生命的起源应该从何说起
生活从何而来？几代科学家一直在探索地球上生命的起源。相比之下，人们从哪里来？这是一个人们或多或少思考过的问题，尤其是当他们“越来越少”的时候，当他们长大后，他们自然会把这个问题留给哲学家去思考，或者他们不在乎神学家是否有答案。这个或大或小的问题，少数人——科学家、哲学家或者只是一个有仰望星空和关心根本原因情结的普通人，把它当作最重要的事情绞尽脑汁去思考，甚至一生都不放弃。大多数人不接触世俗生活，或者忙于世俗生活而不愿谈论它。作者认为这个基本的科学问题对人类来说意义重大，因为只有当我们真正理解了过去，我们才能理解未来。毕竟，在这个问题上，圣经创世说和无目的的物质世界将赋予生命非常不同的意义。对个人来说，它可能唤起童年的好奇心和思考的火花，或者它可能使人们在面对困难的问题时保持对知识的谦卑态度和对自然的恐惧。拥有这样的好奇心和对真理不懈追求的远见，无疑对科学研究者是有益的。
在这里，作者没有提到要启发读者思考，而只是想在了解相关背景知识的基础上分享一些自己的想法。
一、化学进化和米勒实验
在生命起源的问题上，化学进化目前被大多数人接受，类似于达尔文的进化论:从简单到复杂的生命进化树，该理论认为在原始地球的条件下，无机物可以转化为有机物，有机物可以发展成生物大分子和多分子系统，直到最原始的生物——最简单和最原始的细胞——原细胞——最终出现。这一理论最初也被称为生命起源的“原始汤”假说，是由奥博林和霍尔登提出的。他们认为地球上的生命是在很长一段时间内由非生物进化而来的。
原始地球的天空
米勒试图为化学进化理论提供理论基础。1952年，美国芝加哥大学的研究生s l .米勒在导师h c .尤里的指导下，进行了模拟原始大气条件(如雷电)的实验。从无机混合物(CH4、HO2、H2和少量NH3)中获得20种有机化合物，其中11种氨基酸中的4种(甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸)包含在生物蛋白质中，当时人们认为蛋白质是生命的本质。米勒的模拟实验在当时极具创新性，不仅激励人们沿着化学进化的方向进行更深入的研究，也激励人们探索生物分子的非生物合成。
米勒实验图
另一方面，尽管米勒的实验已经得出结论，从无机物合成小分子有机物质是完全可能的，但它仍然只触及化学进化，远远没有揭示生命的奥秘。首先，很难确定米勒模拟的大气条件是否与真实情况完全一致，例如无机小分子的种类和比例是否一致。据说米勒自己曾指出:“这些观点只是推测，因为我们不知道地球形成时大气是否处于还原状态。......目前没有直接证据来证实这一点”(1)；其次，即使米勒实验的模拟是成功的，无机小分子产生生物小分子的反应也只能在实验室中成功完成，这只能为历史上的真实过程提供一种可能性。例如，另一种可能的化学进化方式是新二叠纪，即在地球的早期进化过程中，星际有机分子可能进入地球，成为生命前化学进化的基本原料。米勒和尤里在发表关于经典实验的文章时，使用了“在可能的早期地球环境下氨基酸的产生”的标题(2)，表明这只是一个可能的和合理的猜测。此外，假设米勒已经解决了生物分子形成的问题，他还远没有真正回答生命起源的问题，因为随着科学研究的进步，核酸已经“搅动了这个局”——在19世纪后期，人们已经证明了DNA(其中有几个是核糖核酸)是遗传物质，由氨基酸组成的蛋白质是在它的指导下合成的。
生物大分子的起源
让我们首先假设化学进化理论是正确的，然后简单的有机小分子从无机物中获得，这将进一步构成具有生物功能的大分子，这些生物大分子以什么顺序出现？就像众所周知的鸡和蛋之间的争论一样，生物体形成过程中DNA和蛋白质的出现也困扰着许多研究者。经典的遗传中心原理认为，DNA通过转录形成mRNA，mRNA指导蛋白质合成，即碱基序列通过“翻译”转化为氨基酸序列。在生物体中，没有蛋白质作为酶的催化作用，就不能合成DNA；没有作为遗传信息的DNA的指导，氨基酸就不能结合成具有特定功能的蛋白质分子。
DNA和蛋白质出现的顺序与鸡和蛋的相似。
此外，学术界还有另一种观点:首先形成的不是脱氧核糖核酸，而是核糖核酸(核糖核酸世界假说；；“核糖核酸世界”这个词是由诺贝尔奖获得者沃特·吉尔伯特在1986年提出的。随着核糖核酸作为一些病毒遗传物质载体的发现和对核糖核酸分子结构和功能的研究，科学家们发现它既具有脱氧核糖核酸的自我复制能力，又具有蛋白质的催化性质，因此推测核糖核酸可能是三种分子中最古老的。起初，它同时承担了DNA和蛋白质的功能，然后逐渐出现了形态和功能的分化，导致了后两者。罗德·怀特在1976年观察到许多酶的必要辅因子是核苷酸或核苷酸衍生物。他提出这些核苷酸辅因子代表“核酸酶化石”(“核酸酶化石”)。
第三，我们的问题
化学进化理论(包括核糖核酸世界假说)面临一个难题:在生命起源之前，自然界如何从环境中的小生物分子(氨基酸、核苷酸)变成大生物分子(蛋白质、核酸)。正如《生命起源之谜:重新评估现有理论》中指出的，我们在氨基酸合成方面的成就是显而易见的，但是蛋白质和DNA的合成总是失败的。这两者形成了强烈的对比。虽然科学发展到今天，我们可以在实验室里用机器高效率地合成所需的生物大分子，但是在生命起源之前的环境中进行的合成实验“一直都失败了”。这可能是大自然和人类开的一个玩笑，提醒人们在面对大自然和时间长河时要保持谦虚的态度。
随着手性分子(其左手分子和右手分子是彼此的对映体)的发现，另一个谜团摆在我们面前——生命对称性的打破，即大自然神奇地选择左旋氨基酸(左手)来构建蛋白质，而核酸的脱氧核糖核酸和核糖核酸是由D-核糖构建的。我们必须承认，知识圈越大，我们接触的未知世界就越大。正如牛顿所说，人类在自然面前总是一个“捡贝壳的孩子”。
氨基酸(甘氨酸除外)是手性分子。
因为没有人目睹生命形成的过程，科学家的研究成果应该说是假设和理论，而不是绝对的事实。正如霍金提出的大爆炸理论，无论科学如何进步，如果这个理论是正确的，这意味着我们只能知道大爆炸后发生了什么。大爆炸前的情况简直不可思议，而且无法100%得到证实(不管有没有任何东西)。
霍金与大爆炸理论
科学研究的一般规律是清楚而彻底地研究自然规律，然后把它们应用于实验室以产生人类福利，也就是说，从自然到实验室，是规律的应用；至于化学进化理论试图解决的“起源”问题，由于它从无到有，实验室不能借用它所发现的规律，而必须产生适用于自然的规律，这是与科学研究的正常方式相违背的。这非常困难。起源问题的论证在我看来似乎是一个悖论，所以“证明生命起源”的命题至少在目前离我还很远。
让我们保持一种敬畏自然的谦卑态度，继续“捡贝壳”。
参考:
①美国化学学会杂志，195512
②在可能的原始地球条件下米勒氏菌产生氨基酸。科学。1953，117:528。doi:10.1126/科学。
③吉尔伯特，沃尔特。核糖核酸世界。大自然。1986年2月，319 (6055): 618。
④白色，血红蛋白ⅲ。辅酶是早期代谢产物的化石。摩尔·伊沃。1976，7(2):101–104。
⑤生命起源之谜:重新评估现有理论。
这篇文章的原标题是“生命的起源——来自米勒的实验”