歡迎來到生命奇跡
在上一節(jié)中，介紹了在現(xiàn)代生命科學(xué)出現(xiàn)之前熟呛，人們對生命物質(zhì)有三種典型的錯誤認(rèn)知：
神秘主義广辰，機械主義和活力論
這三種理論的共同點在于，它們都認(rèn)為生命現(xiàn)象的出現(xiàn)蔗崎，是因為生命體內(nèi)存在某些特殊的東西，要么是靈魂扰藕，要么是機械缓苛，要么是活力物質(zhì)。
對生命有錯誤認(rèn)識本身并不奇怪邓深。但奇怪的是未桥，直到19世紀(jì)，機械主義和活力論思想芥备，甚至是古老的靈魂論冬耿，仍然在歐洲大行其道。
19世紀(jì)萌壳，已經(jīng)是什么時候了亦镶？
距離牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律都過去了一個半世紀(jì)了日月；而工業(yè)革命的爆發(fā)，也已經(jīng)是上個世紀(jì)的事了染乌。
但這時人類甚至還無法理解到底是什么構(gòu)成了自己山孔，什么驅(qū)動了生命。
解釋生命現(xiàn)象荷憋，居然還需要動用類似靈魂、活力這樣有點不知所云的概念褐望。
不知道你有沒有覺得有點悲哀勒庄？面對復(fù)雜的生命現(xiàn)象，人類當(dāng)時的無知遠遠超出了今天的想象瘫里。
第一道裂縫總會打開实蔽，第一道光終會降臨。
維勒實驗：擊穿活力論
放進這第一縷光的人谨读，是德國化學(xué)家Friedrich Wohler
有點諷刺的是局装，他是貝采利烏斯的學(xué)生。就是那個提出“活力論”的瑞典人劳殖。
先來復(fù)習(xí)一下活力論铐尚。它認(rèn)為，生命之所以是特殊的哆姻，是因為生命帶有“活力”宣增，而活力來自于生命獨有的化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。這些物質(zhì)在自然中找不到矛缨，這些反應(yīng)也不會在自然中發(fā)生爹脾。
但1824年的一個實驗改變了一切
這年，試圖在實驗室中合成一種新的化學(xué)物質(zhì)箕昭。實驗的結(jié)果出乎他意料灵妨，燒瓶底生成的白色晶體看起來有點陌生。
實際上落竹，維勒一直到1828年才最終確認(rèn)這東西是什么泌霍，而這個結(jié)果對于貝采利烏斯的學(xué)生來說太魔幻、太難以接受了筋量。
原來烹吵，這個東西是尿素。
顧名思義桨武，這是一種存在于生物尿液中的東西肋拔。長久以來，人們一直認(rèn)為尿素就是一種典型的活力物質(zhì)呀酸。
請注意凉蜂，維勒的實驗里面，兩種原材料都是可以從自然中獲取的。
燒杯里合成尿素的化學(xué)反應(yīng)
所以這個結(jié)果說明窿吩，生命體內(nèi)的物質(zhì)是可以在實驗室里從無到有制造出來的茎杂，沒什么特別的∪已悖“活力論”的天花板就這樣被捅了個大窟窿煌往。
插個八卦。1982年轧邪，維勒去世100周年的時候刽脖，德國專門發(fā)行了一枚郵票紀(jì)念維勒的實驗，因為這個實驗除了成功合成了尿素以外忌愚，還有更深遠的意義曲管。
郵票上面的圓球和短棒結(jié)構(gòu)模擬了尿素的化學(xué)結(jié)構(gòu)
稍微引申一下，那些傳統(tǒng)上認(rèn)為只有生命體才有的活力物質(zhì)硕糊，居然可以在實驗室里很方便地合成院水。既然如此，地球生命的物質(zhì)基礎(chǔ)好像也沒有什么特別的。
順著這個邏輯繼續(xù)往下推演，可能不光是物質(zhì)弄慰，也包括生命體內(nèi)進行的化學(xué)反應(yīng)，還有生命體的結(jié)構(gòu)橙喘、繁殖和生存方式，甚至是智慧的存在形式胶逢，是不是也都沒什么神秘的厅瞎，也都可以在實驗室里很方便地解剖、分析初坠、甚至制造呢和簸？
換句話說，就是從維勒實驗開始碟刺，人們才開始覺得生命現(xiàn)象是可以被理解锁保、被操縱，甚至是可以被預(yù)測和改造的半沽。
從這時開始爽柒，人類科學(xué)家真正開始了理解生命現(xiàn)象的探索過程。
燒瓶里的原始地球：生命物質(zhì)不特殊
當(dāng)然了者填，不管我們怎么引申維勒實驗的結(jié)果浩村，尿素畢竟還只是一種不那么復(fù)雜的生命物質(zhì)。我們必須追問一句：
構(gòu)成生命軀體的核心復(fù)雜物質(zhì)占哟，比如DNA心墅、蛋白質(zhì)酿矢，是不是仍然只有生命才能生產(chǎn)呢？
如果是怎燥，那么似乎還可以說生命物質(zhì)存在某些獨特性瘫筐。僅僅是維勒實驗，并沒有讓“活力論”死透铐姚。
徹底葬送生命特殊論的殺手在1952年出現(xiàn)了策肝，此時距離維勒實驗已經(jīng)過去了128年。
這個殺手叫Stanley Miller
這個生命科學(xué)史上赫赫有名的人物谦屑，現(xiàn)在還是芝加哥大學(xué)的博士新生驳糯。他對地球生命的起源問題產(chǎn)生了濃厚的興趣，成功說服了自己的導(dǎo)師氢橙，做了一個特別有科幻色彩的實驗。
實驗本身其實很簡單恬偷，但野心卻非常大
米勒模擬遠古地球的環(huán)境悍手，準(zhǔn)備了一個大大的燒瓶，里面盛上水袍患，模擬海洋坦康，然后在燒瓶底下加熱，模擬原始海洋的高溫诡延。
在燒瓶里充上氣體滞欠，包括甲烷，氨氣肆良，氫氣筛璧，模擬原始的地球大氣。
除此之外惹恃，他還在燒瓶里通上電夭谤，激發(fā)出電火花，模擬遠古地球大氣上的雷鳴電閃巫糙。
水在通電的氣體燒瓶（左上）和加熱的液體燒瓶（右下）之間循環(huán)往復(fù)朗儒，從而模擬了原始地球海水沸騰、電閃雷鳴参淹、暴雨傾盆的情景
可想而知醉锄，這個實驗做起來是挺酷的，在燒瓶底部浙值，海洋在不斷翻滾恳不，不斷冒出水蒸氣，與此同時呢亥鸠，燒瓶上方陰云密布妆够，時不時蹦出一個閃亮的電火花识啦，甚至還有傾盆大雨。
他的野心很大神妹，它希望直接檢驗在遠古地球環(huán)境中颓哮，復(fù)雜的生命物質(zhì)能不能被從無到有地制造出來。
這個野心遠比合成一種活力物質(zhì)還要大鸵荠，它實際上檢驗的是在地球生命出現(xiàn)之前冕茅，地球生命所需要的物質(zhì)，是不是就已經(jīng)在地球上被準(zhǔn)備好了蛹找。
結(jié)果姨伤，實驗才做了一天，某些奇怪的事就發(fā)生了庸疾，海洋的顏色已經(jīng)不再是澄清無色的了乍楚，而是變成了粉紅色，這說明肯定有一些新的化學(xué)物質(zhì)誕生了届慈。
過了一個星期徒溪，米勒停止加熱，打開燒瓶金顿，檢測海洋里面的化學(xué)物質(zhì)成份臊泌。實驗結(jié)果把他都驚呆了，原始海洋中居然出現(xiàn)了幾種氨基酸揍拆。
氨基酸這個詞渠概，大家肯定都不陌生。我們知道人體內(nèi)除了水之外嫂拴，含量最多的就是各種各樣的蛋白質(zhì)播揪。
蛋白質(zhì)分子構(gòu)成了我們身體的物理結(jié)構(gòu)，也催化著每一個細(xì)胞內(nèi)各種各樣的有機化學(xué)反應(yīng)顷牌，而氨基酸呢剪芍，就是組成蛋白質(zhì)的最小單位。
如果我們要給地球生命選一種最重要的化學(xué)物質(zhì)作代表窟蓝，那氨基酸當(dāng)之無愧罪裹。
說到這兒，你就能理解米勒的實驗到底有多震撼了运挫。
僅僅是利用地球海洋和大氣的成分状共，在短短一周之內(nèi)，就能在一個小燒瓶里谁帕，生產(chǎn)出幾種氨基酸峡继。你要知道，地球的時空尺度要比米勒的燒瓶大不知道多少倍匈挖。
所以在幾十億年的演化時間尺度上碾牌，在面積千萬平方公里的廣袤海洋里康愤，構(gòu)成生命的所有氨基酸，乃至化學(xué)物質(zhì)舶吗，從邏輯上都應(yīng)該能被從無到有地制造出來征冷。
換句話說，至少可以從物質(zhì)構(gòu)成的角度上誓琼，認(rèn)為地球生命沒什么特別之處检激，使用的都是垂手可得的原材料，這就是米勒實驗的重要意義腹侣。
米勒做實驗時候的照片
這里必須加個插曲叔收，米勒在1950年代做的實驗，其實是有問題的傲隶。
一方面饺律，他當(dāng)時的化學(xué)檢測手段還不夠靈敏。在他去世之后跺株，他的學(xué)生們又一次分析了米勒燒瓶中的化學(xué)物質(zhì)蓝晒，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)出來的氨基酸不止幾種，而是多達數(shù)十種帖鸦。
另一方面，后來的研究發(fā)現(xiàn)胚嘲，遠古地球大氣中的主要成分可能并不是米勒所用的氫氣作儿、氨氣、甲烷馋劈，反而是二氧化硫攻锰，二氧化碳，硫化氫更多一些妓雾。
但是即便如此娶吞，用新的大氣成分來做米勒實驗，同樣可以生產(chǎn)出非常多樣的生命物質(zhì)械姻。
從尿素合成到米勒實驗妒蛇，人類科學(xué)家終于可以說，至少在物質(zhì)水平楷拳，生命沒有什么特殊之處绣夺，完全可以被我們理解。
活力論欢揖，甚至是全部的生命特殊論陶耍，到這里也就被徹底拋棄了。
這個時候我特別想提一個人她混，他是著名的量子物理學(xué)家埃爾文·薛定諤烈钞〔幢跨界寫過一本生物科普書生命是什么，對生命的本質(zhì)有精彩的預(yù)言毯欣，他指出：
盡管復(fù)雜的生命體中很可能會涌現(xiàn)出全新的規(guī)律馒过，但是這些新規(guī)律絕對不會違背物理學(xué)規(guī)律。
1948年版的生命是什么
他的言論激勵了大量物理學(xué)家投身生命科學(xué)研究仪媒，開啟了生命科學(xué)研究的黃金時代沉桌。更厲害的是，此后半個多世紀(jì)的生物學(xué)突破算吩，也一直在印證薛定諤自信的預(yù)言留凭。
生命現(xiàn)象雖然確實高度復(fù)雜和多樣，但是在科學(xué)原理方面偎巢，沒什么了不起的蔼夜。套用一句德國數(shù)學(xué)家的名言：
我們必將知道，我們必須知道
理解生命物質(zhì)压昼，人類有過什么錯誤理論求冷？
“三種靈魂”理論：亞里士多德提出，用靈魂解釋生命物質(zhì)的特殊性窍霞；
機械論：笛卡爾提出匠题，生命現(xiàn)象可以用簡單的機械原理解釋；
活力論：認(rèn)為生命由特殊的活力物質(zhì)構(gòu)成但金，活的生物體內(nèi)存在獨有的生物化學(xué)反應(yīng)韭山。
結(jié)論：三種理論都認(rèn)為生命物質(zhì)是特殊的。
活力論的不同之處在于冷溃，它可以接受科學(xué)實驗的檢驗钱磅，是人類智慧的一個進步。
對于生命物質(zhì)的構(gòu)成似枕，人類如何獲得了科學(xué)的理解盖淡？
維勒的尿素合成實驗：在燒瓶里偶然合成了生命物質(zhì)——尿素；
米勒的燒瓶實驗：在燒瓶里模擬原始地球大氣凿歼，生成了多種氨基酸褪迟。
結(jié)論：這兩個實驗說明，構(gòu)成生命的物質(zhì)材料不是特殊的毅往，而是能夠在自然界里生成的牵咙。從此，人類對生命物質(zhì)的理解進入了新時代攀唯。
今天能夠欣賞生命的精彩洁桌，能夠親手揭開更多生命的秘密，這是過去二三十萬年的人類史上侯嘀，不曾有人享有過的幸運另凌，這是他們留給全人類的禮物谱轨。
文章進行到這里，已經(jīng)知道了生命物質(zhì)沒有什么特別的吠谢。那生命的誕生還需要什么呢土童？
物質(zhì)已經(jīng)有了，但是物質(zhì)簡單堆積在一起工坊，好像也不會自然的產(chǎn)生生命献汗。那建筑生命大廈的驅(qū)動力從何而來呢？
下一節(jié)王污，帶你進入生命的第2個元素：能量罢吃。下一節(jié)見。
