萬物之始：地球生命的起源 (下) / 講者：吳嘉偉、丘澄峰（星匯點委員）
18:20 Share

大家好,欢迎大家星期日晚留在香港电台第一台收听由文教组制作的节目《大学堂》我是李秋婷

科學家們一直致力於研究生物演化的過程希望找到一個共同的祖先從而了解所有物種的起源甚至探索已經滅絕又或未知的物種

上集大學堂和大家探討了地球孕育生命的條件包括為生命提供淡水資源的水循環系統溫度、空氣、水和陽光等等元素又一齊了解了地球在 46 億年前形成的過程

今天我們繼續去到香港太空館參加由星會點委員吳嘉偉和邱晴峰主講的講座「萬物之始:地球生命的起源」再進一步了解一下生命是怎樣形成的生命的演化過程既複雜又奇妙由簡單的分子和能量開始逐漸演化成今日豐富的生物世界

早期地球的大氣層充滿了不同的氣體再通過能量的幫助這些由不同元素組成的氣體能夠組合成更複雜的有機分子

當高能量輻射擊中大氣中的細小粒子時就會令它們結合形成更大的分子不過將各種元素組合成有機分子的能量是從哪兒來的呢交給吳嘉偉和邱晴峰說說

如果要生命,那怎样才会有呢?这里其中一个理论就是说在大气里面,我们刚才说其实有很多不同的气体有些是水气,有些是甲烷或者是氨气总之你见到其实都是由不同的元素

而這些元素如果可以當作積積木一起組成的話其實就可以製造一些人體的部分而當中如果你想將它像積積木一樣組成的話其實你要給它一些能量才可以做到

能量可以是怎樣來的呢?可以是偶爾在大氣裏面發生閃電或者太陽照射下來的高能量輻射例如紫外線、X-ray 或是加碼射線打中這些細粒子都可以令它們合體變成一些較大的粒子

其次就是原來我們剛才說的紫外線其實可以幫它拆開也可以貼上剛才說的只可以貼上植木但有些發現太長了 砌錯了都可以被它斬開其次就是我們的隕石撞過來它一跌到地球上面它會留下很大的坑之餘它自己本身都燃燒了物質都是留在地球上面的

而我們亦可以運用這些物質轉化成氨基酸再其次是關於礦物與水的互動水將營養帶到一些攝有能源的地方在這個情況中,它的能源是溶岩,是熱能透過這些熱能,它便可以進行一些分解及合成的動作

除此之外,有其他不同的東西都可以幫助催化反應例如剛才說的閃電同樣地可以斬開一些長一點的亦可以黏上一些短一點的,變成更長

其次是化學性的風化代表甚麼呢?我們剛才說冷卻了很多岩石岩石裏面有很多礦物然後我們有水去沖刷它裡面會變成一些營養積進一些湖泊裏

另一個研究是熱泉當水積在這裡充滿化物質時溫泉不斷供應熱能給這些地方它就可以做合成或分解

其實那些細粒粒子的氣體可以怎樣被拆開然後再重新組合變成人體裏面的一些粒子變成生命的粒子被稱為生命份子的氨基酸是蛋白質的基本單元在自然界中大約有 500 種當中有 20 種是人體所需要的

早期地球環境例如火山活動和海底高壓提供了極端條件令按基酸可以像積木般連在一起形成一條長鏈再通過摺疊或幾條鏈結合組成我們身體的蛋白質那究竟人體需要甚麼類型的蛋白質才能生存呢?聽聽吳嘉偉怎麼說

例如红血球里面其实也有一些蛋白质叫做红血球蛋白而红血球蛋白的形状大家可能很难想象到它是由很多条的氨基酸链绞合一起而成的

这些氨基酸的链其实它们有什么功用呢就是它们可以和氧气结合这样透过这个红血球将氧气带去你身体不同的器官让你身体周围都可以得到氧气这样这个是其中一种生命中我们需要的蛋白另一种比较重要的蛋白质就是酶在我们的人体里面每天都有很多化学反应发生

煤就是相當於身體運作的催化劑幫助我們順利完成各式各樣的化學反應進食和消化就是其中一個例子

其實我們是要將不同的食物拆細然後再組成一些對我們身體有用的東西而將一些東西拆開又或者將一些東西組合在一起這個過程牽涉到甚麼蛋白質其中一種就是酶

酶可以加快这个过程或者令到这个过程容易发生最基本大家其实口水里面都有酶如果你要将糖分解的话口水里面都是会有这一种功能的都是有酶的口水里面的酶我不知道大家有没有试过吃饭在酶一下酶一下不吞下肚然后你会觉得饭越酶越甜

其實就是口水裏的酶將澱粉拆開變成一些比較簡單的糖所以就覺得好像很甜有一種生物分子可以組成生物遺傳指令引導生物發育和生命機能運作這個分子就是去氧核糖核酸即是 DNA 它是由蛋白質、磷酸鹽和糖結合而成

當磷酸鹽和蛋白質和糖組合時就會出現這種核酸的基本單位就是核金酸如果核金酸有很多粒粒黏在一起用磷酸團黏在一起在這個位置黏在一起就會形成 DNA 和 RNA 是一些統稱核酸的東西

有了關於人類生命基石的基本認識我們是時候進一步了解一下不同生命起源的假說

第一个流派叫做自然发生流派它最主要说的是生命在自然条件下可以由没有生命的物质诞生出来这个流派下面有分为两个主流的派别一个认为生命只可以在有机物里诞生而另一个认为生命可以在无机物上诞生听听邱晴峰怎么说

首先說一下自然條件自然條件就是一些天然的現象沒有人為干預不要跟我說無緣無故有人用筷子去攪地球然後混合一下 它就出現了不是的其實它的意思是可能地球自轉它可能搖晃一下就搖到一件事出來或者地球上的行雷閃電有些隕石撞過來產生了一個生命的起源或者生命的點

下面就是為何生命會分為有機物誕生和無機物誕生的流派有人認為生命需要有機物例如剛才所說的 Amino Acid

去合成而不是從任何一塊石頭任何一塊水都可以變成而無機物的論派認為其實那些水、石頭、礦物在有特定的條件或環境下它是可以變成有機物然後再變成一些我們更高等的生命

但最重要的是,這是一個假說,沒有人能證實而科學界亦不接納這個理論為何這樣說?因為生物可以從無機物誕生即是給對條件、環境,任何東西,例如石頭、水、蝴蝶都可以變成你

蘇聯科學家奧巴林和英國生物學家霍爾丹在 20 世紀時先後提出「原子湯理論」這個理論假設 構成最早的有機分子可能在強大的能量來源下從原子大氣中製造出來而這個理論也被稱為「奧巴林-霍爾丹假說」

霍爾丹提出 地球的前生物海洋基本是一大鍋熱稀湯霍爾丹相信有機化合物可能就在這鍋熱稀湯中形成有一個理論叫做原始湯英文叫 Primal Soup 或者 Predomal Soup 由兩位科學家在 2024 年和 2029 年提出

因為我們一開始的大氣是比較多一些例如甲鉛、铁铁充滿有機元素的氣體然後組成的大氣而它們受到能量的刺激就可以黏在一起就像剛才說的組裝 Lego 一樣它就可以黏在一起或者分拆不同的東西受到不同的刺激就可以產生不同的結構和更加複雜的東西

當它變得越來越重 它就會自然從大氣裏面掉到地上或水裏面這裏說的原始海洋未必一定是淡水它只是說一些東西有了淡水聚集在那裏然後它又有其他能源 它給它一些能源它又可以再拆開再拼起來 所有東西都是隨機性的

1953 年美國科學家米勒和尤里根據原子湯理論進行了一個化學實驗目的是模擬 40 多億年前地球原子大氣的環境看看沒有生命的化學物質可否自然合成生命基本材料即是之前提過的氨基酸和核金酸

他們製作了一個密封的玻璃裝置裡面裝著當時科學界推測的原始大氣成分甲烷、鞍、氫氣和水蒸氣然後再用高電壓造成的火花去刺激這些材料以模擬當時地球上的雷電對它們的影響

經過一星期後尤里和米勒發現實驗器皿內有一些粉紅色的淤泥經過分析發現當中含有多種與生命有關的物質包括組成蛋白質的氨基酸構成 DNA 的核金酸還有可以用來製造細胞膜的磷脂證明了無機物可以變成有機物

生命的基礎化合物可能真是由地球自己變出來有情風提到後來科技再進步了科學家重複實驗時透過調校放電強度和氣體比例成功合成的氨基酸種類增加至 22 種以上解釋原始地球有能力拆出複雜分子造就生命的誕生

有更多不同的 A-acid 組合上來就可以有更多不同的組合你可以考慮 如果只有五款紅色 黃色 藍色 綠色和黑色的 LEGO 你組合的東西當然有限但如果你有二十多款 LEGO 有些是一個洞 有些是四個洞 有些是八個洞那你是不是多一些組合可以拼出不同的東西

所以大家估算這個以前地球環境是可以產生不同的 Aminoacid 的元件讓你再去砌碟

除了自然發生派的假說也有一種叫做「杯種論」的理論「杯」是「杯胎」的「杯」又稱為「飯種論」「飯」是「飯飯之交」的「飯」這個理論認為宇宙中的生命可能通過蘊石、衛星

又或星際塵埃這些星體在不同的星球之間搭信風車傳播簡單來說即是地球最初的生命未必是自己土生土長反而可能是由外太空移民過來的不過邱承峰說杯種論至今仍未能被證實

杯種論是說宇宙之間的物質可以傳遞我丟給你 它又丟給我好像打籃球一樣傳播而行星之間傳遞的物質有很多不同的記載例如在地球上找到火星的隕石

其次就是以前有不同的計劃例如有一隻叫準鳥二號是日本的飛上小行星上 拿一些 sample 下來

另外有一架歐洲太空總署的 Rosetta 太空船上了一顆彗星上 放了一些樣本下來發現原來那些樣本裏面有些氨基酸的分子氨基酸是組成蛋白質的其中一個基本軟件如果有氨基酸的話代表它的物質可以丟來丟去在不同的地方可以組成蛋白質

甚至在地球上一些現時存在的生命上到外太空都可以很抵禦外太空的環境例如我們在血淚傳播時會有一個包子包子的 DNA 是在這個殼內這個殼很厚很硬可以抵擋比普通本體更強的宇宙射線

同時它也很疏水,可以保持它裡面是相對地濕潤,不會有些物質死亡再加上以前的傳遞,即是代表如果它有辦法搭上一架飛船去到一個適當的環境,其實它是可以生導的

但這個杯腫論又有另一個問題因為我們對宇宙的理解真的很少我們還未找到一個真正的觀察是觀察到本來有一個星球沒有生命然後我們傳播物質過去它又生了之後就變成生命所以其實在我們探索大部分的宇宙甚至接觸到外星文明之前這個杯腫論都是站不住腳的

生命從何而來?是地球自然生成還是生命本身就存在於整個宇宙由不同方法帶到地球?

生命的起源一直都是一個充滿謎團以及值得人類持續探索的課題時至今日科學家仍然致力去找出生命演化的過程期待日後相關的研究能夠進一步揭開生命起源的神秘面紗我們今集大學堂的時間來到這裡約定大家下星期日晚上 8 點鐘香港電台第一台的大學堂再見