。干燥可以导致氨基酸自发连接。
但是,研究小组也发现它们的原蛋白可以与RNA相互作用,两者在水中都变得更加稳定。实际上,水扮演自然选择的角色,只有那些可以在水中生存的分子可以存在,其他分子则会被破坏。在每个润湿周期中,链接较弱的分子或无法通过结合而自我保护的分子被水破坏。而较稳定的更复杂的分子则不断积累。
所以,生命起源环境中的水不应该那么多,以至于生物分子被破坏得太快;但也不至于没有那么少,以至于生物分子没有任何变化。
那么,生命起源可能发生在哪些地方呢?温泉
火山温泉是第一个候选者。脂质会在热水中形成原始囊泡,池塘边缘的干湿循环将推动核酸的形成和复制。科学家在现代火山温泉中进行过几次实验,证实囊泡可能在温泉水中形成,甚至能包封核酸,同时也发现当干燥囊泡时,核苷酸能连接起来形成RNA样链,那么形成生命是理所应当的事情。
陨石坑
其次,生命可能起源于陨石坑。陨石坑本来就是一个复杂的环境,陨石坑表面的矿物可以充当催化剂,有机物小分子可能会交替溶解在水中并在阳光下干燥。铁镍陨石很容易形成生命起源需要磷酸盐和铁。而且陨石坑还有一个优势:陨石撞击会冲击大气,产生氰化物,形成生命起源的原始有机分子。
地球早期生命演化之旅
但是生命到底起源于何处,恐怕科学家永远也无法知晓,随着地球生态系统的复杂化,人类无法模拟出四十多亿年前的那个朴素的地球,只能通过盲人摸象的方式拼凑出生命出现的种种可能,形成一条可行的证据链。
虽然我们喜爱灵光一闪的故事, 喜欢那些能改变世界的重大发现,但更多的时候科学是一种深耕,需要依靠科学家小心翼翼地剔除那些失败的假设,直到真相显露。在真相到来之前,我们还需耐心等待。
参考资料:
https://www.nature.com/articles/d41586-020-03461-4
https://www.evolutionisamyth.com/biological/water-paradox-water-needed-for-life-yet-water-destroys-living-things/
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Deamer, D.W., Barchfeld, G.L. Encapsulation of macromolecules by lipid vesicles under simulated prebiotic conditions. J Mol Evol 18, 203–206 (1982). https://doi.org/10.1007/BF01733047
五:世界上最早的陆地生物是什么
动物应该算是草履虫吧,这个是最早的单细胞动物最早陆地植物出现在七亿年前第一批从海洋“迁移并落户”到曾经是一片荒芜、满是岩石的陆地上的植物和真菌类要比我们以往所设想的还要早上几亿年。这是8月10日美国宾夕法尼亚州立大学的研究者们在《科学》杂志上发表的最新研究结果。迄今为止,基于早期发现的化石,科学家们一直相信最早出现在干渴陆地上的植物和真菌类距今大约有4.8亿年的历史。然而,这次新发现的结果表明,最早苔藓式的陆地植物出现在7亿年前,而地衣式的陆地真菌类则要更早地追溯到13亿年前。领导此次研究工作的进化论生物学家布莱尔·黑格表示说:“这实在是太早了!”他研究了很多那些早期生物体“后代”的基因。最终发现其中有119种基因与现存的真菌类、植物和动物都很类似,而这些生物正好可以满足科学家们把他们作为“分子钟”的标准,通过“分子钟”的分析,研究者们把最早出现陆地植物的时间又提前了几亿年。此项研究结果不仅仅是把最早的陆地植物历史向前追溯了几亿年,而更深层的意义在于它暗示了一种关于生态变化的全新可能,这一可能性把两种现象紧紧地联系到了一起:地球温度的下降,又称为“雪球地球”和动物进化的加速,就此我们可以谈到“寒武纪爆炸”以及早期植物的出现。寒武纪是古生代地质时代的一个时期,也可代表古新世时代第一时期的岩石体系以及沉积物,它以海洋的温暖和陆地的荒漠为特征。
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