化學起源：生命的原料是怎麼出現的

生命的原料，是在 40 億年前到 38 億年前這段時間裡，一步步從化學反應中攢出來的：先有胺基酸，蛋白質的積木出現；再有核苷酸，遺傳字母開始拼寫；接著脂質膜圍出“內”與“外”；然後是 RNA 世界，一種分子既存資訊又能催化；最後分子學會複製自己，膜包住複製系統，形成原細胞。

生命究竟怎樣起源，今天仍是開放的科學問題。下面每一步，都是研究者通過實驗和推理提出的候選解釋，而不是已經完全定論的歷史。

六個步驟

• 胺基酸（米勒-尤里）：蛋白質的積木出現。
• 40 億年前 · 核苷酸：遺傳字母開始拼寫。
• 39 億年前 · 脂質膜：油滴圍出“內”與“外”。
• 39 億年前 · RNA 世界：一種分子既存資訊又能催化。
• 38.5 億年前 · 自我複製：分子學會複製自己。
• 38 億年前 · 原細胞：膜包住了複製系統。

可以把這六步想成搭房子：先備好磚（胺基酸），再備好寫字的筆畫（核苷酸），然後圍出牆（脂質膜），再讓屋裡的一種東西既能當說明書又能當工具（RNA），讓它學會影印自己，最後用牆把整套系統圍起來。

原料能不能自己長出來

一個研究生把水、甲烷、氨和氫封進燒瓶，持續放電，竟得到了組成蛋白質的胺基酸（Miller，《Science》1953）。原料也可能來自太空：默奇森隕石裡發現了非地球來源的胺基酸，生命的原料在宇宙中可能很常見（Kvenvolden 等，《Nature》1970）。

核苷酸一度被認為很難在原始條件下做出來。後來有人找到一條更“自然”的化學路線，在原始條件下直接合成 RNA 的元件（Powner、Gerland 與 Sutherland，《Nature》2009）。

RNA 為什麼既是資訊又是工具

RNA 能像酶一樣催化反應，RNA 既是資訊，又是工具，這項發現獲 1989 年諾貝爾獎（Kruger、Cech 等，《Cell》1982）。另一個團隊獨立發現，一種酶真正起催化作用的部分是 RNA 而不是蛋白質（Guerrier-Takada、Altman 等，《Cell》1983）。在這些發現的基礎上，有人提出最早的生命可能完全由 RNA 構成，DNA 和蛋白質都是後來才加入的（Gilbert，《Nature》1986）。

後來的證據繼續補充。核糖體合成蛋白質的核心是 RNA，這是 RNA 世界留下的直接證據，該工作獲 2009 年諾貝爾獎（Nissen 等，《Science》2000）。兩種 RNA 酶互相複製，數量可以持續指數增長，向“分子生命”邁近了一步（Lincoln 與 Joyce，《Science》2009）。

在哪裡發生

深海熱泉周圍存在不依賴陽光的生態系統，生命起源有了一個新的候選地點（Corliss 等，《Science》1979）。這篇論文的題目寫的是加拉帕戈斯裂谷上的海底溫泉。這裡的措辭是“候選”：它提供了一種可能，但不是唯一答案。

想讀原文，可以搜這些題目

• Miller（1953）：《A production of amino acids under possible primitive earth conditions》，大意是“在可能的原始地球條件下生成胺基酸”
• Kvenvolden 等（1970）：《Evidence for extraterrestrial amino-acids and hydrocarbons in the Murchison meteorite》，大意是“默奇森隕石中存在地外胺基酸和烴類的證據”
• Powner 等（2009）：《Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions》，大意是“在前生命時期可信的條件下合成活化的嘧啶核糖核苷酸”
• Kruger、Cech 等（1982）：《Self-splicing RNA: autoexcision and autocyclization of the ribosomal RNA intervening sequence of Tetrahymena》，大意是“自我剪接的 RNA：四膜蟲核糖體 RNA 間插序列的自我切除與環化”
• Guerrier-Takada、Altman 等（1983）：《The RNA moiety of ribonuclease P is the catalytic subunit of the enzyme》，大意是“核糖核酸酶 P 的 RNA 部分是該酶的催化亞基”
• Gilbert（1986）：《Origin of life: The RNA world》，大意是“生命的起源：RNA 世界”
• Nissen 等（2000）：《The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis》，大意是“核糖體在肽鍵合成中活性的結構基礎”
• Lincoln 與 Joyce（2009）：《Self-sustained replication of an RNA enzyme》，大意是“一種 RNA 酶的自我維持複製”
• Corliss 等（1979）：《Submarine thermal springs on the Galápagos Rift》，大意是“加拉帕戈斯裂谷上的海底溫泉”

遊戲裡怎麼體現

遊戲裡，化學起源時代的資源叫有機分子，生成器依次是熱液噴口、閃電合成、隕石輸送和黏土催化。熱液噴口和隕石輸送，在上面的研究裡都能找到線索；至於現實中哪一種才是主要來源，科學界仍在討論。