八大令人惊叹的天文物理学奇观：月球之谜、宇宙之始、生命的起点……

发布者：麦田晴空 2023-1-5 01:19

《奇观》

[英] 约翰·格里宾著

张玫瑰译

光尘文化 | 北京联合出版公司2022年出版

继广受欢迎的《寻找薛定谔的猫》《深奥的简洁》后，约翰·格里宾又将读者的注意力吸引到了一些看似不可能，却令人惊叹的天体物理学奇观上。比如：

“只有当天空中的太阳与月亮看上去一样大，地球上的生灵才能看到日全食的奇观，而这美妙的巧合不早不晚，就发生在人类文明出现的那一刻。”

“水在桶中旋转，沿桶壁上升，形成凹状液面，是因为它感受到了遥远星系宇宙万物的引力。”

“地球上所有复杂生命的共同祖先是一种单细胞生物，但是如果没有月球这个‘大功臣’的‘维稳’作用，原始生物就不可能演化出人类这样的生命形式。”

本书聚焦八大令人不可思议的天文物理学奇观，深入探索了此类奇妙科学的奥秘。

复杂生命的共同祖先（节选）

今天，地球上有三种生命形式，它们在生命最基本的层次（细胞）上各有不同。我们周围所看到的生命，比如树木、人类、蘑菇、海蛇，还有其他你叫得出名字的生物，皆由复杂的细胞构成。它们叫真核细胞，每个细胞有一个核（细胞核），核内含有携带生命指令的DNA，核外充填着胶状物（细胞质），是细胞代谢活动的主要场所，被细胞壁包围着。今天，地球上所有丰富多彩的复杂生命体，全都来源于几十亿年前两个单细胞生命的“结合”。

所有植物、真菌、动物、藻类，均来源于同一个单细胞生物。进化生物学家很喜欢指出这一点：人类的细胞与蘑菇的细胞并无明显差异。尽管它们所属的有机体有着迥异的生活方式，但是它们的工作机制都是相同的——翻译DNA指令，合成蛋白质。

有了这个颠覆认知的发现打头阵，后来的相关发现便显得寡淡许多，尽管它们本身也很令人震惊。第一个令人震惊的相关发现是，地球上还存在另外两种细胞，统称为原核细胞，它们与真核细胞不同，没有成形的细胞核。一直到20世纪70年代，生物学家才弄清楚这两种单细胞生物（原核细胞都是单细胞生物）的区别。在那之前，所有原核生物都被归类到细菌，尽管他们发现了某些不寻常的细菌。

随着细胞基因物质研究技术的进步，这些不寻常的“细菌”后来被分了出去，独立成界。生物学家认为它们比细菌还要古老，说不定是细菌的老祖宗，便将它们命名为“archaebacteria”（古细菌）。后来，当他们发现细菌出现的时间可能和古细菌差不多时，他们又摘掉英文名里代表“细菌”的后缀，将它们简称为“archae”（古菌）。尽管如此，这两类原核生物依然很容易让人产生混淆，因为DNA和RNA分析揭示了它们的起源一样古老，这又指向了另一个令人震惊的发现。

在格陵兰岛西南部一些有38亿年历史的岩石上，科学家们发现了与生命代谢活动有关的化学特征，从中找到了地球最初生命的证据，不过它们并不是真正意义上的化石，最早的化石是在今天的澳大利亚发现的，记录着32亿年前的地球生命。总而言之，种种证据表明，地球上的生命大约起源于40亿年前，即地球形成5亿年后便出现了生命形式，并且出现了两次。

生物学家们仔细研究了古菌和细菌的内部结构，并揭晓了它们之间的区别。在最宏观的层面（就单细胞生物而言），它们只有不到三分之一的基因是相同的。在更为微观的层面，古菌的细胞壁不同于细菌。它们之间最显著的差异，在于DNA复制和细胞分裂的方法。它们使用相同的遗传密码，却用不同的方法复制它，产生的结果相去甚远。套用生物化学家尼克·莱恩的原话，这两种细胞竟然有着同一个祖先，怎么想都觉得“不合逻辑”。

不管怎么说，它们虽然走上了独立的演化路径，但是它们一定起源于同一池化学温水，即“原始汤”，才会有许多相似性。莱恩和其他人的猜想是，它们的起源场所可能在地球早期的深海热液喷口周围，那里喷出的矿物成分为化学反应提供能量，催化了蛋白质和RNA等复杂物质的合成。像上一章讲的，这股源源不断的能量流足以让熵“逆向化”，诞生出最原始的细胞。

无论这些猜想是什么，我们可能永远也无法知道复杂生命是如何来到地球上的，它是否真的出现了两次，还是说出现了两次以上，也许当时地球上还涌现了其他原始原核生物，只不过没有留下后嗣罢了。我们知道的是，从大约40亿年前开始，地球上一直生活着两类独立的单细胞生物，这意味着在这个适者生存的星球上，它们两个都是极其成功的生存者。

作者：[英] 约翰·格里宾

编辑：袁琭璐

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