生命的起源

在物质科学与无生源论中，生命起源的研究对象主要是关于地球上的生命，如何经历约39到41亿年的进化，从无生物（或死物）转变为生物。2017年，科学家在加拿大魁北克发现42.8亿年前的微体化石，认定可能是地球上最古老的生命证据。地球诞生时（后期重轰炸期后）的面貌和现在有巨大不同，包围在地球外表的水汽虽已凝结成液态性的水-海洋，但温度还是很高，那时具有活动力的火山遍布地表，不时喷出火山灰和岩浆，大气很稀薄，氢、一氧化碳等各种气体于空中形成一朵朵的卷云，氧气很少，因无充足的大气层掩蔽，整个地球曝露在强烈的紫外线之下，与海洋的物质作用。此时云端的电离子不断引起风暴，而交加的雷电不时侵袭陆地。在海洋中几百万年过去，这些物质越聚越多分子间互相影响，而形成更复杂的混合物，在这其间来自外太空的陨石也可能带来一些元素参与变化，RNA在生命最初的进化中扮演了一个重要角色。RNA比DNA的结构更加简单，而且是一种更加有效的化学催化剂，因此这就意味着RNA构成的生命比DNA生命更容易出现。DNA有两项特质：乙聚化和物第一，它能通过转录产生mRNA，而mRNA则能够翻译出蛋白质；第二，它能自行复制。DNA这两项特质也是细菌类的有机生物的基本特质，而细菌是生命界最简单的生命体，也是目前我们可以找到最古老的化石。DNA的复制本领来自其特殊的构造，DNA为双股螺旋，细胞的遗传讯息都在上面。然而DNA在复制过程中也会出错，或是分子群的一小部分出错，如此复制工作就不尽完美，制造出来的蛋白质也可能完全不同。但也就是如此进化便开始产生，一旦生命有了不同的型态，自然才能实施淘汰和选择的法则，生物才能一步步的进化下去。我们从化石中得知三十亿年前那些类似细菌的有机物之间，已有显著的不同。生命的进化并不容易，若把地球诞生至今的这段日子当成一年，虽然三月可能已经有微生物，但要到十一月的第三个星期最简单的鱼类才出现。而早期人类在除夕左右出现，但文明人类的时间只有占据最后一分钟。上述描述论及原始大气时，提到是一个缺氧的环境，此时地球没有臭氧层的保护。在强烈的紫外线照射下，DNA、RNA及蛋白质难以存在。假如有氧气存在，其强烈的氧化能力也会破坏蛋白质等有机分子。所以在海中才有机会生成生命的复杂物质。上述解释在产生DNA/RNA遗传物质的时候只是一笔带过。然而分子生物学研究发现，蛋白质和遗传物质存在严重的依赖关系。没有蛋白质的参与无法完成DNA/RNA的复制和组合，没有DNA/RNA携带的信息，蛋白质也就无从产生。这让科学家陷入了“先有鸡还是先有蛋”的螺旋。 《新不列颠百科全书》说：“惟独这两种分子共同发挥作用，生物才可能在地上生存。”可是这套百科全书指出，这两种分子怎么会彼此紧密合作，“在生命起源方面”仍然“是个关键性的哑谜”。而目前解释此一矛盾的理论，较为人所知的是“RNA世界学说”，透过具备两种特性的RNA可以构成简单的生命形式，才进一步延伸。