地球,因何成为生命的天选之地?

作者:小菜 更新时间:2024-08-10 点击数:
简介:文章转载自中国国家天文 蓝 色的地球生机勃勃,表面丰富的海洋和足够密度的大气使其在众多行星中脱颖而出,生命也得以在这里起源演化。

生物与地球环境的协同演化进一步使得地球成为更加适宜生命居住的星球。

地球环境如何引发生命的起源是一个重要且复杂的研究课题。

地月系孕育了生命,妆点了自然。

来源 / wiki 地球是目前已知唯一存在生命的天体,地球因何成为

【千问解读】

地球,因何成为生命的天选之地?

地球,因何成为生命的天选之地?

文章转载自中国国家天文

色的地球生机勃勃,表面丰富的海洋和足够密度的大气使其在众多行星中脱颖而出,生命也得以在这里起源演化。

生物与地球环境的协同演化进一步使得地球成为更加适宜生命居住的星球。

地球环境如何引发生命的起源是一个重要且复杂的研究课题。

地球,因何成为生命的天选之地?

地月系孕育了生命,妆点了自然。

来源wiki

地球是目前已知唯一存在生命的天体,地球因何成为天选之地?地球是否是宇宙中生命唯一的温床?又是怎样的契机使得物理化学过程质变为生命过程?

这一系列问题吸引了古往今来无数科学家的目光。

要想解开地球生命起源的重重谜团,需要着重关注地球生命何时产生、首个生命是以何种形式出现、生命出现在什么环境、地球与地外有机物之间是否存在交换等问题。

因此,通过研究地球早期生命,我们才能理解生命从无到有所经历的重要环节,进而认识宇宙中生命可能的存在形式。

地球,因何成为生命的天选之地?

星际中也存在相对复杂的有机分子。

来源wiki

/ 地球生命产生的时间

一般来说,生命要满足能够进行自我复制、新陈代谢和区室化等条件。

对于地球生命而言,细胞结构的产生是由非生命过渡到生命的主要节点。

由于地球生命全部都以磷脂双分子层构成细胞膜,以脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)为遗传及转录载体,以20多种氨基酸为蛋白质的基础组成元件。

因此可以推测所有地球生命应该拥有一个共同的单细胞祖先。

至于在同时期是否出现过其他类型的生命,因为后来无法适应多变的环境而灭绝,就不得而知了。

所以,想要确定地球生命起源的时间,寻找生命遗留下来的证据是最关键的步骤。

早期生命遗留下来的最常见证据是化石,根据鉴定和研究手段,可以将化石分为形态化石和分子化石。

在生命起源初期,像叠层石这样能作为可靠证据的微生物形成的宏观化石十分难得,绝大部分形态化石或生物构造(例如生物矿化物质)难以仅从形态学上确定是生物成因,因此一般需要其它分子证据等共同支撑。

地球,因何成为生命的天选之地?

海底沉积物中的古老单细胞藻类。

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地球,因何成为生命的天选之地?

古老的单细胞生物有孔虫的化石。

来源UKfossil

核酸、蛋白质、脂类分子和小分子代谢物都是常见的生物分子证据。

其中,RNA的半衰期仅为数分钟至数小时,DNA的保存时间跨度大概是数千年到数十万年,相比于地质时间尺度较短,并且往往在特殊的地球化学条件下才能较好地保存下来;如若在氧化环境下,DNA的半衰期仅为数周时间。

蛋白质能保存最久的时间也不过6800到8000万年。

不过,脂类分子和小分子代谢物(如藿烷类化合物)可能保存更长的时间,甚至超过15亿年。

在目前的化石研究中,光谱学占据着重要地位。

当类似微生物化石的微结构被发现后,拉曼光谱和红外光谱等技术可以用于鉴别该微结构内的含碳矿物、有机质、碳氢键等暗示生命活动的信号,这些信号也能通过对沉积后替换和降解作用的研究来进一步证实。

此外,同位素手段也可以识别微生物活动留下的生命痕迹。

地球,因何成为生命的天选之地?

年轻的地球在后期猛烈轰炸时期的想象图。

来源Science Photo Library

当地球在45亿年前产生稳定的地壳和水圈时,宜居条件就基本产生了。

但那时的地球频繁遭受陨石撞击,无法维持稳定的宜居环境,直到39亿年前后,晚期大轰击事件(LHB)才结束。

尽管学术界对于LHB的存在与否仍有争议,但是根据碳同位素比值以及叠层石的年代推测,可以确定目前已知的最早生命出现在37亿年前。

换言之,如果存在LHB,生命起源应该产生于37到39亿年之间;如果不存在,则生命产生的时间可能更早,即在37到45亿年间。

/ 自源型起源假说

对于地球生命的起源,科学家有着诸多猜测,包括是在还原性的大气、深海热液口金属硫化物沉积、地热区域、或是撞击地球的小天体中。

还原性的大气允许甲烷、氢气、氨气等含氢化合物的累积,通过自然界的放电反应,它们能够合成有机大分子,这些分子在低温大气环境中更加稳定,也更适合碳氢化合物的保存。

另一个著名的猜想是RNA世界假说。

RNA世界假说是基于RNA既可以作为遗传物质,又能作为核酶,靠自我复制就能不断扩增、代谢并存留的特点。

但是,由于RNA的寿命很短,且酶功能有限,才逐渐演化为更加稳定的DNA遗传物质-蛋白质酶体系。

目前已知RNA仅在病毒和类病毒中作为遗传物质存在。

不过,RNA在高温环境下稳定性较低,所以与还原大气假说一样,该假说同样支持一个相对低温的环境。

地球,因何成为生命的天选之地?

想象中的RNA世界。

来源scripps

除生物低温起源假说之外,高温起源也是生命起源的研究热点。

地球的深海热液系统包含生命基本元素、必要的热能量和电化学体系,而被认为是孕育地球生命的潜在温床。

大陆的地热场也可能是生命的起源之地。

地热系统中的水体在蒸发过程中有可能富集生命基础分子或其前体,从而加速前生命物质之间的组装。

另外,太阳光也能够成为生命的能量来源,从大气中通过光化学反应产生的盐分和有机物则能够成为生命的营养来源。

地球,因何成为生命的天选之地?

核糖体进化模型。

来源wiki

/ 外源型起源假说

天体生物学先驱卡尔·萨根提出,虽然地外的生命形式很可能与地球的截然不同,但是人类无法脱离所熟知的碳基生命来探测地外,因为一个矿石可能放在其它星球上就能成为生命,但在地球上,我们依然无法将其划归为生命。

因此,我们无法脱离人类认知基础,而去盲目相信天马行空的猜测。

直到现在,卡尔·萨根的逻辑依然不过时。

地外天体也可能是生命有机分子的重要来源。

太阳系的碳质球粒陨石中发现过一些纳米级有机分子球粒,通过对其中氢同位素的检测,认为它们(包括较复杂的氨基酸)应该形成于太阳系诞生前的星云时期。

所以,即使早期地球剧烈的火山和地壳活动破坏掉了原有的有机物,太阳系中的小天体也能携带这些物质抵达地球,从而满足生命发生的物质条件。

地球,因何成为生命的天选之地?

南极陨石ALH84001以及其中的细长磁铁矿晶颗粒。

在可能含有冰的小天体中,放射性同位素的衰变可以导致温度升高并产生液态水。

同时,研究发现宇宙射线和紫外辐射可以诱导合成复杂有机物,包括氨基酸、核酸碱基、糖类和难降解有机质等。

近日,日本团队在小行星龙宫上采集样品中发现存在多种氨基酸,也证实了小天体确有形成和携带复杂有机物来完成行星间传输的能力。

/ 我们从哪里来?

地球生命现象的发生是无数宇宙事件中的奇迹之一。

生命究竟何时产生?地球是否是唯一拥有生命的星球?这些都是人类探索宇宙的永恒话题。

地球,因何成为生命的天选之地?

如果换一种可能,地球生命可能是另外一种景象。

来源wiki

目前认为,地球生命的形成是在相对较短的时间内发生的,由前生命过程将生命一步一步构建起来。

在经历了可携带遗传信息的生化分子的筛选、具有酶学功能和信息传导的生化分子的挑选、各种代谢链的建立、代谢网络的完善、代谢过程的区室化等一系列步骤后,最终形成了我们现在所熟悉的以细胞为基础的生命形态。

在此过程中,生命所依赖的有机物可能来源于还原性大气、地球热液系统、地外天体输入等,而生物必需分子的同手性特征通过自催化反应产生后,可以被生命祖先有效利用于繁衍和代谢活动。

尽管地球最早的生命无法被直接认知,但是科学家可以通过化石、同位素、有机分子、分子钟等方法探究和刻画生命最早出现的时间和特点,从而一步步揭开地球生命起源和演化的神秘面纱。

——本文节选自《中国国家天文》9月刊

作者简介 /

申建勋,中国科学院地质与地球物理研究所博士后,研究方向为类火星环境中生命信号的探测以及前生命化学体系中分子特征的分析。

林巍,中国科学院地质与地球物理研究所博士、研究员、博士生导师,主要从事地球生物学与天体生物学研究。

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地球,因何成为生命的天选之地?

赵氏的下宫之难,为什么受害者成为最大受益人?

赵盾将的第一卿位家族--狐氏,排挤出了晋国的政治舞台,而兼朝权与军权於一身,也使独大晋国。

本文就接着讲赵氏的,也即著名的“”案。

事情还得从赵盾之父赵衰说起,赵衰跟随流亡翟国的期间。

翟人攻打廧咎如,得其二女,即叔隗与。

翟君将叔隗与季隗送与公子重耳,重耳娶其妹季隗,而将姐姐叔隗嫁给了赵衰。

叔隗生了一子一女,子即赵盾。

公子重耳回国继位之后,为答谢赵衰的辅佐之恩,又将自己的女儿嫁给了赵衰,而被称为。

赵姬又生三子,即赵同、与赵婴齐。

而赵姬不但身份尊贵,还很贤德。

赵姬不但劝赵衰从翟国迎回了叔隗母子,还将正妻之位让与了叔隗,并让赵衰立赵盾为赵氏宗子。

经赵姬的再三请求以及晋文公的准许,赵盾得以成为赵氏的宗子,而赵姬所生的三子,皆以庶子的身份侍奉赵盾。

赵盾成为晋国的执政正卿之后,赵氏的势力如日中天。

其弟赵同(封邑在原,也称原同)、赵括(封邑在屏,也称屏括)、赵婴齐(封邑在楼,也称楼婴)、堂弟赵穿(封邑在邯郸,女婿,也称公婿穿)皆为晋国大夫。

可随着晋灵公长大,一则,晋灵公顽劣,不爱受赵盾的约束。

二则,赵氏的势力已经威胁到了公室的安危。

故而,晋灵公与赵盾势同水火,几次欲杀赵盾,都未能得逞。

赵盾见不容於晋,便开始逃亡,可还没有离开国境。

赵盾的堂弟赵穿便弑杀了晋灵公,而迎回了赵盾。

史官董狐书曰:“赵盾弑其君”,理由是赵盾“亡不出境,入不讨贼”。

赵氏固然势大,但也还有其他世卿家族的力量予以制衡,又不能诛杀堂弟赵穿以推卸弑君之罪。

故而,也莫之奈何。

赵盾拥立了晋襄公的异母弟公子黑臀为君,是为,晋平公也当然不会追究赵氏的弑君之罪。

赵穿自恃有功於赵盾,屡屡向赵盾请求卿位,而赵盾也终不敢冒天下之大不韪提拔此弑君之人。

致使赵穿怏怏不快,较早地死去了,临终前将其子赵旃(后来也如愿位列卿位)托付给赵盾,赵盾也默然答应了。

而赵盾能位极人臣,皆赖赵姬的恩德所赐,赵盾曾言道:“微(没有)君(赵姬),则臣狄人也”。

故而,赵盾在其晚年的时候,又将赵氏宗主的位置让给了赵姬之子赵括。

即是说赵盾这一支系,又回到了旁支。

但赖赵衰、赵盾之功勋,赵盾之子赵朔的地位也并未受到影响。

但不幸的是,赵盾死后没几年,赵朔也去世了,留下了孤儿寡母(晋成公之女)与(赵氏孤儿)。

按理说,如果不是赵朔过早地离世,而容赵朔在晋国的朝堂、军中再经营十数年,以待赵武成年的话。

即便赵武为赵氏旁支,也可继承赵朔的卿位。

那么,赵氏也有可能像后来的(知氏、)一样,占据两席卿位。

但赵朔去世得太早,赵武又还是婴儿,不足以继承赵朔的卿位。

而晋国卿位的名额又极其有限,竞争异常激烈。

待赵武成年再成年,以其赵氏旁支的身份,是很难获得卿位的。

故而,赵庄姬只有将目光锁向赵氏宗主之位,帮助儿子赵武夺回赵氏宗主之位。

同时,赵庄姬在寡居之后,耐不住寂寞,而与赵朔之叔赵婴齐私通。

赵同、赵括,见赵婴齐与侄媳私通,有辱家风,便流放了赵婴齐。

赵婴齐对赵氏家族的处境还是比较警觉的,已经感觉其他世卿家族对赵氏的怨恨之心。

故对其两位兄长说道:“我在,故不作,我亡,吾二昆其忧哉,且人各有能,有不能,舍我何害?”即是说:“我在的话,栾氏不敢作难;我不在的话,你们两位就要危险了。

每个人都有自己的长处,放我一马又与你们有什么损害?” 赵同、赵括没有听从赵婴齐的规劝,将弟弟赵婴齐流放到了。

赵庄姬对赵同、赵括兄弟,就更加痛恨了。

而晋国的其他世卿家族更是巴不得赵氏内讧,以为自己挪出卿位与上升空间。

于是,就有赵庄姬联合栾书、郤锜(两家皆与赵朔关系亲密,而恶赵同、赵括)诬告赵同、赵括谋反之事,即赵氏下宫之难。

结果,赵同、赵括被诛杀。

而当初弑杀晋灵公的赵穿这一赵氏旁支,却安然无恙。

据《左传·成公五年》:“晋赵婴通于赵庄姬,五年春,原、屏放诸齐。

《左传·成公八年》晋赵庄姬为赵婴之亡故,谮之于晋侯,曰:"原(赵同)、屏(赵括)将为乱。

"栾(书)、郤(锜)为征。

六月,晋讨赵同、赵括。

(赵)武从姬氏(赵庄姬)畜(养)于公宫。

以其田与。

言于晋侯曰:成季(赵衰)之勋,宣孟(赵盾)之忠,而无后,为善者其惧矣........乃立(赵)武,而反其田焉。

此次赵氏下宫之难,晋国的世卿家族中除了实力较弱、并曾依附於赵氏的韩厥没有出兵之外,其他世卿家族几乎都出家兵而参与其中(史载:昔者吾(韩厥)畜于赵氏,赵孟姬(即赵庄姬)之谗,吾能违兵)。

这次赵氏下宫之难的受益者,显然是其他世卿家族,尤其是栾氏与。

而最大的受益者却无疑是赵氏孤儿的“受害者”赵武,赵武得以重夺赵氏宗主之位,并最终成为了晋国的正卿。

不然即便最终分晋的时候有赵家,但也不会是赵武这一支。

家族内部的正支与旁支之间的争夺同样也很残酷。

至赵武之孙赵鞅时就并掉赵氏的旁支邯郸氏,即赵盾的堂弟赵穿这一支,而晋国历史上的“曲沃代晋”也是以小宗取代了大宗。

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秦国为什么会成为历史上一度被看成反面教材?

是我国历史上的第一个大一统王朝,又是华夏族(前身)自己建立的朝代。

按理说,秦朝的正统性毋庸争议。

但实际上却并非如此,秦朝一度作为历史上的反面教材,其正统性也遭受过后世的否定。

司马光在《资治通鉴》中有一段《论正闰》。

“闰”,即是“伪”。

其中就言道:天生烝民,其势不能自治,必相与戴君以治之....秦,汉兴,学者始推五德生、胜,以秦为闰位,在木火之间,霸而不王,于是正闰之论兴矣。

及汉室颠覆,鼎跱。

失驭,五胡云扰。

宋、魏以降,南北分治,各有国史,互相排黜,南谓北为索虏,北谓南为岛夷。

代唐,四方幅裂,朱邪(本邪)入汴,比之穷()、新(),运历年纪,皆弃而不数,此皆私己之偏辞,非大公之通论也。

也就是说,我国历史上的正统之辨,就是始自于汉朝对秦朝正统性的否定。

战国时期,邹衍的五德终始学说开始兴起,而这也成为我国历代王朝阐释其政权合法性的理论架构。

秦以水德自居,其色尚黑。

而“汉”我们一般都认为是火德,其色尚赤(红)。

但实际上,关于汉朝的德运,一度存在争议。

据·荀悦《前汉纪》:..汉兴继尧之胄。

承周之运。

接秦之弊。

汉祖初定天下。

则从火德。

斩蛇着符。

旗帜尚赤。

自然之应。

得天统矣。

其后谓汉为水德。

而以为土德。

及至父子。

乃推五行之运。

以子承母。

始自。

以迄于汉。

宜为火德。

其序之也。

即是说:刘邦定天下之时,以汉为火德,其色尚赤。

而至张苍为相,认为汉朝应为水德。

而贾谊、公孙弘却认为汉朝应为土德。

至刘向、刘歆父子(西汉末年),推五行之运,才再定汉朝为火德。

据《·张丞相列传》:..张苍为计相时,绪正律历。

以高祖十月始至霸上,因故秦时本以十月为岁首,弗革。

推五德之运,以为汉当水德之时,尚黑如故...(张)苍为丞相十馀年,鲁人公孙臣上书言汉土德时,其符有黄龙当见。

诏下其议张苍,张苍以为非是,罢之。

其後黄龙见成纪,於是文帝召公孙臣以为博士,草土德之历制度,更元年。

张丞相由此自绌,谢病称老。

由此可见,五德之运不仅关乎王朝的正统论定,还影响王朝的律历、官员任免等方面。

实际上,无论汉为水德还是火德,都是以否定秦朝的正统性为前提而推定的。

再据东汉·荀悦《前汉纪》:..秦昭灭周。

而诸侯未尽从。

至昭王之曾孙政。

遂并天下。

是为。

有天下十四年。

犹氏焉。

非其序也。

自周之灭。

及秦之亡。

凡四十九年。

而汉祖灭秦。

号曰汉。

故为火德矣。

被推定为木德,而木生火,故汉刚好以火德承继了周朝的木德。

而秦朝则被归入共工氏、有穷氏(后羿)、新朝(王莽)之流,并没有获得汉朝的承认,那为何汉朝要否定掉秦朝的正统性呢? 其一,秦朝的国祚不长,易于被抹去。

自秦昭王灭周算起,秦朝有49年国运。

而自一并天下算起,秦朝的国祚只有14年。

而秦之前的王朝,却都有几百年的国祚。

秦朝的统治,还不到一代人的记忆。

故而,秦朝的合法性也易于被否定掉。

其二,秦朝统一天下的进程中过於残暴,而汉朝又是以革命取得天下,出于政治的目的,而否定掉秦朝的正统性。

秦是之中,最为残暴的国家,也是唯一实行斩首授爵制的国家、屠戮过重,而被山东六国称之为虎狼之国。

且又无信义德政于民,却肆意侵凌奴役六国人民。

故而,在汉朝建立之后,出于政治的目的(山东六国怨秦甚深),也不愿意承认秦朝的合法性。

其三,也与秦始皇焚书坑儒有关。

秦朝的统治过于暴虐,儒生原本对秦朝就没有好感,而秦始皇又作出焚书坑儒等举措,更令儒生们生恨。

而儒生掌握着知识,拥有对政治的解释权威。

肯定秦朝的合法,一定程度上就肯定了秦朝的暴虐统治,也相当于肯定了秦始皇的焚书坑儒事件,这显然违背儒生们的意愿。

出于对秦始皇焚书坑儒的“投桃报李”,汉朝儒生便否定了秦朝的合法统治。

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