從有機小分子物質形成的有機高分子物質
蛋白質和核酸是生物體內最重要的物質,沒有蛋白質和核酸就沒有生命。1965年,我國科學工作者人工合成了結晶牛胰島素(一種含有51個氨基酸的蛋白質)。1981年,我國科學工作者又用人工的方法合成了酵母丙氨酸轉運核糖核酸(核糖核酸的一種)。這些工作反映了我國在探索生命起源問題上的重大成就。
那麼,蛋白質、核酸等有機高分子物質,是怎樣在原始地球條件下形成的呢?
有些學者認為,在原始海洋中,氨基酸、核苷酸等有機小分子物質,經過長期積累,相互作用,在適當條件下(如吸附在黏土上),通過縮合作用或聚合作用,就形成了原始的蛋白質分子和核酸分子。
現在,已經有人模擬原始地球的條件,製造出了類似蛋白質和核酸的物質。雖然這些物質與現在的蛋白質和核酸相比還有一定差別,並且原始地球上的蛋白質和核酸的形成過程是否如此,還不能肯定,但是,這已經為人們研究生命的起源提供了一些線索,在原始地球條件下,產生這些有機高分子的物質是可能的。
從有機高分子物質組成多分子體係
根據推測,蛋白質和核酸等有機高分子物質,在海洋裏越積越多,濃度不斷增加,由於種種原因(如水分的蒸發,黏土的吸附作用),這些有機高分子物質經過濃縮而分離出來,它們相互作用,凝聚成小滴。這些小滴飄浮在原始海洋中,外麵包有最原始的界膜,與周圍的原始海洋環境分隔開,從而構成一個獨立的體係,即多分子體係。這種多分子體係已經能夠與外界環境進行原始的物質交換活動了。
從多分子體係演變為原始生命
從多分子體係演變為原始生命,這是生命起源過程中最複雜和最有決定意義的階段,它直接涉及原始生命的發生。目前,人們還不能在實驗室裏驗證這一過程。不過,可以推測,有些多分子體係經過長期不斷地演變,特別是由於蛋白質和核酸這兩大主要成分的相互作用,終於形成具有原始新陳代謝作用和能夠進行繁殖的原始生命。以後,由生命起源的化學進化階段進入到生命出現之後的生物進化階段。
關於生命起源的化學進化過程的研究,雖然進行了大量的模擬實驗,但是絕大多數實驗隻是集中在第一階段,有些階段還僅僅限於假說和推測。因此,對於生命起源的問題,還必須繼續進行研究和探討。
地球磁場逆轉之謎(一)
在美國好萊塢科幻災難影片中,有一部災難片展現的是假想地球磁場崩潰後的場景。而真實的地球曆史上,確實多次出現磁場減弱甚至磁場發生倒轉的現象。在過去的1.6億年中,地球的磁場經常發生倒轉,地磁南極變成地磁北極、地磁北極變為地磁南極的事件頻繁發生。
地球磁場逆轉是全球科技界共同關注的重大課題,那麼,地球磁場為什麼會倒轉呢?
為了解釋地球磁場為什麼會倒轉,美國科學家提出了一個假說,這個假說認為,地球磁場倒轉是地核與地幔邊界處的物質的“大雪崩”造成的。
地球的地核分成內地核和外地核兩部分,內地核是固態的鐵芯,如月球般大小;外地核則是液態的鐵,如火星般大小。地核之上的地幔層由密度很大的岩石組成,它和固態的鐵芯把液態的外地核夾在中間。在液態的外地核與岩石質的地幔之間是不規則的邊界麵,也有地形的起伏,這和地球表麵起伏不定的地貌類似。
多數地質學家認為,地球均磁場產生於外地核液態鐵的對流,液態的鐵流動起來,相當於電流的性質,而電流能夠產生磁場,外地核的物質對流可能是由於鐵在內地核表麵結晶所導致的。地下5000千米深度地方,是內地核與外地核的交界處,在這裏,外地核液態的鐵時時結晶為固態。在這個過程中,液態鐵裏含有的一些密度輕的成分,比如氧、硫和矽,被釋放並上升到距離地麵2900千米深的核幔邊界處。核幔邊界處的溫度比內地核表麵低1000攝氏度左右,因此那些輕的成分在核幔邊界冷卻,並濃縮成泥濘的沉積物:每100萬年大概會堆積出幾十米厚的沉積層,這些沉積物向上“落”在地幔下表麵不平坦的地形上。由於核幔邊界的地形起伏不定,有的地方比較陡峭,沉積物甚至會沿著斜坡滑動。
在輕密度沉積物上升的過程中,沿途會使外地核的液態鐵向內地核的方向流動,碰到堅固的內核後,液態鐵流又會返回。科學家猜測,鐵流的往返運動使地球出現了磁場,在正常時期,磁場是穩定的。