20世纪七八十年代,科学家在不见天日的深海海底,发现了充满生命的“黑烟囱”生态系统。这里富含矿物质的流体与炽热的火山地壳相互作用,形成喷口。这些喷口喷出的热流接触冰冷的海水时,会产生矿物沉淀,就好像冒着黑烟的大烟囱。在化学能的推动下,生命在这种不见阳光、远离地球表面的地方蓬勃发展。
现在我们已经知道,这些“烟囱”广泛地分布在海底,喷口附近的生态系统丰富多彩。人们也越来越意识到,在各种极端环境中,无论在酸性的池塘,还是沸腾的火山附近,或是冰冻的极地岩层中,生命比我们想象的更顽强和丰富,许多微生物甚至依赖来自矿物的微弱化学能就可以生存。一些科学家因此提出,为什么一定要假设生命就诞生于“温暖的小池塘”呢?事实上,生命的“零件”散落在宇宙的各个角落。
时间:1982年
代表论文:Self-Splicing RNA: Autoexcision and Autocuclization of the Ribosomal RNA Intervening Sequence of Tetrahymena
代表科学家:Thomas Cech et al.
在对生命早期演化的研究中,长期以来隐藏着一个“先有鸡还是先有蛋”的问题。
现如今,所有细胞生物都在使用DNA作为遗传物质,DNA携带的遗传信息能构造出蛋白质,从而实现生物的功能。DNA编码着合成蛋白质的信息,而DNA的复制又需要蛋白质的催化——那么,哪个先出现的?在生命的早期,是如何发展出这样复杂而完整的闭环的呢?
20世纪60年代,Francis Crick提出了一种可能的猜想,其中的关键就是RNA。在生命早期,RNA可能同时作为信息的载体和催化剂。这样的猜想不无道理,RNA与DNA很相似,它们同样可以承载遗传信息,但结构比DNA更简单,似乎带着更多“原始”的影子。
在不久之后,一些关键的线索出现了。1978年,Sidney Altman首次发现RNA在一种催化反应中是必需的。1982年,Thomas Cech首次证明RNA分子本身可以起到催化作用。Cech把一个未经处理的RNA分子放入没有蛋白质的试管中后,它开始了自我剪接。也就是说,RNA分子可以将自身切成碎片,并将遗传上重要的RNA片段重新连接在一起。目前,已知的RNA酶(也叫核酶)已有百种。Altman和Cech也因此被授予1989年诺贝尔化学奖。
代表科学家:Roger E. Summons et al.
在探索生命起源的研究中,还有一些化合物被作为“分子标记”。比如,如果某一类化合物在活细胞之外很少出现,而在特定岩层中找到了它们的踪迹,就可以被看作是一种有说服力的生命证据。