地球上的第一個細胞

地球上的第一個細胞

地球上的所有生命都是由細胞組成。許多微生物只有一個細胞，所有功能都由單一細胞完成。其他生物包含更多的細胞，如人就有超過1萬億個細胞，每一個細胞都有特定的功能。

每一個細胞都是由許多部分組成的。大多數的細胞都有細胞核，核中包含有極重要的DNA（脫氧核糖核酸），它是遺傳訊息的載體，是細胞成長的藍圖，是生物個體成長的藍圖，是生命延續的藍圖。

細胞的主要化學成分是蛋白質，蛋白質是一種複雜的有機化合物，它們是由氨基酸組合。氨基酸是由碳，氫，氮和氧組成的，只有20種氨基酸對地球的生命有意義。然而，這20種氨基酸能形成幾乎無限量的組合，創造幾乎無限種的蛋白質。

要討論地球上的第一個細胞，就要討論氨基酸，蛋白質，DNA 等如何在地球上出現。

科學家認為第一個蛋白質是在3至4億年前從非生命物質產生的。當時的地球氣溫很高，因此氫，氧，氮等元素都不能單獨存在，大氣中充滿甲烷（CH4），氨（NH3），水（H2O），硫化氫（H2S），氫氣（H2）等等。由於沒有臭氧（O3）的保護，太陽的高能量紫外線輻射可以直接照射地球，此外當時的雷電和暴風雨比現在要頻密和猛烈得多。

1924 年 Alexander Oparin 推測當時地球大氣中的上述氣體在這種激烈的環境下不停的進行各式各樣的化學反應，第一個有機化合物就是這樣出現的。

50年代初，Harold Urey 和 Stanley Miller 做實驗驗證這個理論。他們將甲烷，氨，水和氫氣充滿一個容器，並用紫外線照射和不停放電製造雷暴，模擬地球3至4億年前的大氣環境。令人吃驚的事經過一個星期後發生了：容器內先前無色的液體變成紅色。他們對液體分析後發現有許多有機分子，當中有他們熟識的，也有他們不能辨識的。但最重要的是他們找到了氨基酸，進一步研究發現某些氨基酸可以結合一種火山活動的副產品，氰化氫（HCN）。這種組合對 DNA 的製造起關鍵性的作用。這就證明了 Oparin 的理論很可能是對的！

後來地球開始降溫，水蒸氣凝結，形成了廣闊的海洋和湖泊，這些大量構建生命的簡單有機分子溶在水中，海洋和湖泊都成為了所謂的“有機湯”。在跟著的幾百萬年內，部分氨基酸被波浪或潮水沖上岸後，附著的水也在高溫的空氣中慢慢蒸發。各種各樣的氨基酸便雜亂的散布在泥土上，不同的氨基酸聚合成鏈結構，變成各種各樣的蛋白質。Sidney Fox 為證明這一點，他把約20種不同的氨基酸加熱到熔點然後冷卻，他發現部分氨基酸已聚合成蛋白質。

但是我們仍然不很清楚這些蛋白質如何與其他有機化合物形式第一個單細胞？一個可能性是，一個包括蛋白質和脂肪酸的有機分子群體組成了一個小液滴或泡狀結構。這個群體又結合外部的蛋白質，增長起來，越來越大，最後分裂。這些液滴最終演變成第一個真正的細胞。

這些早期的細胞通常都是利用陽光生產所需的能量。其中一些細胞會演變成攝取外部有機物質作為能量或營養。