生命起源

在生物学中，或生命起源是生命从非生命物质中产生的自然过程，例如 作为简单的有机化合物。 流行的科学假设是，地球上从非生命体到生命体的转变不是单一事件，而是一个越来越复杂的进化过程，涉及宜居行星的形成、有机分子的生命起源之前的合成、分子的自我复制 、自组装、自催化和细胞膜的出现。 针对该过程的不同阶段提出了许多建议。

自然发生研究旨在确定生命前的化学反应如何在与当今地球截然不同的条件下产生生命。 它主要使用生物学和化学的工具，最近的方法尝试综合许多科学。 生命通过碳和水的特殊化学作用发挥作用，并主要建立在四个关键的化学物质家族之上：细胞膜的脂质、糖类等碳水化合物、蛋白质代谢的氨基酸以及遗传机制的核酸 DNA 和 RNA。 任何成功的生物发生理论都必须解释这些分子类别的起源和相互作用。 许多自然发生的方法研究了自我复制分子或其成分是如何形成的。 研究人员普遍认为，当前的生命起源于 RNA 世界，尽管其他自我复制分子可能先于 RNA。

1952 年的经典米勒-尤里实验表明，大多数氨基酸（蛋白质的化学成分）可以在旨在复制早期地球的条件下由无机化合物合成。 外部能源可能引发了这些反应，包括闪电、辐射、微陨石进入大气层以及海浪中气泡的内爆。 其他方法（代谢优先假设）侧重于了解早期地球化学系统中的催化作用如何提供自我复制所必需的前体分子。

基因组学方法试图通过识别古细菌和细菌共有的基因来表征现代生物的最后普遍共同祖先 (LUCA)，这两个主要生命分支的成员（真核生物属于两个域中的古细菌 系统）。 355 个基因似乎是所有生命共有的； 它们的性质表明 LUCA 与 Wood-Ljungdahl 途径厌氧，通过化学渗透获得能量，并通过 DNA、遗传密码和核糖体维持其遗传物质。 尽管 LUCA 生活在 40 亿年前 (4 Gya)，但研究人员并不认为它是xxx种生命形式。 早期的细胞可能有一个漏膜，并由深海白烟热液喷口附近自然产生的质子梯度提供动力。

地球仍然是宇宙中xxx已知存在生命的地方，来自地球的化石证据为大多数自然发生研究提供了信息。 地球形成于 4.54 Gya； 地球上最早的无可争议的生命证据至少可以追溯到 3.5 Gya。 化石微生物似乎生活在魁北克 3.77 至 4.28 Gya 的热液喷口沉淀物中，在冥古时期海洋形成 4.4 Gya 之后不久。

生命由具有（可遗传）变异的繁殖组成。 NASA 将生命定义为能够进行达尔文进化的自我维持的化学系统。 这样的系统很复杂； 最后的普遍共同祖先 (LUCA)，大概是生活在大约 40 亿年前的单细胞生物，已经有数百个基因编码在今天普遍存在的 DNA 遗传密码中。 这反过来又意味着一套细胞机制，包括信使 RNA、转移 RNA 和核糖体，以将密码翻译成蛋白质。 这些蛋白质包括通过 Wood-Ljungdahl 代谢途径进行无氧呼吸的酶，以及复制其遗传物质的 DNA 聚合酶。

自然发生（生命起源）研究人员面临的挑战是解释这样一个复杂且紧密相连的系统如何通过进化步骤发展，因为乍一看，它的所有部分都是使其发挥作用所必需的。

例如，一个细胞，无论是 LUCA 还是现代生物体，都使用 DNA 聚合酶复制其 DNA，而 DNA 聚合酶又是通过翻译 DNA 中的 DNA 聚合酶基因产生的。 酶和 DNA 缺一不可。 进化过程可能涉及分子的自我复制、细胞膜等的自组装和自催化。

如果在细节上存在争议，那么像 LUCA 这样的活细胞发育的先驱就足够清楚了：一个宜居世界是在有矿物质和液态水供应的情况下形成的。 益生元合成产生了一系列简单的有机化合物。