生命起源

米勒-尤里實驗

此錶盤展示地質學時間及地球歷史事件。冥古宙40億前年部分為無生命時期，其餘部分體現了生命之演進。最後二百萬年的第四紀為人類時間，在圖中太短而看不到。

在物質科學與無生源論中，生命起源的研究對象主要是關於地球上的生命，如何經歷約39到41億年的演變，從無生物（或死物）成為生物。

生物學的解釋[编辑]

最早生命形式诞生[编辑]

位在美國冰川國家公園的前寒武紀疊層石（stromatolite），可能是已知最早的生命化石紀錄。

地球誕生時（後期重轟炸期後）的面貌和現在有巨大不同，包圍在地球外表的水汽雖已凝結成液態性的水-海洋，但溫度還是很高，那時具有活動力的火山遍布地表，不時噴出火山灰和岩漿，大氣很稀薄，氫、一氧化碳等，各種氣體於空中形成一朵朵的捲雲，氧氣很少，因無充足的大氣層掩蔽，整個地球曝露在強烈的紫外線之下，與海洋的物質作用。此時雲端的電離子不斷引起風暴，而交加的雷電不時侵襲陸地。

遗传物质出现[编辑]

在海洋中幾百年萬年過去，這些物質越聚越多分子間互相影響，而形成更複雜的混合物，在這其間來自外太空的隕石也可能帶來一些元素參與變化^[1]，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有兩項特質：第一，它能通过转录产生mRNA，而mRNA则能够翻译出蛋白质，第二，它能自行複製，DNA這兩項特質也是細菌類的有機生物的基本特質，而細菌是生命界最簡單的生命體，也是目前我們可以找到最古老的化石。

DNA的複製本領來自其特殊的構造，DNA為雙股螺旋，細胞的遺傳訊息都在上面，然而DNA在複製過程中也會出錯，或是分子群的一小部分出錯，如此複製工作就不盡完美，製造出來的蛋白質也可能完全不同，但也就是如此演化便開始產生，一旦生命有了不同的型態，自然才能實施淘汰和選擇的法則，生物才能一步步的演化下去，我們從化石中得知三十億年前那些類似細菌的有機物之間，已有顯著的不同。

時間比喻[编辑]

生命的演化並不容易，若把地球誕生至今的這段日子當成一年，雖然三月可能已經有微生物，但要到十一月的第三個星期最簡單的魚類才出現。而人類的時間只有佔據最後一分鐘。

主要争议[编辑]

概率问题[编辑]

地球生物组织中的蛋白质具有高度的选择性，只使用了已发现氨基酸的不到五分之一，而这些氨基酸种类又是经过严格筛选出来的。按照随机产生的概率计算，即使生成一个很简单的具有生物活性的蛋白质，也许要远远大于可能性的次数才能随机产生，其自然概率也是小到幾乎不可能出现。然而自然选择不是一个随机的过程，否则就不称其为选择了，因此这类质疑现在已经不成为主要争议。

原始大气成分[编辑]

上述描述论及原始大气时，提到是一个缺氧的环境。但这样地球就没有臭氧层的保护。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，其強烈的氧化能力也会破坏蛋白质等有機分子。所以在海中才有機會生成生命的複雜物質。

蛋白质和遗传物质的矛盾关系[编辑]

上述解释在产生DNA/RNA遗传物质的时候只是一笔带过。然而在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。這讓科學家陷入了「先有雞還是先有蛋」的螺旋。《新不列颠百科全书》^[2]說：「惟獨這兩種分子共同發揮作用，生物才可能在地上生存。」可是這套百科全書指出，這兩種分子怎麼會彼此緊密合作，「在生命起源方面」仍然「是個關鍵性的啞謎」。而目前解釋此一矛盾的理論，較為人所知的是「RNA世界學說」，透過具備兩種特性的RNA可以構成簡單的生命形式，才進一步延伸。