正文 南極冰下淡水湖的奧秘(2 / 3)

實驗一周後,米勒與尤列等人發現,約10%~15%的碳以有機化合物的形式存在。其中2%是氨基酸,以甘胺酸居多。同時,實驗也產生了可構成生命內核——核酸的原料,如糖類、脂質和其他一些物質,但是並未出現生命的本質形式,如脫氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)。

盡管米勒與尤列等人的實驗部分驗證了生命起源的假說,但還是有很多地方並不令人信服,比如,實驗並未直接產生DNA或RNA。因此,後來許多研究人員再次實驗進行進一步的探索。其中,2008年一些研究人員的研究獲得了更多成果。這些研究人員借助高效液相色譜和質譜技術,重新進行米勒-尤列實驗並分析了米勒-尤列實驗留下的實驗瓶樣品,發現這一實驗產生的有機化合物比原先報道的還要多。

其中,模擬火山爆發激活“生命濃湯”的實驗產生了更多的有機物或前生命物質。加熱水後,水蒸氣推動著氣體進入一個經過改造的燒瓶中,同時燒瓶中加入抽氣裝置,使氣體流動的速度加快。在電火花的作用下,水分子裂變生成羥基自由基,同時其他分子也參與反應,從而生成了22種氨基酸,5種胺,以及很多羥基化的化合物。最重要的是,氧硫化碳可以幫助這些氨基酸縮合形成多肽。多肽也就是蛋白質,即生命的本質。

然而,按照今天分子生物學對生命的解釋,生命的核心——蛋白質是由DNA編碼,RNA轉錄後通過核糖體表達出來的。其中,最重要的是蛋白質的氨基酸序列的堿基對編碼和形成。而米勒與尤列的實驗及其後來的實驗並不能揭示多肽蛋白質上的堿基對序列是如何編碼產生的,因為隻有具有確定的氨基酸序列的蛋白質才產生生物功能,這也是當前鑒定蛋白質的最主要方法。

幫助認識生命起源和生命生存

盡管生命起源於“生命濃湯”的假說在科學界和一般公眾中有很大的影響,但迄今包括這一學說在內的各種生命起源的學說還沒有哪一種得到充分驗證,因而也不可能得到研究人員和公眾較為一致的認同。

而且,對非洲、加拿大、澳大利亞等地地質材料的研究發現,最早的細菌之類的原核細胞大致出現在34億年前,而藍藻大約在31億年前的時候出現。這表明地球上的化學進化經曆了數億年以上的時間(地球形成於40億年前),才出現了原始生物——原核細胞。在此之前,可能還有更原始的非細胞或前細胞形態的生物,因為原核細胞已具有相當複雜的結構和功能。

俄羅斯南北極研究所所長盧金猜測,如果東方湖存在依靠在極暗條件下化學反應而存活的微生物,這或許與數百萬年或數千萬年前的海底生物類似,但它們是否遵循不同的進化規律演化,眼下還不知道。而東方湖可能把一些有機生命形態封存了約2000萬年,這或許能為解開地球生命起源和在太陽係探索其他生命形態提供線索。

因為,如果在寒冷、高壓、低營養物輸入和黑暗的冰下湖中存在生命,那它們可能會不同於“生命濃湯”說的進化之路。當然,即便是南極冰蓋下淡水湖中的生命也是在海洋初期的生命濃湯中形成的,因為那時地球上可能還不具有北極和南極的極寒氣候,但後來這些生命在極寒的南極中生存下來也提供了一種研究生命進化的極好環境和機會。

例如,在南極冰雪中和冰下淡水湖中可能存在的主要是菌類微生物,而且處於休眠狀態,但可能仍具有生物活性或本來就存活著。研究這些細菌的種類和群落結構的多樣性,可能獲得生命起源的多樣性,並揭示不同地質條件下地球生物的演化規律。同時對其生存機理和特殊功能基因等的研究,還具有一定的應用和開發潛力,比如,可以指導人類在極端嚴寒環境下如何生存和抗凍。

幫助認識氣候變化和其他問題

南極冰下東方湖的發現同樣有助於探索和認清今天的氣候成因以及氣候變化的曆史規律。無論是地球本身的自然因素引起的氣候變化,還是工業化以來人類活動為主要原因導致的氣候變化,都可以從南極、北極和其他冰川中的冰芯中獲得真實的信息和線索。