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《细胞传记》第二章：石细胞的诞生（上）
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“我来这个世界，不是为了繁衍后代。而是来看花怎么开，水怎么流。太阳怎么升起，夕阳何时落下。我活在世上，无非想明白些道理，遇见些有趣的事。生命是一场偶然，我在其中寻找因果。” ——王小波 40亿年前…… 地球是一个“水球”，板块扩张造成的火山喷发时常发生，天外行星可能不断的撞击地球，导致漫天的水化为水汽倒灌向苍穹。地球上少有的陆地却是真正的蛮荒，不光如此，宇宙深处强烈的紫外线也正在蹂躏着这个星球，如果那时作为碳基生命的智者正驾驶着天际飞船掠过地球，也许你会对这片土地嗤之以鼻，甚至不会多看一眼，只会认为它只是宇宙一颗肮脏的尘土，以后飘向何处，如何毁灭根本不值得思考，但是你却想不到正是这块“肮脏贫瘠”的尘埃正在孕育宇宙中最伟大的艺术品。 距离板块扩张数公里以外的海底，海水悄无声息的渗入地壳以下，在那里水汽滋润着地幔中的“宝石”（青白的橄榄石），于是关于地球化学转为生命化学的历史长河开始浩荡前行。橄榄石是一种镁铁硅酸盐，在高温作用下，水将二价的铁离子镁氧化，生成含有大量氢气和氧化铁以及氢氧化镁的温暖碱性热液，由于气体存在，这些热液上浮至地壳与海水中的盐反应并冷却形成今天所谓的“失落之城”，即碱性热液口，由于常年的化学反应，矿物质的形成、冷却以及积累，如今已经像是站在海床上的巨人一般，有的足足60多米之高，但是我更愿意把它称作是一块巨大的矿化海绵，因为它身上的碱性热液微孔便是解开生命诞生的关键物理结构。 热液喷口由于不断有热液喷出，从而在内部形成如迷宫般微小的通道，而有的通道之间的岩石壁只有几微米的厚度，由于热液中含有甲烷、氨气、硫化氢等气体，自然而然这些岩石成分中具有了大家都熟悉的无机催化剂“铁硫簇”。再说岩石外部的海水，由于火山运动的频繁，大气中主要充满氮气、甲烷、硫化氢以及二氧化碳使得海洋酸化。那么酸性的海洋和碱性的热液喷口有什么关系呢？别着急，我们先来讨论一下曾经风靡一时的原生汤理论，这里我详细讲述细节，只批判它的致命缺点，从热力学角度去批判，无论是海洋内部不稳定的化学反应还是宇宙深处的强烈紫外线都不可能使得生命的有机分子稳定，其次从动力学角度来看，没有稳定的能量供应分子间化学反应所需要做的功（有机分子的浓缩与分子的活化），从两个角度来看原生汤理论与生命的物理规律需求背道而驰。有人可能还会说利用闪电提供能量，而我只能嗤之以鼻。 那么到底那种结构可以满足生命的基本物理学定律，当然是我们如今所认识到的碱性热液碰口，想象这样一幅场景，岩石（热液碰口的简称）内部有两个蜿蜒平行微孔洞，一支孔洞的液体是渗入冷冷的酸性海水（pH=6），而另外一只是温热向上的碱性热液(pH=10)，中间是几微米富含铁硫簇的微孔壁，两支微流流速缓慢均匀，会发生怎样的反应？我们知道，有机分子是无机分子聚合而来，就像《自私的基因》那本书所说，无机分子就像食物，被作为猎手的有机分子无情吞食并转化为自己身上的部件，那时起，大批有机分子族群中由于DNA的稳定和自我复制而统治了世界。但是如此精彩的故事必须的说明DNA是如何在遵守物理基本定律下诞生的，我想这也是每个生物人所期待知道的。好了继续说回我们的故事，讽刺的是，其实生命的化学结构说起来也很简单，解剖生命有机分子发现就是CH2O，处于一个狭窄的半氧化状态，说白了，就是氢气和二氧化碳的作用。为什么没有说氧气，那是因为生命诞生之初，地球大气并未有氧气存在，何况海底。 但是问题随之而来，氢气和二氧化碳极其稳定，在化学热力学以及动力学上角度来看，两个气体在当时的地球环境下发生反应极其困难，因为产物甲醛还原电位极低，我们没有任何理由维持它的稳定以及浓度，即便是真的制造出少量那样像氨基酸、核酸的生物大分子也没有意义（米勒-尤列反应）。那么怎样让氢气心甘情愿交出电子给二氧化碳生成稳定的有机分子并积累呢？只是祖先细胞露卡面对的第一个生命难题？不过自然的眷恋解决了这个问题。  发自小木虫Android客户端 |
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