Deep Dive
Shownotes Transcript
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似乎每个新闻周期都充斥着人们挑战法律界限的故事。为了阐明塑造我们国家的复杂法律问题，CAFE 汇集了一支法律专家团队，推出了一个名为……的新播客。
起初……
嗯，科学家们实际上并不确定一开始发生了什么。具体来说，他们不知道地球上的生命究竟是如何开始的。大多数研究人员都认为这与水有关，这就是为什么在上周我们“起源”系列的第一集中，我们探讨了地球上的水可能来自哪里。但是现在我们的水舞台已经搭建好了，我们仍然面临着一个可能更大的问题。
接下来发生了什么？我们是如何从一堆水变成一堆水中生物的？一些研究人员采用了一种非常规的方法来找出生命是如何开始的。他们试图自己创造生命，在实验室里重现生命。科学作家迈克尔·马歇尔写了一整本书来讲述这一探索，我们勇敢的记者伯德·平克顿联系了他，以了解更多关于这些奇特而精彩的实验的信息。
迈克尔·马歇尔告诉我的故事始于20世纪50年代，它始于一位获得诺贝尔奖的教授哈罗德·尤里。他是一位化学家，当时距离退休只有几年时间。迈克尔说，在他职业生涯的最后几十年里，哈罗德·尤里参与了各种有趣的项目，包括试图弄清楚早期的地球可能是什么样子。
在水出现之后，但在生命出现之前。他利用已知的其他行星的化学知识，对数十亿年前的地球进行了设想，认为它可能是一个炎热的世界，拥有海洋和火山、闪电以及大量的氨和甲烷。而从这种大胆的设想中，产生了一个更大胆的想法。如果你可以在实验室里，以微缩的形式重现那个早期世界，
你能回答关于我们起源的一个根本性问题吗？这个问题是生命是如何产生的？机制是什么？这就是哈罗德·尤里的一个学生发挥作用的地方，这个人叫斯坦利·米勒。米勒最终走近他，说，为什么我们不试试呢？为什么不尝试混合一些氨和甲烷，模拟火山和闪电呢？
看看是否会出现任何类似生命的东西。尤里最初的想法是，天哪，这有点冒险。你知道，我的意思是，如果，你知道，它可能不会奏效。但米勒说服了他。因此，在1952年，他们开始创造一个微型世界。
他们使用的装置非常简单。他们有两个玻璃容器，其中一个装有水。这是他们版本的原始海洋。另一个装有混合气体。甲烷、氨和氢。这被认为是原始大气。这两个玻璃容器通过玻璃管连接起来。
并且它们中的每一个都以某种方式被操纵。海洋的那个，水的那一个，正在被轻轻加热，以模拟火山活动的影响。而且因为人们普遍认为，地球在年轻的时候可能相当炎热。然后在空气瓶中有一个电极，它会不时地产生电击。这被用来模拟闪电。一旦他们建立了这个模拟早期地球的微型世界，他们……
只是让它运行几天。他们没有过多地摆弄，因为据我们所知，远古地球上并没有很多实验室科学家像移液一样将物质进出海洋或大气。但事情开始发生了变化。水的颜色变了。它首先变成黄色，然后最终变成棕色。因此，显然发生了一些化学反应。但此时，他们无法判断是什么。他们所能看到的只是发生了某些事情。
最终，米勒停止了实验，分析了水以找出其中有哪些新的物质，他发现的是一种叫做甘氨酸的有机化合物的证据。这就像一个尤里卡时刻，我简直不敢相信我做到了。但我认为，对于那些没有有机化学背景的人来说，你会说，甘氨酸？什么？那是什么？甘氨酸是一种氨基酸，是生命最基本的组成部分之一。
这意味着斯坦利·米勒进行了一个超级简单的实验，在他第一次尝试中，他证明了你可以将常见的无生命化学物质混合在一起，一种生命所需的关键成分就会在几乎没有干预的情况下出现。米勒-尤里实验的这一时刻，这一意外的成功，
它激发了70年的研究，这项研究仍在继续。科学家们在过去的几十年里，已经从无生命的化学物质中获得了更多生命的基本组成部分。例如蛋白质、RNA、糖和脂肪。但他们也试图取得最大的飞跃。他们希望在某个时候找到一种方法，不仅能创造生命的组成部分，还能创造实际的生命。
在一个瓶子、烧杯或一些试管和烧瓶中。如果他们成功了，他们希望获得一些线索，了解地球上的生命可能在40亿年前是如何开始的，或者潜在地了解生命本身的一些基本知识。我们地球上每一个奇妙的生物都是由复杂的活细胞构成的。活细胞。
生命是由原子、分子和化学反应组成的。但是什么使它们具有生命力？这是如何发生的？什么是生命？
所以这里的一个主要障碍是，生命令人惊叹地、令人瞠目结舌地错综复杂。大多数这些生命起源研究人员都同意，他们试图构建某种最基本的生命单位，即细胞。但是“基本”这个词有点误导性，因为正如迈克尔向我明确指出的那样，现代细胞非常非常不基本。
即使是最简单的细菌也拥有超过一百个基因和数千种特定的分子，例如蛋白质和糖等。细胞内的所有这些系统相互交叉，并且相互依赖。
这是一个转录、翻译和调控的旋风，所有这些系统都如此相互交织，彼此协调一致，以至于如果你试图移除任何部分，或者甚至过于剧烈地改变任何部分……它会导致所有其他部分的级联故障，并且可能会杀死细胞。因此，大多数生命起源研究人员看到这种令人眼花缭乱的相互关联性，他们认为第一个细胞不可能
不可能如此复杂。所有这些都突然从虚无中产生，这似乎是难以置信的。你显然必须把它简化到更简单的东西。这听起来很简单，对吧？就像字面意思一样，更简单的东西。
但这也不是那么基本，因为没有人完全确定那个更简单的东西究竟是什么样子。如果你问任何两个生命起源研究人员他们认为第一个生命是什么样子，你几乎肯定会得到不同的答案。尽管如此，多年来，迈克尔说，关于生命起源研究人员正在寻找什么，已经形成了一种脆弱的共识。如果你真的要把它简化，大多数人都会同意，一个生物必须具备一个简短的特性清单。原始基本生命形式特性第一条，
它能够维持自身，例如它不会自行分解。最基本的细胞可能具有一定的结构，例如膜或壁，将它与周围的一切隔开。就其本身而言，这不足以生存，但这只是第一部分。
第二件事与之相关，那就是它是自给自足的。它有点活跃，并且持续存在。这意味着它将以某种方式从周围环境中吸收能量。这是基本生命细胞特性第二条。生命可能具有一定的新陈代谢，一种为其所有系统提供能量的方式。
现在我们通过吃食物和消化食物来做到这一点。这不是唯一的方法，你知道，有些植物吸收阳光。但无论如何，它都在吸收能量并利用它来维持自身。最后，是基本生活方式特性第三条。
它需要能够自我复制。现在，这并不意味着我们没有调用任何像有性生殖那样复杂的东西。它只是一个简单的复制案例。所以，你知道，从一个开始，分裂成两个，或者某种程度上复制自身。所以你有两个，然后你有四个。所以最基本的生命形式可能必须具备这三件事。
能够维持自身、维持自身并复制自身。你把这些东西放在一起。要么你活着，要么你非常擅长模仿它。在过去的70年左右的时间里，研究人员已经修改了早期地球的不同模型。他们很确定尤里的设想是不正确的，所以他们正在尝试其他事情。在他们的摆弄和测试中，用不同的化学物质、不同的酸度、不同的温度来重现不同的场景，
他们已经弄清楚了如何组装许多不同的生命组成部分，包括可能具有这三个特性之一的组成部分。例如，他们已经能够制造出看起来非常像细胞膜的脂质球。勾选结构。或者他们已经获得了RNA分子的形成，它们就像简化的DNA，可以传递遗传物质，这就是复制。勾选。问题是……所有这些都非常难以制造。
这是安娜·王博士。她是新南威尔士大学的一名研究科学家，她做过这样的工作。她说，让一件东西，比如细胞结构，出现在一瓶随机成分中已经足够困难了。但是让三件东西同时出现在同一瓶随机成分中？现在感觉几乎是不可能的。那么你如何尝试几乎不可能的事情呢？对“无法解释”的支持来自Greenlight。
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嘿，“无法解释”的听众们。我是苏·伯德。我是梅根·拉皮诺埃。女子体育运动如今正在达到新的高度，有很多事情需要讨论，有很多事情需要解释。你的意思是，为什么女运动员的平均收入低于男运动员？
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以及其他地方。我们还将分享一些关于我们共同生活的事情。不仅仅是像MetGalas和全明星赛这样的酷炫事情，还有我们的日常生活。你这么说，好像我们的日常生活并不光鲜亮丽。真的。无论是分析最大的比赛还是讨论最新的头条新闻，我们都将对体育世界及其他领域带来更多见解。在您收听播客的任何地方关注“多一点”。每周三都会发布新的剧集。我们开始了。
生命起源研究人员已经非常擅长通过混合可能存在于地球之初的化学物质来弄清楚如何使各种生命组成部分出现。但他们还没有弄清楚如何做到——至少，目前还没有——
是让所有生命组成部分同时组装在一起，形成一个所谓的“活的有机体”。事实上，这似乎是一项不可能完成的任务。但是一些研究小组正在尝试解决这个问题的不同方法。正如安娜·王向我描述的那样，其最基本的形式是这样的。
40亿年前，地球可能是曾经存在过的最好的实验室。在实验室里，你可以有很多很多试管，同时进行很多实验。每个试管的条件略有不同。也许一个试管非常适合制造膜。另一个试管非常擅长制造RNA，这是一种简化的DNA形式。第三个试管具有一种代谢引擎。
然后，如果你将所有这些试管组合在一起，那么你就可以将所有不同的生命组成部分放在一个地方，并可能准备好组装。在早期地球上，你可以看到这种许多试管场景的几种不同方式。
所以，这可能发生的一种方式是，你在一堆温泉中有很多不同的浅水池。所以你可以想象一下像黄石公园或新西兰的罗托鲁阿这样的地方。我们有很多不同的浅水池，其中一个超级酸性，非常非常热。如果你把……
一根手指放进去，你可能拿不回你的手指。而它隔壁的那个是超级碱性的，而且有点凉。所以它们有完全不同的反应条件。你可以制造完全不同的分子。这是过于简化了，但你可以想象一下，有一个RNA池和一个脂质池等等，
彼此靠近。突然下起了雨，或者发生了火山活动，这些温泉池沸腾起来，它们开始相互混合。这时魔法就发生了。这些成分结合在一起，也许再次阳光明媚，东西变干并浓缩，然后你可以开始制造我们可能称之为原细胞的东西。这些是原始的、原始的细胞，是像我们所知的那样生命的先驱。
所以，这是一种可能实现不可能的事情，并使所有这些生命组成部分混合在一起的方式。但也有其他研究人员正在探索早期地球上这种实验室组合魔法的其他潜在地点，包括研究人员正在研究热液喷口。
这些是海洋中水下降到地球裂缝中，然后以高温、充满化学物质的形式再次喷出的地方。这些化学物质与海洋混合，变成矿物质，然后这些矿物质开始堆积在喷口从海底喷出的地方。堆积物越来越大，最终形成一个结构。它垂直向上生长，变成一个小烟囱。劳里·巴格是美国宇航局喷气推进实验室的一名研究科学家。
她做了很多关于这些水下喷口及其烟囱的工作。当你在自然环境中时，它们会变得巨大。这些可以高达几米，有时甚至高达几十米，就像一座建筑物那么大。
根据其组成的矿物质，烟囱可以是黑色、白色、绿色、红色，甚至是一种杂色的颜色混合物。它的内部是空心的，所以液体正在流过它，但在烟囱内也有很多孔。所以烟囱看起来像海绵。它内部有很多小孔，一个孔中的条件可能与另一个孔中的条件大相径庭。
在早期地球的场景中，烟囱外部的孔隙可能正在与酸性海水发生反应。而内部的孔隙可能从喷口和水中吸收不同的化学物质。因此，与早期地球表面的浅水池类似，这些孔隙中矿物质和化学物质的混合物可能导致各种不同的组合。
它就像一堆小试管。每一个都略有不同。这就是烟囱如此有趣的原因，因为它不仅仅是一种条件。当然，不同的喷口也有不同的烟囱。所以，我的意思是，条件空间非常大。
孔隙本身或多或少地相互连接。所以你甚至可以，在一个试管中，你进行一个反应，然后该反应的产物进行一小段旅程，进入另一个试管。现在，你可以在同一个烟囱的不同条件下进行另一个反应。
在这种情况下，你可能有一些孔隙，其中生命所需的正确组成部分（劳里称之为有机物）在一个地方混合在一起。然后细节就是这里的谜团。所以有机物可能开始变得更长更大。也许会形成膜。然后可能存在一种非常早期的生命形式，能够利用喷口中的能量生存。然后最终，最终，它能够产生足够的能量来离开。
还有其他故事，这些故事涉及在冰中生长的生命，甚至一些生命来自外太空。制造看似不可能的第一次生命飞跃的不同方式。每个理论故事都是对研究人员（如劳里或安娜）可以从中工作的环境的一组基本假设。
然后他们可以交换不同的矿物质或尝试不同的温度变化以查看会发生什么。现在，他们仍在制造组成部分，这些细胞膜或RNA、各种蛋白质。但是慢慢地，一次又一次地进行实验，劳里、安娜和该领域的其他研究人员正在
他们正在建立一个信息库，这可以帮助他们了解哪些随机条件可能需要在各种水池或孔隙中发生，然后结合起来才能导致第一个潜在的细胞。但我们离那一点还差得很远。所以我们仍然处于单独查看所有这些东西或成对查看它们是很棒的阶段。我们仍在学习很多东西。总有一天我们会一起研究它。
但这就是事情对我来说变得有点疯狂的地方。因为当我开始与所有参与报道的人交谈时，我假设当研究人员创造出每个人都认为是生命的东西时，那就行了，对吧？就像他们已经解开了我们起源的谜团一样。他们终于可以说，好吧，一开始，有一些池塘具有XYZ条件，或者有一个具有ABC矿物结构的海底喷口，对吧？
从那个池塘或那个孔隙或其他什么地方，我们的第一个共同祖先诞生了。结束，或者我猜是开始。但劳里基本上说，不。
不，实际上，关于生命起源研究的另一个事实是，我们在实验室里做的任何事情，无论成功与否，都只是我们已经在实验室中展示的可能性的描述。但这并不等同于说这正是地球上发生的事情，因为除非我们有证据，例如来自岩石记录的证据，否则你可能真的无法确切知道地球上发生了什么。所有这些只会告诉你，现在我们有一种可能性，说明生命如何在特定条件下产生。
是的，我们无法倒回时间去看发生了什么。安娜在这里同意劳里的说法。她说，在实验室里找到一种制造生命的方法并不能证明地球早期生命是通过完全相同的方式制造的。但知道至少有一种方法会令人兴奋。这会令人兴奋，部分原因是它可以表明生命确实可能更早地出现在地球上。
只使用这里已经存在的成分，对吧，不需要来自陨石的额外帮助，例如。它可以为科学家提供一个关于可能需要什么条件来创造这种生命的情况的潜在画面，无论是喷口、水池、冰还是其他什么。所有这些都很好。但我必须承认，我对这一切的第一个反应是，如果这项研究不能给我们关于地球生命起源的明确答案——
那么科学家为什么要做呢？但安娜、劳里和迈克尔也告诉我，这项研究可以指向比生命来自哪里更大的东西。它可以告诉我们关于生命本身更基本的东西。因为如果我们人类，在短短几十年的修补之后，就能找到一个可能的解决方案，那么
那么制造生命可能并不那么难。如果它很容易，即使是穴居人的后代也能做到，那么它可能在宇宙中的许多不同地方发生过。想到我们并不孤单，这既令人恐惧，又令人兴奋。事实上，劳里和安娜都是天体生物学家。所以他们是研究宇宙其他地方生命可能性的科学家。
他们说，即使他们正在做的工作永远无法给我们关于地球生命的完美答案，它也可以给我们一些线索，告诉我们去哪里寻找其他地方的生命。如果安娜的水池产生生命，那么研究人员就可以寻找类似的火星水池痕迹。但如果劳里的喷口最终产生了生命，那么将注意力集中在可能拥有喷口的海洋世界可能更有意义。
所以木星的卫星木卫二已经被谈论过。土星的卫星土卫二也被谈论过。土卫二有喷射到太空中的羽流。所以任务已经测量了羽流的成分，他们的一些分析表明可能存在事件。我们不确定，但可能存在。总的来说，无论研究人员更关注地球生命的起源还是寻找其他地方的生命……
所有这项工作的核心仍然存在着一个令人难以置信的想法，这感觉非常一致。这个想法是，如果这些研究人员最终成功并取得了这一重大飞跃，他们将从零开始创造生命。安娜尤其花了一分钟来真正处理这个问题。是的，我一直，我认为现在，
我很乐意只关注难题的小部分。但每当我想到所有碎片拼凑在一起时，它确实会让我害怕。不是因为她认为这种生命会以某种方式变得有害或具有敌意。现实地说，这不会像创造一种病毒那样，会接管世界。但我们人类创造生命这件事确实有点不可思议。
对我来说，这有点像弗兰肯斯坦。所以我想我担心这里有一些傲慢自大，也许吧。但对安娜来说，这种不可思议的感觉来自一个完全不同的位置。她说，现在，当她在显微镜下观察任何活物时，即使它只是一个细菌生命形式，她也知道，不知何故，非常遥远地，她与它有点相关。但如果我们创造了一些东西，
这似乎在实验室里是活的，它基于一组完全不同的化学物质，或者这些化学物质来自空气、气体和液体。它不是来自另一个活的有机体。那么这几乎是我们任何人见过的第一个外星人。一个由人类制造的地球外星人的想法，确实让我有点害怕。但也令人害怕。
有点兴奋，而且大多只是充满了敬畏。在我们“起源”系列的下一集中，另一个基本问题，另一个清晰易懂的答案。所以没有人能够定义生命，有些人会告诉你，这是不可能的。那是下周的事。
与此同时，如果你想阅读更多关于在瓶子里制造生命的研究，迈克尔·马歇尔的书有很多我们无法融入本集的历史。它被称为《创世纪探索：试图揭开地球生命起源的天才和怪人》。劳里·巴格和安娜·王的研究也值得一读。
本集由我，伯德·平克顿报道和制作。它由布莱恩·雷斯尼克和凯瑟琳·威尔斯以及梅雷迪思·霍德诺特编辑，我不得不强调梅雷迪思对这个节目的运行和齿轮运转的贡献有多大。我们有来自克里斯蒂安·阿亚拉的声音设计、混音和配乐，以及诺姆·哈森费尔德的帮助。佐伊·穆利克检查我们的事实，曼宁·阮非常喜欢。
如果你对生命的起源有想法，请发送给我们。我们的邮箱是[email protected]。如果你想在离开时给我们留下评论或留下一些星星，我们将非常感激。无法解释是Vox Media播客网络的一部分。我们下周将继续讨论更多起源。