關鍵要點
- 20世紀初，一位年輕的俄羅斯生物化學家提出了一個激進的想法：化學進化可以解釋生命的起源。
- 這位名叫亞曆山大·奧帕林（Alexander Oparin）的生物化學家發起了第一次科學努力，以确定我們現在知道的原子和粒子是如何制造生命分子的。
- 丹·萊維特（Dan Levitt）在他的書《什麼進入你：你身體原子的故事，從大爆炸到昨晚的晚餐》中，探讨了這一探索的迷人曆史，以及我們所知道的生命起源背後的科學
他将發起第一個科學努力，以确定我們現在知道的原子和粒子是如何創造生命的分子的。
Oparin在Uglich長大，這是一個擁有傳統木屋，土路和馬車的鄉村小鎮。作為一名嶄露頭角的植物收藏家，他對在雲杉、桦樹和松樹森林中發現的各種樹木、草、花和昆蟲感到高興。1914年，他進入莫斯科大學學習植物學，1917年，布爾什維克奪取政權的那一年，他開始攻讀植物生理學研究所學生。他留着列甯式的山羊胡子和小胡子，開始與傑出的科學家和革命家阿列克謝·巴赫（Alexei Bakh）合作，後者嚴厲而廣泛閱讀的小冊子《沙皇饑餓》（Tsar Hunger）普及了革命社會主義。在巴赫的上司下，Oparin研究了藻類的光合作用。
他了解得越多，就越确信另一個革命性的想法：化學進化可以解釋生命的起源。即使在達爾文出版《物種起源》半個世紀後，也很少有人同意。在英國，許多傑出的科學家認為他們的使命揭示了上帝創造的威嚴。認為生命可能來自無生命的化學物質是異端邪說。但在新的俄羅斯，奧帕林沿着這些新路線的猜測得到了積極的鼓勵（盡管審查委員會還沒有）。
盡管如此，在試圖追溯我們的化學起源時，Oparin面臨着一個明顯的問題：你體内和所有生命的分子與我們周圍岩石中的無機分子完全不同。如果你分析你的成分，你會發現大約60%是水。另外1%是離子 - 由鈉，鉀和鎂等元素組成的帶電分子。你體内的其他一切，從你的指甲和骨骼到你的肌肉和大腦，都是由有機分子構成的——圍繞碳鍊或環建構的分子。
如果碳具有個性類型，那麼它就是外向的連接配接器。事實上，如果我們在宇宙的其他地方發現生命，許多科學家認為它也會圍繞碳而建。碳的多功能性源于它的外殼中有四個電子。這一點，加上它的小尺寸，意味着通過巧妙的幾何技巧，它可以輕松地在四個方向上粘合，形成長而穩定的環和鍊條。這些是你有機自我的支柱。您的糖、脂肪酸、氨基酸和核酸都是圍繞碳建構的。當它們連接配接在一起時，它們就會産生碳水化合物、脂肪、蛋白質和DNA——你更大的有機建構塊。例如，你的心髒，一塊大肌肉，大約70%的蛋白質（不包括水）——換句話說，70%的氨基酸。
然而，據科學家所知，這些有機分子隻能由生物制造。無論你搜尋多久，你都不會在地球的岩石中找到它們——除了在沉積岩中，比如煤，它們是由有機物産生的。委婉地說，這對解釋生命的起源構成了障礙。如果你不知道它的建構塊來自哪裡，你就無法很好地了解它的外觀。科學家們感到困惑。死岩中的無機分子和生活中複雜的有機分子之間的鴻溝對科學家來說就像解釋我們大腦中的分子如何産生意識一樣成問題。許多人認為，有機分子隻能由“生命火花”産生——一種隻有在生物體中才能發現的莫名其妙的力量。
早在亞裡士多德，許多偉大的思想家就相信一種生命力主義。如果你沒有關于簡單分子如何變成有機分子的理論，沒有強大的電子顯微鏡來可視化細胞或其内部的結構，也不知道遺傳是如何傳播的，那麼從死亡化學物質到生物的飛躍可能看起來很神奇。考慮一下：如果你把一塊石頭分成兩半，任何一塊都不會再發生任何事情。如果将渦蟲切成兩半，兩個部分将再生成相同的整體。你怎麼解釋？“在活的自然中，元素似乎遵循與死者不同的規律，”十八世紀瑞典化學家Jöns Berzelius寫道。無生命的物質似乎缺乏生命能量。十九世紀傑出的實體學家開爾文勳爵（也以認為比空氣重的飛行器永遠不可能）寫道：“死物質如果不受到以前活着的物質的影響，就不可能變成活的。在我看來，這肯定是科學的教學，就像萬有引力定律一樣。
在二十世紀，量子實體學的創始人尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）推測，我們可能需要發現新型的實體現象來了解生命。就連達爾文本人，他已經展示了新物種是如何産生的，也無法解釋第一個生命是如何從化學物質池中産生的。“目前對生命起源的思考隻是垃圾，”他在給植物學家約瑟夫·胡克（Joseph Hooker）的信中寫道。“不妨想想物質的起源。
開爾文勳爵的解決方案是提出宇宙和生命一直存在。著名的科學家和哲學家赫爾曼·馮·亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz）也持同樣的觀點。他們相信生命是遠古的——和物質本身一樣古老。在它出現在地球上之前，它一定早在宇宙的其他地方就已經存在了。它是如何找到這裡的仍然是一個謎，盡管他們推測它可能搭上了流星或彗星的便車。“誰知道呢，”亥姆霍茲争辯說，“這些在太空中到處蜂擁而至的身體，是否不會在新世界的地方散布生命細菌？”但是，開爾文、亥姆霍茲和其他人提出的泛種論（意為“無處不在的種子”）理論隻是把罐子踢到了路上。它無助于解開生命起源的奧秘。
1922年，在奧帕林被審查委員會拒絕幾年後，他和他的布爾什維克英雄阿列克謝·巴赫（Alexei Bakh）在莫斯科的一個實驗室工作。他還獲得了教學任命。人們會長期記住他在大學裡塑造的氣勢磅礴、不協調的身材。他被派往國外短暫學習，與學生破舊的衣服形成鮮明對比的是，他穿着一身利落的歐式西裝，總是打着領結，給人一種優雅和權威的氣息。新勞工天堂的生活條件很艱苦。經濟一成敗，莫斯科的許多人都在挨餓。Oparin開始應用他的生化知識來改善面包和茶的産量。
然而，即使在這個非常需要的時刻，他也無法擺脫對更深層次的科學問題的迷戀。他也認識到達爾文的傑作《物種起源》“缺少第一章”，但奧帕林認為可以對此采取一些措施。他決定回到第一原則。有機分子真的有可能隻能由生物體制造嗎？如果是這樣，那麼第一個細胞——第一個能夠産生能量和複制的膜封閉分子集合——一定非常複雜，以至于它也可以制造制造它的材料。顯然，這是一個太大的進化跳躍，無法想象。對于Oparin來說，假設第一個細胞起源于它周圍已經存在的有機分子更有意義。但是他們從哪裡來？
他已經知道一個事實，使生命的起源看起來看似簡單。十九世紀的化學家已經确定，盡管元素周期表中有大量的元素，但幾乎所有的品質都來自其中的六種：碳、氫、氧、氮、硫和磷。
您的脂肪和碳水化合物是完全由碳、氫和氧組成的分子鍊。您的蛋白質由碳、氫、氧、氮和硫構成。你的DNA隻由碳、氫、氧、氮和磷組成。這六個元素大約構成了你内在一切事物的99%。一個 150 磅重的人含有 94 磅氧氣、35 磅碳、15 磅氫氣、4 磅氮、近 2 磅磷和半磅硫。
這六種元素也恰好是宇宙中最豐富的元素之一。氫是最豐富的;氧氣排在第三位;碳，第六;氮，第十三;硫磺，第十六;和磷，第十九。從某種意義上說，這使得了解生命的起源成為化學拼字遊戲。你隻需要解釋這幾種元素是如何結合形成有機分子的。
當然，事實證明這是非常困難的。原子對它們與誰結合很挑剔。這六個元素的潛在組合數量令人難以置信。碳是如此混雜，如此善于扭曲和結合，以至于地球上已知的有機分子超過一千萬。
1924年，在紅色的俄羅斯，現在急于說服群眾上帝不存在，莫斯科勞工出版了奧帕林的七十一頁手稿作為小冊子，封面上寫着“世界無産者團結起來！十二年後，奧帕林出版了一本書，擴充了他的論點，并納入了最近的科學。
奧帕林的第一個突破性見解是，要了解生命最初是如何産生的，他需要對數十億年前的地球有一個清晰的了解。奇怪的是，以前幾乎沒有人考慮過生活。在回顧了天文學和地質學的最新發現後，他意識到地球最初形成時，它看起來與今天完全不同。
最重要的是它缺乏什麼。許多科學家認為氧氣一直存在，但Oparin明白我們大氣中的氧氣是由光合作用産生的。在生命出現之前，我們的大氣層沒有氧氣。你和我不可能在那裡生存一秒鐘。
他聲稱地球早期的大氣層更像木星的大氣層，天文學家剛剛發現木星充滿了氨和甲烷。值得注意的是，從基本成分 - 簡單的碳氫化合物，如甲烷（CH4），以及氨（NH4）、氫（H2）和水（H20）—Oparin在紙上概述了一系列詳細的化學反應，這些反應可能會産生更複雜的有機分子，蛋白質和生命。他認為，生命可以被了解為化學進化的頂點。他謙虛地将這本書命名為《生命的起源》，這是達爾文的《物種起源》前傳的恰當名稱。
第一人生是什麼樣的？Oparin的一些同時代人聲稱它是光合作用藻類。對奧帕林來說，這顯然是不可能的。作為一名植物生物化學家，他對光合作用的複雜性有着健康的認識。最早進化的生物不可能已經如此複雜;這太像是一次進化上的飛躍。相反，對于第一個生命形式，他提名了海洋中慢慢進化成細菌的有機分子簇。
在英國，華麗的自由思想進化生物學家、生物化學家、數學家和多産作家霍爾丹獨立發展了類似的理論，發表在《理性主義年鑒》雜志上。許多科學家起初将其視為“瘋狂的猜測”，霍爾丹在很大程度上轉向了其他重要問題。但奧帕林在他的餘下職業生涯中繼續研究所學生命的起源。Oparin對科學的貢獻不僅僅是開創性的，它将引發科學爆炸。
