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“生命起源”最著名的實驗——米勒實驗:生命不可能自然產生 2024-03-18 17:09:50

2024-03-16 17:10·文釋非世界觀

關於生命起源,自古以來,除了創造論,還流傳着另一種說法,叫“自然發生說”,即生物可以由非生命物質自然產生。

在科學不昌明的年代,人們觀察到腐肉可以生出蛆蟲,於是認為蛆蟲是從腐肉中自然產生。我國也有“腐草化螢”的說法,意思是腐爛後的草能長出螢火蟲來。

17世紀生物學家赫爾蒙特也做了個“老鼠實驗”,他把髒衣服和小麥放在一個封閉的箱子,在21天之內會有老鼠咬破箱子爬出來,他“證明”老鼠可以從髒衣服和小麥而產生。

直到19 世紀,法國科學家巴斯德,也是微生物學之父,通過“鵝頸瓶實驗”才把“自然發生說”徹底推翻。

01.

1859年,英國生物學家達爾文發表《物種起源》,指出生物是由單細胞到多細胞、從簡單到複雜、由低等到高等,通過漫長時間進化而來。

既然是進化,就有個源頭,如果最簡單最低等的單細胞能自然產生,後續複雜高等生命的進化才有可能,反之則無從談起。所以第一個生命的重要性不言而喻!

關於第一個生命如何產生,達爾文在信件中描述了自己的猜想:

“我們構想在一個溫暖的小池塘裡面,富含化學物質和鹽……環境中還有光、熱和電……一個蛋白質可能會自發地形成。”

這裡蛋白質是生命的必要條件,只要能合成蛋白質,就有可能產生生命。

這就是被稱為“原始湯”的假說,如下圖:

原始湯

有別於“自然發生說”,前者是無機物到生命,達爾文的“原始湯”假說是化學物到生命,所以也叫“化學進化說”。

這個構想能不能成立?需要實驗去驗證!

1953年,美國學者米勒做了這個著名的實驗――米勒實驗,如下圖:


實驗模擬原始環境,使用水蒸氣、氫氣、氨氣和甲烷,通過約一周的放電,合成出4種最簡單的氨基酸。

只要在原始狀態下能產生氨基酸,就有可能合成蛋白質,接着是單細胞生命,只要有足夠長的時間,就能進化出多細胞生物、軟體類、有脊椎魚類、兩棲類、鳥類、哺乳類、到人!

米勒這個實驗有沒有問題?

除了問題,其它沒有!

第一:沒有氧氣!

米勒實驗所用的氣體不允許有氧氣,否則無法合成氨基酸。

但極多的地質學證據,表明地球大氣一直有豐富的氧氣,例如地球最底層的沉積岩中都有大量的含氧化合物,表明地球大氣中一直都有氧。

米勒實驗設定的“大氣條件”在地球歷史上沒有發生過。

而且假如地球真的沒有氧氣,就不會有臭氧層,太陽光中的高能紫外線會直接照射全球,即使有蛋白質、DNA和生命,也會很快被紫外線破壞和殺死,地球不會有生命。

“原始湯”假說面臨兩難境地:不管有沒有氧氣,都無法成立。

第二:使用微小火花

大自然的閃電溫度高達上萬度,會破壞氨基酸;

米勒實驗的電火花每2秒一次連續放電,實際上在同一個位置發生閃電的幾率非常低。

兩天內在同一位置產生的能量,比海洋中一個固定地方,經過上千萬年所得到的能量還多。

第三:錯誤的實驗條件和裝置

氨基酸很不穩定,實驗裝置有個探頭把生成的氨基酸抽走,以免很快就被破壞掉,實際上在自然界的氨基酸很快被陽光、熱量或化學物質破壞,沒有保存氨基酸的機制。

第四:錯誤的實驗產物

實驗產生甲醛,甲醛是一級致癌物,有強烈的殺菌作用,會使蛋白質變性失效,比氨基酸更難分解,新房裝修的人都知道,要散味兩個月左右才適合入住。

二是實驗產生劇毒的氰化氫,二戰中納粹德軍就使用氰化氫毒殺猶太人。

米勒實驗合成的氨基酸,有一半是有害的右旋氨基酸,它會破壞蛋白質合成,實際生命體需要用100%純左旋的氨基酸,即使混入0.1%右旋的氨基酸也會合成出無用的蛋白質。

米勒實驗產生的氨基酸只占2%,98%是有毒化學物,生命細胞掉入米勒實驗產物里必死無疑,蛋白質進去便喪失功能!

“原生湯”其實是“有毒湯”!

02.

達爾文的時代,對微觀世界的研究手段比較落後,雖然已經有了顯微鏡,但顯微鏡的分辨率還很低。如下圖:

早期顯微鏡下的細胞

所以以為生命細胞只是“一團簡單的碳元素組成的蛋白質聚合體”,生命可以隨機碰撞出來。然後假設有齊備的原料,加上足夠長的時間,就可以組合出生命。

順序是從無機物→氨基酸→蛋白質(+DNA)→分子機器→生命細胞。

為了便於理解,我們用生命細胞與一台電腦的對照,這樣來理解比較直觀,如下圖:

細胞對照電腦

按對照圖我們看到,蛋白質是生命的必備條件,就如電腦的功能元件,氨基酸還只是材料,要組合成有功能的蛋白質,氨基酸鏈條還要進行有序的排列,但在水中和沒有酶的條件下,氨基酸鏈總在分解,很難組合起來,如下圖:

蛋白質需要有序排列的氨基酸

進化論觀點認為:如果有足夠長的時間,就可以組合成功蛋白質。

這裡插一句:假如說我在虧錢,時間越漫長,我是變得富有,還是越來越窮?

解釋這一點,只剩概率事件。

先打個比方熱身一下:假如一個人想從廣州步行到北京,沒有導航沒有地圖沒有方向指引,全程有多不勝數的十字路口,他靠瞎矇,一路蒙到北京,這個概率如何?

03.

我們按數學概率,氨基酸隨機瞎碰出一個有功能作用的蛋白質,它的概率是多少?

以下計算有點痛苦,但很重要,偷懶的話可以略過,直接看結果。

首先是兩個關鍵要素不能替換,如下圖:

蛋白質組合規則

蛋白質平均有400個氨基酸,生化學家統計,平均每個位置可以替換6種氨基酸

概率計算以擲骰子比喻如下:

扔出6的概率

生物大約使用20種氨基酸,每個位點平均可選有6種,幾率是400個6/20相乘,如下圖:

隨機組成蛋白質的概率

最終得出的幾率是:少於10的209次方分之一,即:

1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000分之一,1後面有209個0分之一。

這個概率實在太小,但進化觀點認為放到宇宙尺度之下,還是有出現的機會,現在我們算算放到宇宙尺度之下,這概率如何?

太陽系有10的57次方個原子;

銀河系有1000億(10^12)個類似太陽系的恆星系;

宇宙有1000億(10^12)個類似銀河系的星系;

推算宇宙共約有10^57X10^12X10^12≈10^80個原子。

假設全宇宙所有原子(10^80)都是氨基酸(太慷慨了),每400個為一個反應組來瞎碰,有多少組:

10^80÷400=10^78組。

使用所有時間瞎碰,按宇宙年齡是“137億年”算≈10^18秒;

1秒瞎碰一次,最大瞎碰次數為:10^78×10^18=10^96次

全宇宙的物質和時間隨機瞎碰出蛋白質的幾率,

瞎碰出特定蛋白質的幾率(1/10^209 )×瞎碰最大次數( 10^96)=1/10^113

結果:

用盡所有的宇宙物質和宇宙年齡137億年,還需要10的113次方個宇宙,才能碰撞出一個特定的蛋白質!!

我們已經無法想象這樣的數據,這還只是一個中等大小的蛋白質,大的還有幾千個氨基酸的蛋白質,最簡單的生命至少需要幾百種,上萬個特定的蛋白質才能生存!

這相當於,材料沒能通過自然碰撞產生電腦元件,功能部件和最終的電腦成品更遙不可及!

結論是:生命不可能自然產生!

著名天文學家,霍伊爾爵士對“化學進化”這樣評論:

“生命自然形成的幾率,好比一陣狂風吹過充滿破銅爛鐵的垃圾場後,形成了一部波音747飛機一樣。”

正因為生命太過複雜,今天人類雖然能製造飛機、火箭、宇宙飛船、人工智能,但卻遠遠不能製造出一個最簡單的細胞!

精密的動物細胞

每個生命細胞就像一個有條不紊運行的智慧城市,比飛機更加精妙。

進化派天體生物學家,保羅‧戴維斯教授也承認:

“在物理學中還沒有一個已知的定律能讓信息從無到有地出現……”

有生命只能產生於有生命!

結語:

要知道,米勒實驗幾乎是“化學進化說”唯一的希望,現在流傳的地球生命“外來說”,是在米勒實驗失敗以後,把希望挪出了地球。

但地外文明遭遇同樣的詰難:這些高等文明,他們的第一個生命如何產生?

正如同樣是地球人,聰明人和魯鈍人同樣受地球引力作用,“外星人”置身相同宇宙定律之下,並不是他們比我們聰明、高等就不受宇宙定律影響!

生命不能源於無生命,更複雜的人又源自哪裡?


瀏覽(4363) (7) 評論(9)
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文章評論
作者:弓長貝占郎 回復 雙不 留言時間:2024-03-22 18:27:32

估計在浩瀚的宇宙中會有與地球非常相似的行星,如果人類可以抵達考察,甚至可以從地球攜帶生物到那裡繁殖的話,或許人類可以從中窺探生命起源的奧秘。只是以目前的這麼初級的人類科技而言,這只是天方夜譚而已。

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作者:白草 回復 雙不 留言時間:2024-03-22 12:23:40

是的。病毒是否是生命,就已經有爭議了。一方面它能複製,是生命的基本特徵,但另一方面變異太容易,複製的病毒與原始的不同,就很難說是穩定的生命特徵。新冠病毒已是如此。

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作者:雙不 留言時間:2024-03-22 10:09:34

無生命到有生命之間有一個寬廣的地帶,但走得通。

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作者:弓長貝占郎 回復 白草 留言時間:2024-03-20 18:11:44

如果結合地球物理學和分子生物學等地球和生命相關的學科共同研究,挖掘地球最初出現生物時的狀態,一定對生命科學的研究有重大意義。只是人類還剛剛從野蠻戰亂中走出,況且還沒完全走出,對生命科學生命起源的研究還處在非常初級的階段,面對生命起源這麼高深的問題自然是一頭霧水。

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作者:弓長貝占郎 回復 廣東人. 留言時間:2024-03-20 17:58:42

你用眼睛打比方很形象生動,而且眼睛也僅僅是身體的一部分而已。生命科學有太多奧秘都還沒認識。

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作者:白草 留言時間:2024-03-20 10:32:52

“生命不能源於無生命,“

這個結論還不確定。文中對概率的計算也值得評估。人類已經在流星上找到有機物,那麼至少有一種可能性是人類對原始地球的環境模擬還不夠真實。在某種極端條件下出現可以複製的病毒,從而開啟地球生命,仍然是可能的。


而上帝造人的說法也可以存在,反正一切不可能的事都可以歸功/歸咎於上帝。

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作者:老陸 留言時間:2024-03-20 04:58:06

好文章,這是一個至今人類還無法回答的問題。

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作者:中國現代哲學家學會 留言時間:2024-03-18 22:38:55

好文!生命如同物質,都不是自然產生的。他們的來源指向同一個出處!

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作者:廣東人. 留言時間:2024-03-18 18:48:41

在隕石中,發現大量有機物,包括胺基酸和構成DNA的鹼基,支持生命基本物質外來說。那麼蛋白質,DNA是否外來?細胞和高級生物是否外來?


即便給予進化無窮的時間,克服蛋白質里胺基酸排序問題,進化論難以解釋複雜生物器官的形成,比如眼睛。眼晴的形成,必須有感光細胞,光學晶體成像系統和神經傳輸細胞的同時配合才能形成,按照經典進化論一個接一個的基因突變和自然選擇,根本沒辦法這些單獨元件同步發展,並適好合理集成視覺系統。

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