在地球上假如挖一個水湖,無論等多久幾億萬年都行,水裡能自己誕生魚么?

氣候條件正常,非寒帶。湖附近不能有可以上陸地蹦躂的黑魚及其他能夠在陸地上行動的水生物,地質變遷情況下也不允許任何帶有水生動物的水文與這個湖匯合,更不能人為投放任何水生物。當然,不止是魚蝦、水母也行,如果能產生魚,需要多久以及怎樣的條件?

題主的知乎是包含活躍度的,希望答主本著解決問題的原則回答,如懷有他意的揣摩題主動機,題主會即時予以澄清。

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不給時間限制,是因為一旦有了時間限制,可能會錯過誕生魚的時間,因此沒有明確限制時間,部分答主針對時間限制做足文章,而事實卻根本沒有回答「誕生魚」這個問題核心的能力。要回答時間限制的答主,請把這個年限說出來,分析其成因也是對該問題的正常解答。請各位答主不要再針對時間限制再做文章。


根據評論區的意見,對原答案進行一些補充和修改。看來這個題下面的很多關注者都是專業人士呀,主要增加火山湖魚形成的案例。

-------原答案------

火山湖 ( crater lake)里的魚是最現成的例證。

百度百科上,火山湖是這麼解釋的:火山噴發後,噴火口內,因大量浮石被噴出來和揮發性物質的散失,引起頸部塌陷形成漏斗狀窪地,即火山口。後來,由於降雨、積雪融化或者地下水使火山口逐漸儲存大量的水,從而形成火山湖。

火山噴發時,幾乎所有的動植物都死了,包括魚。火山停止噴發後,沒有外界河流的引入,火山湖的水主要來自降雨或降雪。那麼火山湖裡面的生態系統是如何建立的?

自然界不是靜止不動的,風就是最好的傳播者。很多植物種子可以通過風傳播。至於魚,可以通過鳥或其他動物有意或無意的帶來。甚至颶風來可能直接把魚刮來。

關於火山湖中魚類的演化是非常有意思。火山湖中通過風或鳥引來外來魚的概率其實不高。現有發現,很多火山湖的魚親緣關係都比較近。也就是說,一次偶然的事件,將一種魚帶到了火山湖中,這個魚慢慢的繁衍後代。通常情況下,一個物種有其特有的生活習性及生態位。當這個魚的後代在面臨火山湖不同的生態位時,會不斷的演化以便更適應某一特定的生態位。由此,這個魚的後代就會演化出多個物種,有底棲的,水面的,中間層的,食草的,食肉的等等。演化出多種形態,豐富的物種多樣性。

學術界有很多的研究關於火山湖裡的魚怎麼演化的。

舉一個拉美的案例吧【1】。在尼加拉瓜(Nicaragua),目前至少有八個火山湖。這些火山湖形成的時間非常近,最後一次火山噴發是1800年前。 Apoyeque,這個火山湖就是缺乏陸地水源聯繫,即水系是獨立的( completely aquatically isolated)。

這個湖中生活著一種麗魚 (Midas cichlids , Amphilophus cf. citrinellus),但是有兩種形態,一種嘴唇薄,一種嘴唇厚。研究者通過分子標記(微衛星和線粒體DNA)分析發現,兩種形態的魚遺傳差異非常小。這種魚是大約100年前殖民到Apoyeque湖來的。但是這兩種形態的魚飲食上有很大的差別,也就是說在很短的時間內就可以出現生態-形態上的差異。

在這個火山湖不遠的地方還有一個叫Apoyo的湖,也上演著相似的故事【2】。

另外,有答主提到生物的從頭演化,即從無機物演化到再出現魚的過程。我只能說,這個看起來很美,理論上也可行,但實際幾乎不可能。要知道從無機物演化到現有的生命系統非常複雜,到現在為止,人類的實驗也沒有重現這一過程。地球早期的環境很複雜,生命系統的演化也充滿了隨機性。至少現在看來,還沒有其他星球演化出了地球上這種生命系統。因此,要想重新再現無機物演化到再出現魚的過程不靠譜,就算有,也很可能不是魚的樣子。

參考文獻

【1】Elmer KR, Lehtonen TK, Kautt AF, Harrod C, Meyer A (2010) Rapid sympatric ecological differentiation of crater lake cichlid fishes within historic times. BMC biology 8, 15.

【2】Barluenga M, St?lting KN, Salzburger W, Muschick M, Meyer A (2006) Sympatric speciation in Nicaraguan crater lake cichlid fish. Nature 439, 719.


除了在乾旱情況下休眠的魚卵外,水鳥身上夾帶的魚卵有可能落入其途中停留的水源。同時雨水裡有時會帶著魚卵,從其他地方由於強風被帶上天空,被高空低溫殺死前落下,所以在有些火山湖或與世隔絕的綠洲會看到魚。

如果你想問的是生物自發演變的可能性,可以參考其他題目,但如果你打算限定一個獨立系統在現有條件下的演化,我會說可能性無限接近於零,地質環境過於穩定之外,一個湖泊作為進化庫基數實在是太小了。建議了解一下生命起源幾大學說: RNA world, 鹼性熱泉說 和 二價離子/質子梯度能量轉化系統,以及protocell假設和化學物質自發成型學說。

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對於懷疑魚卵上天的人,附數據如下:

普通鯉魚魚卵直徑1.5毫米左右,體長可以長到120厘米。

微鯉(Paedocypris progenetica)卵直徑0.1-0.2毫米,成魚體長8-10毫米。

沙塵暴組分中較大顆粒,粗沙直徑0.5-1毫米,細沙直徑0.125-0.25毫米。加上密度區別,同樣直徑的沙粒要比魚卵重得多。

至於魚卵為什麼能長距離飛行不掉下來,參照冰雹,雪花和雨水落下前的高空冰晶。


會有魚的。

常有這種情況:一個廢棄礦坑(如採石場),蓄積雨水變成巨大水坑,這個水坑沒有入流,和其它水系也相隔很遠。但裡面就是有魚有蝌蚪,說不定還有小蝦。

央視有個記錄片講過原因:從別的水系飛來小憩的鳥類,羽毛上、腳上粘有魚卵。它們無意中把生命的種子傳到了水坑裡。

–––– 20180506新增: ––––

熱心網友在評論區提供了記錄片名稱,感謝。


理論上說氣候正常這一條就把概率封死在起跑線上了。

想憑空誕生生命,就需要「特定元素在特定的條件下出現在特定的地方變成特定的狀態」,特定個幾億年說不定可以陰差陽錯拼出穩定RNA。而要做到這一點,濃縮、高溫、高壓、電離、版塊移動、隕石撞擊等霸道的環境條件必不可少。一個煉獄般的環境里才有可能憑空出現基礎生命元素。(不過諷刺的是這種環境恰恰又是高級生命的剋星。)況且「地球上」這個條件也不成立。因為它不可能存在「幾萬億年」。太陽壽命也就剩50億年左右了。

不抬杠,從零開始製造生命在理論上是可能的。50年代就有人成功做過放電實驗,在甲烷中製造出了氨基酸。但如果想做一個不干涉實驗來證明生命的自發性,這個難度太大。在培養皿里觀察細菌染色過程容易,在宇宙培養皿里觀察生命誕生過程就是另一碼事了。所以人類想出另一種形式來做這個實驗——用結果逆推過程。

也就是探索地外生命。


地球上構成所有生物的氨基酸,是由原始地球空氣中的氨氣和二氧化碳以在原始地球惡劣的雷暴天氣中合成的,當時的地球是沒有多少氧氣的(學名叫次生大氣)。於是海水裡逐漸富氨基酸,是未來原核細胞的重要組成部分。

所以是極端的自然化學反應形成了複雜的有機物。而我們現在的21%氧氣的地球(叫現代大氣),是厭氧古生物(比如藍藻)呼吸出來的廢氣。

所以「氣候正常」,空氣里沒有甲烷、氨氣和二氧化碳,也沒有雷暴,是不會產生生命的。


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