地球最初的生命如何应对最大的威胁——水?(5)

对生命起源的实验室研究正式开始于20世纪50年代，当时许多研究人员认为生命起源于海洋，海水中存在着一种富含碳基化学物质的混合物，称为“原始汤”。早在在20世纪20年代，苏联生物化学家亚历山大·伊万诺维奇·奥巴林和英国遗传学家约翰·伯顿·桑德森·霍尔丹就各自提出了这一概念。他们都将早期地球想象成一个巨大的化工厂，大量的碳基化学物质溶解在早期海水中。奥巴林解释道，越来越复杂的颗粒不断形成，最终生成了碳水化合物和蛋白质——他称之为“生命的基础”。
1953年，美国芝加哥大学一位名叫斯坦利·米勒的年轻研究者进行了一次著名的实验。许多人认为，该实验的结果证实了上述观点。他用一个盛着水的玻璃瓶来模拟海洋，用另一个装着甲烷、氨和氢的玻璃瓶来模拟早期地球大气，两个瓶子之间用管子相连。米勒用电极模拟闪电，通过几天的加热和电击，瓶子里的物质和水反应生成了甘氨酸，这是最简单的氨基酸，也是蛋白质的重要组成部分。许多研究者据此认为，生命起源于海洋表面附近。
然而，今天的许多科学家指出，这种观点存在一个根本问题：生命的基础分子会在水中分解。这是因为，蛋白质和核酸(如DNA和RNA)在连结处十分脆弱。蛋白质是由氨基酸链组成的，而核酸由核苷酸链组成。如果把这些分子放到水中，连结链就会断裂。已故的生物化学家罗伯特·夏皮罗在他1986年的代表作《起源》中批评了海洋原始汤的假说，他写道，在碳化学中，“水是一个敌人，必须尽可能地被排除在外”。
这就是水的悖论。美国明尼苏达大学的合成生物学家凯特·阿达马拉表示，今天的生物细胞通过限制水在内部的自由流动来解决这一问题。出于这个原因，常见的细胞质示意图常常是错误的。“我们被教导细胞质就像一个袋子，可以装下所有东西，而这一切都在游动，”她补充道，“事实并非如此。一切都是在细胞内搭建起来的，而且是在一团凝胶当中，而不是一个水袋。”
许多研究者认为，如果生命能控制水分，那么其中的含义显而易见：生命可能是在陆地上形成的，因为水在陆地上只能间歇性地存在。
源于陆地
支持这种观点的关键证据出现在2009年，当时萨瑟兰宣布，他的团队已经成功制造出组成RNA的4种核苷酸中的两种。他们从磷酸盐和4种简单的碳基化学物质开始，包括一种名为“氨基氢”的氰化物盐。这些化学物质全部溶解在水中，但浓度很高，而且关键步骤需要紫外线辐射。萨瑟兰表示，这样的反应不能在海水中发生，而只能发生在暴露于阳光下的小水塘或小溪中，那里可以使化学物质浓度升高。