2022年7月27日

每天都进步#939 知识的演化(四)米勒-尤里实验

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今天我们继续来聊知识的演化。昨天我们说到了,知识演化的第二步,是从原本壁垒分明的各科,逐渐融合起来的过程。这种打破各科之间的壁垒,就是知识的第二个演化步骤。话说,第一次发生这种壁垒的破坏,是Auguste Comte所提出的一个想法,人类的社会行为可以变成和自然一样,是和个人行为不一样的,不可用同样的办法来看待的。

至于接下来更加重大的突破,就是生物、化学、物理这三个科学主要分科的壁垒打破了。这一个破坏,发生在1953年的米勒-尤里实验(Miller-Urey experiment)。所谓的米勒-尤里实验,是一个模拟地球刚开始的环境下,看看是不是能够创造出有机化合物,这样的一个实验。话说,根据地球的原始模型,地球刚开始的时候,是不适合任何生命生存的。地球刚开始的时候,充满着的,是氮气、氧气、氢气、甲烷、氨气、水蒸气这些东西。这些物质基本上都是无机物质,虽然你可能抬杠说甲烷其实就是有机的,确实,不过单纯的甲烷也无法让生命诞生啊。那么,究竟这个世界的第一个生命体,是怎么产生的呢?

Miller-Urey experiment 的装置
图片来源:By The original uploader was Carny at Hebrew Wikipedia. - Transferred from he.wikipedia to Commons., CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2173230

有人说,是上帝创造出来的。也有人说,是随机诞生出来的。为了回答这个问题,米勒和尤里就把地球刚开始的状态,也就是刚才说的各种气体,装进一个瓶子里面模拟地球的原始大气层。具体上来说就是,米勒和尤里把水、甲烷、氨气、氢气和一氧化碳,装进了一个瓶子里面,再然后链接上另一个装着半满水的瓶子。首先,整个装置确保了是无菌的,也就是说没有任何的生命存在。然后呢,在那个装着半满水的瓶子加热,于是水蒸气就被生产了出来,通过管子流到刚才装着气体的瓶子,在气体的瓶子底部又装上一个管子连接回去那个装着半满水的瓶子。

这样的装置是在模拟着我们的地球,装着半满水的瓶子是海洋,海洋的海水会蒸发。而加热的目的是加快这个蒸发过程。然后装满气体的瓶子代表的是地球的大气层。之后瓶子的底部会收集凝固了的液体,流回到代表海水的那个瓶子里去。形成一个循环,然后可以让实验反复的运行。注意,整个过程中是无菌的,也就是说,不应该会有任何的有机化合物的出现。

但是,地球刚开始的时候,并不是只有海水和大气,还有一个很重要的因素,叫做闪电。所以,米勒和尤里就在代表了大气层的瓶子里,装上了电极,然后就创造出了电火花,这就是在模拟闪电。而这样的实验进行了一阵子之后,米勒和尤里发现,有一些橘黄色的烟雾出现了。按照实验装置里的成分来说,不应该存在这种颜色的烟雾。于是,把它萃取出来检验成分之后,发现到了氨基酸、甘氨酸、糖类、脂肪等有机物质。

这实验,打破了生物和化学的壁垒。原来生命的起源这一个属于生物的课题,是因为电、热、气体等化学反应制造出来的。这样一来就给了知识一个很大的演化动力,最坚固的堡垒终于有了裂缝。

最后要问大家的问题就是,你认为生命的起源是怎样子的呢?欢迎在下方的留言区留言,和我分享讨论吧。

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天地海  著              

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