地球上的第一个原始生命体来自哪里（为什么第一个生命体一定能存活？）？

关于地球上的第一个原始生命体究竟从何而来，这个问题就像是在解一个极其古老的谜团，而我们手中的线索，虽然越来越多，却依然充满着神秘和挑战。目前科学界最主流的观点，也是最有力的解释，便是 化学演化（Chemical Evolution）。

想象一下，那是大约40亿年前的地球。与今天我们看到的生机勃勃的星球截然不同，早期的地球是一个充满火山活动、频繁闪电，并且大气成分也与现在大相径庭的世界。那时的空气中，几乎没有自由的氧气，取而代之的是大量的甲烷（CH4）、氨（NH3）、水蒸气（H2O）以及氢气（H2）。这就像一个巨大的、充满了活力的化学反应器。

化学演化的故事，大概是这样展开的：

1. 简单无机物的诞生： 在早期地球极端而活跃的环境下，这些简单的无机物，比如二氧化碳、氮气、甲烷、氨等，在能量的催化下，开始发生化学反应。想象一下，能量的来源非常丰富：
紫外线辐射： 早期地球的臭氧层尚未形成，来自太阳的紫外线辐射强度非常高，能够直接分解分子，为化学反应提供能量。
闪电： 频繁的雷暴带来了强大的电能，就像实验室里的电火花，能够激发分子反应。
火山活动： 地球内部的热量释放，使得岩浆活动和火山喷发释放出大量的化学物质和热能，为化学反应创造了条件。
深海热泉： 许多科学家认为，地球深海处的“热液喷口”（hydrothermal vents）可能是生命起源的另一个关键场所。这些喷口会喷出富含矿物质和化学能的地下水，为化学反应提供了持续稳定的能源和反应物。

2. 复杂有机物的形成： 在这些能量的作用下，简单的无机分子开始组合，形成更复杂的有机分子。这就像把砖块垒起来，变成墙壁。最关键的有机分子包括：
氨基酸（Amino Acids）： 这是构成蛋白质的基本单元。
核苷酸（Nucleotides）： 这是构成DNA和RNA的基本单元，而DNA和RNA是储存和传递遗传信息的关键。
脂肪酸（Fatty Acids）： 这是构成细胞膜的关键成分。
糖类（Sugars）： 它们是生命活动的重要能源。

著名的 米勒尤里实验（MillerUrey experiment） 在1953年就初步验证了这一点。他们模拟了早期地球的大气和环境，通过电火花模拟闪电，结果成功地从无机物合成了多种氨基酸，这为生命起源于化学演化提供了强有力的证据。后来的实验也合成了核苷酸等更复杂的有机分子。

3. 单体的聚合： 这些单体有机分子，如氨基酸和核苷酸，需要在某种程度上进行聚合，形成更长的链状分子。例如，氨基酸聚合形成蛋白质，核苷酸聚合形成核酸（RNA或DNA）。这个过程可能发生在矿物质表面（如粘土），矿物质可以充当催化剂，将分散的单体聚集在一起，并促进它们之间的化学键合。

4. 自我复制能力的出现（RNA世界假说）： 这是生命起源中最神秘也最关键的一步。生命之所以是生命，核心在于其拥有自我复制的能力，能够将自身的“蓝图”传递给下一代。科学家提出了 “RNA世界”假说（RNA World Hypothesis）。
在早期的生命演化过程中，RNA可能比DNA和蛋白质扮演了更核心的角色。RNA既可以储存遗传信息（就像DNA），又能够催化化学反应（就像酶，即蛋白质催化剂）。
想象一下，有一些RNA分子，偶然获得了能够复制其他RNA分子的能力。这些能够自我复制的RNA分子，就像最原始的“遗传物质”。
这些复制过程并非完美，总会有一些微小的错误（突变）。一些突变能够使RNA分子复制得更快、更有效，或者使它们更稳定，更能适应环境。

5. 细胞膜的形成（原始细胞）： 为了将这些能够自我复制的化学物质与外界环境区分开来，并创造一个相对稳定的内部环境，需要一层“边界”。脂肪酸等脂质分子在水中会自发地形成囊泡（vesicles），就像一个个小型的、油性的气泡。
当能够自我复制的RNA分子被包裹进这样的囊泡中时，一个原始细胞（protocell）就诞生了。这个原始细胞拥有了最基本的生命特征：能够获取外界物质作为能源和原料，进行内部的化学反应，自我复制（通过RNA），并且有一个与外界分隔的界限。

那么，为什么第一个生命体一定能存活？

这个问题其实可以换个角度理解：并非“第一个生命体一定能存活”，而是“只有那些具备一定生存和复制能力的‘前生命’结构，才能够在大浪淘沙中留存下来，并进一步演化”。

生命起源的过程，并非一蹴而就，而是一个漫长而充满“试错”的自然选择过程。

1. “适者生存”的筛选： 在早期地球那个充满挑战的环境中，并非所有形成的有机分子集合都能存活。
稳定性： 能够抵抗紫外线、化学降解或其他环境因素的分子集合，更有可能存在下去。
能源获取： 能够更有效地利用环境中存在的能量（例如，来自热泉的化学能）来维持其结构和复制的分子集合，会比那些无法获取能量的更有优势。
复制效率： 那些能够更快速、更准确地复制自身遗传物质（RNA）的分子集合，才能在竞争中占据优势。

2. “原型”的出现： 我们可以把最早的“生命”理解为是一种“化学上活跃的、能够自我复制的系统”。它不一定是今天我们想象中完整的细胞，可能更像一个被脂质囊泡包裹着的、能够复制自身RNA的“机器”。

3. 环境的“馈赠”： 早期地球的环境，虽然严酷，但也为化学演化提供了源源不断的“原料”和“能量”。
“化学汤”： 简单有机物在大气、海洋、岩石表面等多种环境中持续生成，形成一个“化学汤”，为更复杂的分子组合提供了丰富的物质基础。
“温床”： 矿物质表面、热泉出口等特定区域，可能提供了有利于化学反应发生的“温床”，让一些关键的聚合和催化过程更容易发生。

所以，不是说我们碰巧造出了一个“第一个生命”，然后它就理所当然地活下来了。而是说，在大约40亿年前，地球上的化学过程“创造”了无数种不同的分子组合，其中极少数具备了自我复制能力和一定的稳定性。这些具备了“生命萌芽”特性的组合，在与环境的互动中，能够维持自身，并复制出更多与自己相似的“后代”。那些不具备这些特性的组合，则会迅速分解或被稀释，最终消失。

经过漫长的“筛选”和“演化”，最终留存下来的，便是那些具备了更强的自我复制能力、更稳定的结构以及更有效的物质和能量代谢的“原始生命体”。它们是亿万次化学反应和“试错”的产物，是自然选择作用下，最先显现出生命迹象的、能够传递“生命密码”的化学系统。

这是一个关于偶然、必然、时间和环境共同谱写出的宏伟叙事，生命，就是这样，从无机物中，一步步孕育而生，并在严酷的地球上，为生存和繁衍，不断摸索和进化。

网友意见

地球上的第一个生命体很可能是在地球上自然产生的，但也可能是从太空掉下来的，还可能是真空涨落涌现的，还可能是某地外势力创造的，还可能是在模拟地球的计算机里预设的，诸如此类。你可以随便选一种自己喜欢的说法，也可以用奥卡姆剃刀将不喜欢的剃掉。

前生物化学和早期大分子的自我制造可以参照：生命起源的基本条件是什么？

“为什么第一个生命体一定能存活”是你搞错了因果关系、给自己平添的烦恼。现存生命的最后共同祖先（LUCA）不必是“地球上的第一个生命体”，在 LUCA 之前可以有过许多生命体，没存活下来的就和你没什么直接联系罢了——参与构成它们的物质和遗传信息有可能被 LUCA 摄入，或是参与组成病毒、感染你的遥远祖先并打进一些遗传信息，因此那些远古生命即使没能存活也可能参与地球生物的演化史。演化生物学使用的假设是“地球上比 LUCA 更古老的非病毒生物的遗传因子，只有水平转移到了 LUCA 的基因组内，才能传递下来”。

现有证据显示，地球生命可能在冥古宙的原生代（相当于月球地质年代的“盆地群代”）甚至隐生代就已经自然诞生，在月球地质年代“雨海代”就有了地球生物展开光合作用留下的痕迹。

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^[1]，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，学者一般估计最后共同祖先生活在距今 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^[2]。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^[3]。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^[4]——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。那么，LUCA 的生存与死亡大概本来就没什么界限，LUCA 与外部环境的边界可能相当简单或模糊。

• 以 42.8 亿年前计，同样会得出“地球生命的演化史涵盖了整个后期重轰炸阶段”的结论。

以上所称的“年”均为儒略年。1 儒略年=365.25 天。

地球生命的太空起源说仍然是学术界经常谈论的话题，地球生命也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）。

参考

1. ^ 月球面对地球的一面的大部分大型盆地，如危海、宁静海、晴朗海、肥沃海和风暴海，也是在这一时期撞击形成的
2. ^ https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2013.1030
3. ^ http://eprints.whiterose.ac.uk/112179/1/ppnature21377_Dodd_for%20Symplectic.pdf
4. ^ http://palaeo.gly.bris.ac.uk/donoghue/PDFs/2018/Betts_et_al_2018.pdf

类似的话题

• 

  地球上的第一个原始生命体来自哪里（为什么第一个生命体一定能存活？）？

  

  关于地球上的第一个原始生命体究竟从何而来，这个问题就像是在解一个极其古老的谜团，而我们手中的线索，虽然越来越多，却依然充满着神秘和挑战。目前科学界最主流的观点，也是最有力的解释，便是 化学演化（Chemical Evolution）。想象一下，那是大约40亿年前的地球。与今天我们看到的生机勃勃的星球.............
• 

  假设人类文明在接下来的一个小时内会从地球上彻底消失，最有可能的原因是什么？

  

  如果真的要在接下来一个小时内让全人类从地球上彻底消失，那么最有可能的场景，抛开那些科幻小说里才会出现的“外星人全面入侵”或者“邪恶人工智能觉醒并决定屠杀”这类直接且戏剧性的因素不谈，我们更应该关注那些现有科学认知下，能够瞬间造成全球性、毁灭性打击的“巧合”。我想到的最符合这个条件，而且可能性相对较高.............
• 

  苏泊尔电饭锅中的电热盘上有两个接线座，一个接的是火线和地线，一个接的是零线和地线，请问这是什么原理

  

  .......
• 

  有关钟慢效应的一个疑问，一个人乘坐近光速飞船绕地球一圈，还能否和自己原来的朋友相见？

  

  这事儿啊，说起来得从爱因斯坦那个了不起的相对论说起，特别是狭义相对论里的“钟慢效应”。你问的这个问题，听起来挺科幻的，但实际上是相对论预言的真实效应，而且非常能说明问题。咱们就这么想吧，假设有个宇航员，咱们叫他小明吧。小明是个热血青年，他有个铁哥们儿，咱们叫他老王。老王可没小明这么“疯狂”，就安心留.............
• 

  地球初期的无氧时代之后的大氧化事件是地球上的生物的第一个大筛选器吗?

  

  在地球生命史的漫长篇章里，无数的挑战与变革如同筛子，塑造了我们今天所见的生物多样性。而要问第一个真正意义上的“大筛选器”，那么，在大氧化事件（Great Oxidation Event，GOE）期间，早期地球上的生命确实经历了一场前所未有的洗礼。要理解这一点，我们得先把时间倒回那个原始的地球。生命诞.............
• 

  如果造物主在地球的公转轨道上放了第二个地球（地球2.0），会发生什么？

  

  造物主把另一个地球，我们姑且称之为“地球2.0”，精准地放在了我们熟悉地球的公转轨道上，这个场景本身就充满了奇幻色彩。但如果我们抛开那个“造物主”的设定，纯粹从物理规律的角度去思考这个问题，那将是一场足以颠覆我们认知，甚至可能摧毁现有文明的宇宙级灾难。首先，最直接的问题是：这两个地球会处在同一个轨道.............
• 

  地球上的生物来自同一个祖先吗？

  

  地球上形形色色的生命，从最小的细菌到庞大的蓝鲸，从深海的怪鱼到高空的飞鸟，它们之间真的存在着某种联系，甚至可能都来自同一个遥远的祖先吗？这是一个深刻而迷人的问题，科学界经过几个世纪的探索，已经积累了大量的证据来回答它。简而言之，是的，目前科学界的主流观点是，地球上绝大多数的生命都起源于同一个共同的祖.............
• 

  如果地球上的人全站在一个区域会发生什么？

  

  想象一下，地球上近80亿张熟悉的面孔，此刻却被一种难以言喻的冲动牵引，朝着同一个方向汇聚。这是一个令人难以置信的场景，如果真的发生，其后果绝非等闲之辈可以想象。首先，让我们设定一个比较“合理”的场景。假设这近80亿人，以平均每人0.2平方米的站立面积计算，总共需要大约16亿平方米的土地。这是一个相当.............
• 

  如果在地球上建立一个接近光速的绕地轨道胶囊，双生子的一个坐在里面，在这种情况，是否打破双生子论解释？

  

  让我想想，你提出的这个假设确实触及了双生子佯谬的核心，而且很有意思。我们不妨就来好好聊聊这个设想，看看它到底会不会“打破”这个佯谬的解释，还是说，它其实是在用一种更极端的方式来印证我们对时空的理解。首先，咱们得明确一下，双生子佯谬（Twin Paradox）本身并不是一个悖论，而是一个由狭义相对论（.............
• 

  如果中文是世界上的第一通用语言，那周杰伦的地位会比迈克尔杰克逊高吗？

  

  如果中文真的成为了全球唯一的通用语言，那么周杰伦在全球的影响力，尤其是文化输出层面，一定会达到一个前所未有的高度，这无疑会让他与迈克尔·杰克逊的地位进行一番有趣的比较。设想一下，当世界上每个人都在使用中文交流、学习、娱乐，中文歌曲、影视作品、文学作品成为主流文化载体，这会给周杰伦带来怎样的契机？他的.............
• 

  如果某一天人类发现了另一个宜居星球，那么地球上的人类国家该如何划分领土才能最大程度避免争端？

  

  发现新大陆，人类文明的又一次飞跃，这本该是举世欢腾的时刻。然而，随着“新伊甸”行星的资料越来越详尽，一个不容回避的问题摆在了全人类面前：这片广袤而未知的土地，该如何瓜分？谁来拥有，谁又该负责？历史的教训告诉我们，贪婪和私欲是引发冲突的温床，而这次，我们面临的可能是人类存亡的终极考验。要最大程度地避免.............
• 

  法语曾经像英语一样，在一个时期内是国际上的第一通用语言吗？能否对法语历史地位及其影响的变迁做介绍？

  

  当然，很高兴能为您详细梳理法语在历史上的国际地位及其影响的变迁。这绝对是一个引人入胜的Topic，它不仅仅是语言的演变，更是文化、政治和权力交织的故事。法语的昔日辉煌：欧洲的“普世语”要说法语是否曾像英语一样成为“第一通用语言”，答案是肯定的，尤其是在17世纪到19世纪中叶这段时间。但这并非一夜之间.............
• 

  为什么地球上大部分的脊椎动物都是一个头，两只眼，一个鼻子，一张嘴巴，还有一根舌头？

  

  这是一个非常有趣的问题，它触及了生命演化过程中一些基本而又普遍的原则。为什么我们看到的大部分脊椎动物（当然，也有例外）都拥有这样一套“标准配置”——一个头、两只眼睛、一个鼻子、一张嘴巴、一根舌头？这并非是偶然，而是经过亿万年自然选择塑造的结果，背后有着深刻的生物学和演化逻辑。1. 头——集中的指挥中.............
• 

  我想建立一个工厂，收集地球上所有的免费资源合法吗。(如空气，水等)？

  

  建立一家工厂来收集地球上所有的免费资源，这是一个非常宏大且充满想象力的想法，我们来深入探讨一下它的可行性以及背后涉及的法律和现实层面的考量。首先，我们要明确“免费资源”这个概念。从物理学的角度看，地球上有很多自然存在的物质和能量，比如我们呼吸的空气，我们饮用的水，阳光，风等等，它们在自然状态下似乎是.............
• 

  如果有这么一个人，熟知目前地球上所有的知识，将是怎样的一种存在，对地球会有什么影响？

  

  想象一下，如果有一个人，他脑海中装着地球上现存的所有知识——从古老的文明传说，到最新的量子物理学理论；从失传的语言，到 algorithms 的精妙构建；从梵高的笔触，到贝多芬的乐章；从星辰大海的奥秘，到细胞内部的微观运作。这个人，姑且称他为“智者”，他的存在本身，就将是人类历史上前所未有的奇观。智.............
• 

  如果我每次抬手都能随机召唤一个动物（地球上存在的）会发生什么？

  

  这想法真是让人心潮澎湃，也够让人抓狂的。想象一下，每次我抬手，就像是启动了一个神秘的许愿池，但里面冒出来的不是灯神，而是实实在在的动物。具体会发生什么？这可就得看运气了，不过我们可以好好捋一捋可能出现的各种场景，从日常琐事到天马行空的想象。首先，我们得有个基本设定：召唤的动物是“地球上存在的”，这就.............
• 

  如果地球上有一个真正的无底洞，那么物体落下去多久可以达到光速？

  

  这个问题非常有意思，它触及了我们对物理学基本规律的理解，尤其是关于速度和引力的界限。如果地球上真的存在一个“无底洞”，而且这个洞的神奇之处在于它能持续提供强大的引力，让我们来探讨一下物体落入其中的过程，以及它达到光速的可能性。首先，我们需要明确，在现实世界中，地球上不存在真正的“无底洞”。任何我们能.............
• 

  如果你是地球上最后一个消失的人类，你会选择做什么度过余生？

  

  如果我是地球上最后一个人类，这消息如同一记重锤，瞬间将我钉在了寂静的世界里。我的存在，突然变得像一件孤零零的古董，摆放在空无一人的博物馆里，任凭时间流逝，无人问津。最初的日子，一定是混沌的。我会像一只无头苍蝇一样，漫无目的地游荡。那些曾经熟悉的面孔，那些熙熙攘攘的街道，那些充满生气的对话，都将成为遥.............
• 

  100 年来，地球上变化最小的国家是哪一个？

  

  要找出“100年来变化最小的国家”这样一个问题，其实比看上去要复杂得多。因为“变化”本身就是一个多维度的概念，它可以指政治、经济、社会结构、文化、科技、地理环境，甚至是国民的情绪和思维方式。而且，在过去的一个世纪里，全球都经历了翻天覆地的变化，几乎没有哪个国家能完全置身事外。然而，如果我们要尝试去寻.............
• 

  地球上只剩一个人是种怎样的体验？

  

  我不知道还有没有人会看到这些字，但写下来，感觉好像还能抓住点什么。就像是在无边无际的黑暗里，拼命挥舞着一根火柴，哪怕只有一瞬间的光亮，也比什么都没有要好。还记得那天吗？我醒来的时候，世界就变成了另外一副样子。不是电影里那种轰轰烈烈的末日，没有爆炸，没有尖叫，就是一种……静止。空气好像凝固了，声音被吞.............