生命从何时开始

四十亿年前，地球表面开始冷却。陨石撞击、火山喷发，以及有毒大气的笼罩，使地球上一片狼藉。尽管环境恶劣，还是有一些不寻常的事情发生了。出现了一个或一组具有自我复制能力的分子。在我们这颗年轻的星球上发生的所有令人惊叹的事件中，这是最让人惊叹的。

这些自我复制者一出现，自然选择便开始了。有些后代发生的变异更有利于它们自我复制，这些后代受到偏爱。很快，最早的一批简单细胞出现了。生命开始了。

达尔文是最早思索生命如何开始的人之一。他设想有一个“温暖的小池塘，其中充满氨和磷酸盐、光、热、电等各种东西”。

如今这个温暖的池塘已不再被视为可能孕育生命的摇篮。但也有关于远海带、深海裂口、放射性海滩和黏土块的起源假说被提出。最重要的是，我们不知道生命从哪里开始以及如何开始。但我们凭借已知的东西足以给出一个合理的猜想。

大事件开启

最早的无可争议的细菌化石可以追溯到大约30亿年前，但大家倾向于认为，生命在更早之前就已经开始了，至少是35亿年前，但具体时间很难确定。许多古岩石都包含着据说是生命证据的物理结构和化学特征。其中最早的可以追溯到41亿年前，考虑到当时地球正在经历“后期重轰炸”，这个年代似乎太早了点。对生命起源时间最合理的猜测也许是38亿年前。

如果说何时开始很难确定，那么如何开始就更难确定了。任何关于生命起源的理论都需要解释三件事：基本构件是如何组装成复杂分子的；这些复杂分子是如何被包进一个类似细胞的封闭空间里的；驱动这一过程的能量源自哪里。海床上那些被称为碱性热液喷口的地方最能帮助我们针对这三点形成理论。它们与众所周知的火山热液喷口或“黑烟囱——即热水从火山裂缝涌出的地方——迥然不同。

我们今天在地球上发现的并且假定在早期地球上普遍存在的碱性喷口远没有那么动荡，它们其实是缓慢渗出温热碱液的海床裂缝，是在海水渗入海床并与一种被称为橄榄石的矿物发生反应时形成的。上述反应从氢中富集水并产生热，使热液升回海床。当热液遇到冷海水时，矿物析出，逐渐形成高达60米的精致易碎的石烟囱。这种结构为孕育生命提供了一切所需。

生命来自外太空

关于地球上生命的起源，泛种论是一种极富思辨性的想法。它提出生命起源于银河系的其他某个地方，可能是火星，然后被某颗彗星或流星带到地球。如果是这样，我们都是天外来客，生命必定比地球上存在生命的大约40亿年更古老。然而，泛种论并没有回答“生命是如何开始以及何时开始”这个基本问题，而只是将问题移到了别的地方。

基本构件

首先得有化学物质。烟囱壁上富含的矿物质能够催化喷口热液中含量很高的二氧化碳和氢，合成复杂的有机物。这使作为生命基本构件（包括氨基酸、糖，尤其是RNA）的分子能够自发形成。

作为DNA的近亲，RNA对于我们思考生命的起源至关重要。当生物学家们刚开始思考这个问题时，它似乎令人困惑。所有生命有机体都依靠蛋白质来完成各种生命活动。蛋白质可以折叠成各种形状，因此几乎可以做任何事情，包括对生命的化学反应起催化作用。然而，制造蛋白质所需的信息存储在DNA中。没有DNA就不能制造新的蛋白质，同样，没有蛋白质就不能制造新的DNA。那么，它们哪一个先出现？

RNA既能像蛋白质那样折叠，又能对反应起催化作用，这项发现解决了“先有鸡还是先有蛋”的问题。大约25年前，它引出了一个想法，即第一个生命体是由可催化自我复制的RNA分子构成的。而碱性喷口似乎是这个RNA世界发生演化的一个理想场所。

接下来要阻止分子到处扩散，这一点喷口本身就能做到。其多孔结构内部是微小而相互连接的细胞一样的空间，被轻薄的矿壁所包围。这些矿壁可以容纳并聚集RNA以及在矿壁表面形成的其他复杂分子。

RNA的世界还需要能量，以便在热液与海水相遇的地方形成天然“电池”，而热液喷口就能提供这种能量。海水是酸性的（质子富集），而喷口的热液是碱性的（质子贫乏），两者相遇处存在极大的质子浓度差。由于质子带一个正电荷，这种梯度差异在整个界面产生了一种电势。

这种能量将进一步驱动二氧化碳与氢之间的反应，加速复杂分子和更长的RNA链的形成。在某一时刻，原细胞演化出了一种利用梯度的方法。演化中这关键一步的最佳证据之一是，活细胞仍然被整个细胞膜上的质子梯度赋予动力。

简易处方

有许多步骤需要填补，但碱性热液喷口对RNA世界来说是一个绝佳的地方。碱性热液喷口并非唯一的选项，但却是我们关于生命摇篮的最佳猜想。

此外还有许多问题。生命是如何摆脱这些喷口的束缚的？从RNA向DNA和蛋白质的转变又是如何发生的？

我们可能永远无法知晓。但如果热液理论站得住脚，那么它揭示了某种相当深刻的东西。生命的出现远非深不可测的奥秘，而是一个拥有岩石、海水和二氧化碳这三种基本成分的行星系统近乎必然的结果。