化学进化及生命的诞生
大约46亿年前,地球诞生了。在那之后不久,地表便被岩浆覆盖。到了约40亿年前,冷却了的岩浆变成了陆地,冷却过程中水蒸气变成了海洋。在这种环境下,生命,终于在地球上诞生了,而且,还是在海洋中诞生的。那么,为什么生命最初不是在陆地上,而是从海洋中诞生的呢?
这是因为原始的海洋中含有丰富的有机物。所谓有机物,指的是含有氨基酸、糖类、核酸碱基等含碳元素的化合物。有机物是生命诞生的重要因素。关于原始地球上有机物的诞生方式,著名的“米勒实验”显示:紫外线或雷电等带来的巨大能量可能促使大气中的无机物小分子形成有机物小分子。此外,也有人认为是撞击地球的小型天体(陨石)带来了有机物。
这些有机物随着降雨过程一同进入海洋并不断累积。氨基酸、糖类、核酸碱基等低分子有机物具有易相互结合的特性。这些低分子借助海底火山所提供的热能进行结合,形成蛋白质、碳水化合物、核酸等复杂的高分子有机物。海底积存着的金属化合物通过吸附低分子有机物的方式,起到了加速低分子有机物结合这一化学反应的催化剂的作用。
从地表频繁掠过的紫外线、带电粒子[3]等,都具有拆毁这些高分子有机物的巨大破坏力。而海洋则可以抵御这些破坏,柔和地将高分子有机物包裹起来。如此看来,海洋真可谓是生命的摇篮。也正是如此,在地球上,生命诞生了。
●原始地球的样貌以及有机物的产生
关于原始地球中有机物的产生有几种不同说法。有人认为,在海底热液喷口附近的水的沸点达到几百摄氏度,由此产生了以氨基酸为首的众多有机物。此外,也有说法认为,落到地球上的陨石携带的外星球有机物是地球有机物的起源。
●米勒实验
年由美国的米勒等人进行的实验。本实验验证了在模拟由地热造成的海水蒸发、降雨、雷电等原始地球环境的装置中,无机物可以通过化学变化生成有机物。
对生物来说氧气原本竟是毒药
原始生物及当时的地球环境
植物通过光合作用产生氧气,正是因为氧气的存在,动物才得以生存。由此常识出发,氧气对生物而言,可以说是天使一样的存在了。然而,一不留神,氧气也会瞬间转变为地地道道的恶魔。由此,称氧气为毒药也不为过。而其中缘由就在于氧气的化学性质——氧气是反应性极强的物质。
氧气具有无论和哪种物质都极易发生反应的特性(氧化性)。试想一下铁和氧气结合生成氧化铁(铁锈)的例子,便可以轻松地理解氧气所具有的这种氧化性。
近年来,“活性氧”备受瞩目。“活性氧”是由氧气派生出的、化学反应活性极强的一类物质。有时,活性氧由于其极高的反应活性,可以破坏侵入生物体内的病毒等物质;然而另一方面,也有可能损伤生物自身的组织。
人们发现,活性氧作为导致老化的原因之一,引发了各种疾病。[4]此外,在美容方面,消除活性氧的功效似乎也正备受
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