地球上第一個細胞是怎麼產生的？

01-15

攤手~我們到現在還沒有定論，而且，鑒於生命起源過程的不可重複，估計這個問題以後也不會有定論，有的只是各種推測。

http://en.wikipedia.org/wiki/Evolution_of_cells

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如果維基提到的解釋你沒有一個能接受的話，就接受超自然創造吧。

有位科學家吐槽說：當然，假設每個星星後面都有一個小天使在推著它運轉是最自洽的理論了。（我實在想不起來也找不到這話是誰說的了，哪位幫我找出來，在此拜謝）

「超自然創造「除了無聊些，也沒什麼不好。

而且無聊也不一定不好，如果你接受Theory of Angelic Pressure http://www.secularstudents.org/sites/default/files/exchange/gravity.pdf，你就不必和物理學中那堆公式搏鬥了不是。

但是作為一個scientist，「無聊「這個理由已經足夠讓我不接受了。

順便@金釗立，如果你深究一下「科學家經過計算後發現，這個可能性小得在在科學概率上來看完全就是不可能的…按照那個幾率，哪怕全宇宙都是有機湯，也不夠發產生生命…」的話，會發現「經過計算」是有問題的。如何計算？

說得不客氣一點，宗教的解釋就承認自己是宗教的解釋好了，承認自己無法證偽，無法納入科學體系；不需要通過找出科學的「錯誤」來讓自己顯得「科學」一點。

同意共識，這是沒標準答案的開放式問題。看了一下還沒人提《自私基因》的精彩回答，那我試著總結一下吧。

首先細胞不是最簡單，也應該不是最原始生命形態。一個細胞也是很複雜滴。（包括下圖中下方的細菌，一個相對簡單的原核細胞）

道金斯編導的細胞故事概要如下：

穩定的分子留下了
能複製自己的分子越來越多
能更好複製自己的分子越來越多
能分解其他分子的分子出現
能用『牆』保護自己不被分解的分子發展成了細胞

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劇本：

第一折『求穩』

『適者生存』其實源自更為基本的規律：『穩定者生存』。穩定，要麼是存在時間久，要麼是出鏡頻率高。存在時間久，如長江，如CCTV的圖標；頻率高，如雨點，如天氣預報。長江和天氣預報是開玩笑的，但長江、雨點、星系、結晶、原子等東西的形態都應該有合理的解釋。它們之所以有那樣的形態是因為那樣穩定。或者說不穩定的我們一般看不到。像泡泡之所以是球形的是因為該形狀對於充滿氣體的薄膜來說該結構穩定。太空中，水呈球狀穩定，而地面上『平的』穩定。

所以，要想要生命，就得先備制穩定的原材料。穩定的原子，穩定的分子。通過在實驗室模擬原始地球所能提供的『原材料』（如水、二氧化碳、甲烷、氨等已經確認在某些星球上存在的物質）和『加工環境』（如紫外線和電擊），幾個星期過後就出現了氨基酸——蛋白質的原材料。更近的模擬實驗還生成了嘌呤和嘧啶，也即基因的製造部件。

第二折『複製』

有一天，出現了一種新的分子——複製者。也即一種可以複製自己的分子。乍聽起來似乎難以想像，但實際上不見得。可以將複製者想像成一個模子（模）或模版（范）。想像這個模子是一系列包含不同『小分子部件』的『複雜大分子』。所有小分子部件都能在複製者的周邊找到。而每個小分子都會親近同類。這樣的話，每當小分子部件出現在該複雜大分子周圍的時候，就會吸附到該大分子上。其實結晶就這麼回事兒。而當如此形成的兩個相同的『複雜大分子』分離的時候，它們又能繼續複製了。

這些複製者就是後來我們稱作基因的東西。

原理就像這貨：

（在一排有序的麻將牌之下，對著每個牌碼上相同的牌）

第三折『靠譜』

由於複製不可能是無誤的（事實上進化的終極原動力就是失誤）。所以經過累代複製，就會出現各種不一樣的複製者。不同複製者有不同的特性。不同特性會影響這些複製者的去留命運。有些自身『長壽』（穩定），就是不走；有些在單位時間能完成更多複製，比較『多產』，永遠有很多後繼者；還有些複製『精確』，能保持品牌效應，不會輕易迷失身份，過兩代就不知姓啥了。以上三點特徵都有利於這種能自我複製的分子留下來，因此會被逐漸篩選出來。

第四折『攻防』

關於進化的動力源自何方，達爾文的一個重要思路是：競爭。資源是有限的，能更好利用資源的就會存活下去。對於我們那些原始的複製者，或說原始基因也一樣。當越來越多的分子複製自己時，總有一天用於複製的原材料小分子會顯得相對緊缺。這時有些複製者可能學會了解構其他分子，利用敵人釋放出的殘骸複製自己，成為了原始的『掠食者』；而另一些複製者可能學會了保護自己，給自己修築防禦工事——比如一層蛋白質牆。而這，可能就是最早的細胞。

參考

理查德·道金斯《自私的基因》1989

給個鏈接生物那些事1_巨蟹不一定是海鮮

地球上第一個細胞……我覺得你應該就是想問生命起源吧？很多起源的問題，什麼第一個用筷子的人，第一個翻譯的人之類的，根本沒法考證。人類對生命起源的探索和猜測也非常多。但終究都是假說。

如果你確實是具體的問地球上的第一個細胞，那可能性比較高的是來自外太空的隕石，主要理由是地球誕生到地球上出現生命的時間太短了，其他理由還有很多……其實就是地球起源解釋不了很多新事實了然後就說那是外面帶來的……。

生命起源至今是個謎，假說很多，但本質來講，生命起源只可能有以下兩種方式：

自然創造：比較主流的說法是地球形成之初的含有機化合物的水溶液，在某些火山活動區域有可能形成濃的溶液。這些稀的和濃的溶液最後彙集到大的水體或原始海洋中。這就是現今流行的觀點：生命起源於早期地球「溫暖小水池」的「有機湯」中。隨機化學反應過程創造出第一個生命細胞。現代科學分析有這樣一個演化過程：有機分子--蛋白質--原始細胞。
超自然創造：上帝或者某種其他超自然力量創造出第一個生命細胞。其實這就是啥都沒解釋

外星人或者隕星將第一個生命細胞帶到地球上沒有關係，原因在於外星人也必須通過在某個點的自然或者超自然創造而產生，即必須有某種東西來創造出第一個外星人生命細胞。

一些人認為化學進化論的可能性太低，10的640000次方分之一，科學上可認為幾乎為0 [1]，但是也有人說他們的演算法是不正確的[2]。要不是目前科學解釋太無力，太容易被反擊，創造論也不會那麼容易得到支持。就算在科學家裡，也不是所有人都相信進化論。

為了更加公平公正地對待這個問題，國外很多是國家規定創造論和自然進化論都要教，不能只交一個。這樣非常好我覺得。

for more：

http://science.bowenwang.com.cn/evolution11.htm

http://web.nuist.edu.cn/courses/dqkx/chp2/2-1-6.htm

http://www.godoor.net/jidianlinks/jhl/ld-jhl5.htm

http://www.360doc.com/content/10/0712/18/84590_38540233.shtml

http://www.unravelingtheword.info/HomePage/Home/ProbabilityOfLife.htm

[1] https://springerlink3.metapress.com/content/8318823314133334/resource-secured/?

[2] target=fulltext.htmlsid=n4xjvyoe45hh1eowvedy2yqjsh=http://www.springerlink.com

松鼠會的這篇文章講了幾個比較熱門的假說：http://songshuhui.net/archives/74609

米切爾的化學滲透理論，以及化學滲透的絕對普遍性，基本宣告了原始湯理論的謝幕。同時把生命「能量」的一面重新放在聚光燈下。
……
最大的一個悖論就是：在開放的原始海洋中，任何聚集的化學物質濃度都趨於擴散、淡化。
……
這個悖論破壞了原始湯理論的設定場所和基本邏輯。也開啟了從能量角度闡釋生命起源之門，大量的新假說湧現出來。生命能量的一面現在必須和信息的一面緊緊糾纏在一起。比如說，病毒，從前定義成最簡單的生命，也有很多看法懷疑它是最初的生命，而現在可以肯定病毒不是最初的生命，甚至被重新定義成「介於生命和非生命之間」的物質。因為病毒沒有自己的能量代謝設施。它只含有信息，以及利用其他生物細胞能量代謝設施為自己服務的本事，而且通常是嚴格地針對某一類生物細胞。它是一種絕對寄生的東西，只能由有能量代謝能力的生物派生出來。它是活細胞的信息殘片，是基因組的逃亡者，是不斷移民、掠食甚至定居的基因流民。
而細胞的本源性被大大提高，不再被僅僅看做是基因們的豪宅。Compartmentalization: 「封閉化」，成了生命最基礎的要求。

介紹兩個有趣的新假說。第一個不太為人所知，但很有個性：完全是從「封閉化」入手的。它假設生命起源的地點不是開敞的原始海洋，而是某種淺海灣邊的的石灰岩浸潤地帶。這種地帶的石灰岩由於水的侵蝕和地質結晶過程，內部形成了非常細微的疏鬆孔道結構，這就是天然的封閉空間。生物大分子可以由海水浸潤流入，原始海洋中富含硫-鐵氧化還原材料，而且這些結構的薄壁允許Na+ Ca+離子（質子的可替代品）的濃度聚集以及半通透性。換句話說，自然無機物的自組織性「免費」提供了「細胞膜」和一切能量代謝材料，最初的生物大分子只需要通過變異和選擇發明利用的方法就夠了。聽起來夠扯淡…但類似的地質結構確實在歐洲西北部的島嶼周圍被發現了。而且實驗表明，給定合適的浸潤溶液配方，確實能夠驅動化學滲透。只是如果想要測試生物大分子能在裡面玩出什麼花樣，不知道要多少萬年！
另一個是目前最火熱的「黑煙囪」生命起源假說。它認為生命最可能的起源地點，是在深海底部高溫、高硫、強酸性、無光、無氧的「黑煙囪」生態環境。這些地方是海底的地殼薄弱處，地熱和高硫熔岩驅使高溫海水從地底噴出，由於噴泉含大量的硫，而且出口逐漸沉澱成高達數十米的岩層，看起來就像冒著一股股黑煙的煙囪，因而得名。這種地貌現在在太平洋的海底就現實存在，而且擁有一個相當多樣化的生物環境（甚至有些相當高等的動物也在這裡定居，如一些蟹類，他們在這裡適應得能忍受120度的高溫，你休想煮熟它）。這也是現在世界上唯一一種不依靠光合作用提供基本能量的生態圈。這裡的基礎生物是古菌類，原核生物除了細菌之外的另一大基本門類，歷史和細菌一樣的古老。僅僅上面對黑煙囪環境的描述，就能看出化學滲透理論對這種假說的基本指導：白給的環境能量，白給的氧化-還原反應材料，嚴格地排除氧氣（氧氣對於原始生物都是劇毒的，學會用氧代謝是光合作用發明之後的事，但其他種類的氧化還原反應是基本需要），甚至白給的強酸性環境。如果生命起源於這種環境，只需要用著白給的能量發明膜就行了。
另一類研究方法：LUCA模型的建立，更是壓倒性地從能量生物學的角度入手。因為與能量代謝相關的基因，正是所有生物中最古老，變異最慢，共性最大也最核心的基因。生物學家們討論和試圖描述LUCA的時候，不是關注它長什麼模樣，有多大個頭，而是關注它執行何種氧化還原反應，有哪些代謝酶，生活在什麼樣的地理和化學環境。這已經完全是一種嶄新的體系了。
總之，九十年代之後的生命起源研究現狀是群雄並起，天下大亂。理論更新速度之快，新發現新假說之層出不窮，都是二十世紀前面大半部分所無法企及的。固然是因為各個學科的知識積累都在推進，但化學滲透理論的建立，無疑是新紀元的開始。

就像把一堆金屬放在一起，提供電、化學物質、、、、等等條件，他自然生成一個機器人的概率應該是不可能的吧

其實這個問題是想問生命的起源吧。這是進化論到現在還無法解釋的領域之一，也是各大宗教可以努力發揮自己光和熱的地方，可惜各大宗教到現在還不曾大規模開發這個處女地，令人十分痛惜。

50 年代有個美國科學家米勒作了個經典實驗（大家應該學過，如果學過高中生物）,他模擬原始地球環境,在試管里放了水和原始大氣(例如甲烷)等物質,然後用電弧轟擊,模擬自然界的閃電。這麼幹了幾天,發現試管里有了幾種氨基酸,這便被看成進化論的基本證明之一,為此獲得諾貝爾獎。其實那實驗什麼都沒證明,就算氨基酸能自動合成,那又怎麼樣?生物大分子根本就不可能靠隨機自動產生出來.

生命必須具備兩大特點,第一是複製自身,傳種接代;第二是新陳代謝,也就是能利用外界的能源,把它轉為生物化學能,用於複製自身。

這兩條缺一不可,少了一條就不是生命了。如果只具有能量轉化功能,則那不過是個電池,和生命毫不相干。而只有複製自身的能力則是不可思議的──那合成需要的能量從哪兒來?生命是個負熵系統,如果自身不能利用外界的能量,那就無法為本系統提供能量,維持系統的穩定有序狀態。

這就是進化論面臨的不可逾越的障礙。進化論主張的是漸變而不是突變,可從無生命到有生命,得來個大躍進,同時完成兩大革命性飛躍:製造出一個具有複製有意義信息的D/RNA 模板,同時製造出最原始的代謝機器,以維持內環境的負熵狀態並為複製活動提供能量。如果原始生命是用DNA作為遺傳物質，那還需要相應的蛋白質作為催化劑，因此一般認為原始生命是rna做為遺傳物質，蓋rna同時具有遺傳物質和酶兩種功能。

大家可以想想，在原始海洋里，從基本的氨基酸，核苷酸，單糖，磷脂，要先生成蛋白質和rna，然後形成磷脂球（可能還需要是雙層膜結構），然後磷脂球吸收rna和蛋白質，單糖進入內部，形成一個原始生命的可能性有多大？比你當國家領導人的幾率還要低，以前有科學家測算過這個概率，基本上是可以忽略不計的。

再退一萬步講，就算原始生命能通過這種隨即過程產生，但是，也不會留下任何化石證據，因此所有的猜測都是無法驗證的，也就是假說而已。

至於說細菌和病毒，這兩者是需要有宿主細胞存在才能繁衍的，沒有宿主細胞，怎麼會有細菌和病毒。因此個人不人為細菌和病毒是原始生命的形勢，應該是後來才出現的。

一般來說，我相信原始生命是神創的。

我本人不是研究生物學的，所以以下論述純屬本人的臆測

第一個細胞的產生可能是這樣的：

1. 原初世界——RNA/PNA世界

RNA世界學說（可以參考RNA world）

RNA世界是一種創生學說，其基於RNA分子本身兼具遺傳功能和催化功能而來。假定RNA是地球上原始湯中隨機生成的第一種具有遺傳效應的分子。

本人基於RNA世界學說與自己的臆想形成了如下的圖像：

①從原始海洋在物理化學催化下，從無機物質生成了一大批不同種類的小分子有機物質，即包括核苷酸的原始湯,在地球這個巨大的海洋里，無數的合成實例一次次上演，很隨機的生成了具有隨機序列的短鏈RNA分子

②不同的RNA片段與一些特殊種類的化合物，出於某種偶然但是必然發生的原因——比如沉降過程——碰巧的聚集到了一起，基於某種相位分離作用，形成了不同的功能區劃（具體的可以參照RNA catalysis through compartmentalization.）[我打算管這玩意叫"前細胞聚集體"]

③很巧合的，在慢慢時間長河中這種現象不斷地產生，很偶然的某一些前細胞聚集體具有了催化自身複製的能力[我稱之為"自複製聚集體"]，隨著複製和複製缺陷的同時出現，就獲得了選擇的機會，即自我複製效率最高的聚集體就會獲得更多延續下去的機會，反之就被淘汰了

④進一步，聚集體中出現了一些具備催化氨基酸縮合成肽能力的RNA，聚集體開始合成肽鏈。之後，形成的肽類（酶）偶然又反過來強化了RNA的複製能力，這樣，RNA分子和協助的肽類（酶）開始協同演化，不斷產生出更有效的複製系統

⑤RNA-蛋白質系統複雜度越來越高，同時很偶然的出現了具有合成DNA的酶（相信這種東西在時間長河中不斷地產生又出現。直到足夠接納這種酶的聚合體出現。RNA基因組開始拷貝到DNA上,DNA-RNA-蛋白質系統不斷發展，打開了新世界的大門

本人的PNA世界與上述描述基本一致，某些科研人員在藍藻中發現了PNA合成的前提物質——AEG分子（Cyanobacteria Produce N-(2-Aminoethyl)Glycine, a Backbone for Peptide Nucleic Acids Which May Have Been the First Genetic Molecules for Life on Earth），興許真有個PNA世界也說不定。不過，不太清楚PNA世界是怎樣被淘汰的（如果有的話）。

2. 細胞膜的出現。

流動鑲嵌模型認為，細胞膜的基本結構是磷脂雙分子層構成基本骨架，蛋白質分子鑲在表面。

很可能最初的細胞膜只是雙層脂質膜，單層脂質分子鋪展在水面上時，極性端（親水）與非極性端（疏水）排列是不同的，攪拌後形成雙層脂分子的球形脂質體。

細胞膜很可能是這樣出現的，比如碰巧一個浪花將聚合物與脂質體包裹了起來，形成了一個完整的代謝系統，顯然這種具有脂質膜的系統在演進過程中具有重大的意義——內部相位分離的穩定性。於是屬於細胞的新世紀就此開始。

3. 問題

這種圖像沒有考慮能量問題，遺傳的穩定性也沒有考慮。甚至細胞膜是不是跟聚合體是一同出現的或先後出現的都不能確定。鑒於黑煙囪附近具有免費能量供給，所以我打算就這麼放這裡。

以上構想純粹胡扯，不要認真。

神說，要有單細胞生物，那便有了單細胞生物。

神說，要演化，那便有了演化。

神說，要有人類的靈魂，那便有了人類的靈魂，完美地進入未來演化產生的人的軀體。

還有，這個問題和科學沒有關係，請去掉「生物學」標籤。