世界上第一个细胞是怎么产生的

2012年4月28日，美国探索新闻网站披露了挪威奥斯陆大学科学家的一项崭新的研究成果：他们发现了10亿年前的单细胞生物。这种迄今为止所知道的最古老的生物是在奥斯陆以南30千米的阿斯湖淤泥中被发现的，它体长30～50微米，借助四条尾巴状的鞭毛移动身躯。这是当时世界上独一无二的单细胞生物，因为它既非动物，也非植物，更不是真菌和藻类。不过，根据生命起源的研究，这种生物还算不上世界上最早的细胞，因为根据测定和计算，地球已经有46亿年的历史，细胞在地球上出现至少也有36亿年了。世界上第一个细胞是怎么产生的？这是一个古老的难题。今天，对这个问题的最好解释是化学进化假说。

科学家们推断，在地球形成的过程中，地球内部剧烈变化产生的大量气体，随着频繁活动的火山，冲破地壳，喷向空间，形成了地壳上空的大气层。在刚形成的大气层中，充满甲烷、氨、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢等，唯独没有氧气和氮气。在宇宙线、地球上的放射性物质、太阳紫外线、雷电闪光等共同作用下，大气中的无机分子逐渐形成了氨基酸、嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖、卟啉等有机小分子，这就是化学进化的第一阶段。

地球形成的早期，火山运动非常活跃，地球上随处可见沸水池和滚烫的岩浆

有机小分子经过亿万年的合成和积累，越积越多。在此过程中，地球表面温度逐渐降低，水蒸气逐渐凝成了水，大气中的有机小分子随着雨水汇集到原始海洋，原始海洋中的有机小分子越来越丰富。那时候由于生命还没有出现，没有能分解有机物的微生物，所以有机分子不会发霉变质，整个海洋就像一锅既营养丰富又温热清洁的“原生汤”。在“原生汤”中，氨基酸、核苷酸等有机分子在长期的相互作用下，通过脱水、结合等“聚缩”反应，就由小分子变成了蛋白质、核酸这样的有机大分子，这就是化学进化的第二阶段。

类脂

当原始海洋中的有机大分子浓度不断加大时，在某种外部条件的作用下，这些有机大分子就从海洋中浓缩分离出来，相互作用汇集成小滴。这时的有机大分子就可避免因海水不断“挤”进分子内部而解体。这种有机大分子聚集成的小滴外面还包有界膜，使小滴与海洋环境分开，这层界膜是类脂和蛋白质的结合体，具有“哨兵”和“泵”的双重作用。有了这层膜，外面的有害物质就不能进入小滴内部，而营养物质正相反，哪怕浓度极低，也会“泵”进小滴内部。这样的独立小滴就是多分子体系，这种独立的多分子体系已能与外界环境进行某种物质交换，这是化学进化的第三阶段。多分子体系演变为最初的细胞就是化学进化的第四阶段，这也是最复杂、最有决定意义的阶段。在这个阶段，多分子体系内部的核酸、蛋白质等大分子“各就各位”，核酸位于多分子体系中央，蛋白质位于多分子体系四周。中央部位称核区，四周部位为质区，核、质分区后的多分子体系就是“原核细胞”了。（潘重光）

历经几十亿年的发展，现代的细胞膜结构已经非常复杂和精密：磷脂双分子层构成了一道坚固的城墙，使细胞内的环境与外界隔绝开，细胞膜上还镶嵌着许许多多的蛋白，它们肩负着物质交换、能量转换和信号传递等重任

【微博士】米勒实验

1953年，美国尤里实验室的研究生米勒在他的导师尤里的指导下进行化学进化实验。他在密闭容器里装进了原始大气中存在的甲烷、氢、水蒸气、氨等气体，然后进行反复多次的火花放电，一周后，在产生的溶液中发现了多种氨基酸。这一成功的实验，证实了自然界中的有机分子是由无机物转化来的这一推论，为化学进化的第一阶段提供了实验依据。