我们的征途是星辰大海
——浅谈海洋在生命起源、进化中的作用
内容提要：浩瀚的海洋是生命的摇篮。地球上一切形形色色的生物都是由原始的生命演变而成的。一般认为，生命起源于46亿年前原始地球的海洋中，经过一系列的化学反应，使简单的化学物质缓慢地形成了生物体。因此，海洋是原始生命的最初发源地，海洋是地球上所有生物的故乡，孕育着这地球上的所有生物，提供着无尽的资源给予我们。海洋生物资源的起源与进化从另一方面来说其实就是地球生命起源、进化的一个缩影。
关键词：化学起源说、海洋生物、进化
一、生命从何而来：关于生命起源的学说
生命何时、何处，特别是怎样起源的问题，是现代自然科学尚未完全解决的重大问题，是人们关注和争论的焦点。历史上对这个问题也存在着多种臆测和假说，并有很多争议。随着认识的不断深入和各种不同的证据的发现，人们对生命起源的问题有了更深入的研究。关于生命起源的学说目前大致分为神创论、自生论（或无生源论）、化学起源说和宇宙生命论（或泛生说）。其中，化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。这一学说也是我个人赞同的观点，同时也是本文论述海
洋在生命起源、进化中作用的基础学说。
1953年美国芝加哥大学研究生米勒在其导师尤利指导下完成了“米勒模拟实验”，这一实验是一种模拟在原始地球还原性大气中进行雷鸣闪电能产生有机物（特别是氨基酸），以论证生命起源的化学进化过程的实验。米勒在他的实验中假设在生命起源之初大气层中只有氰气，氨气和水蒸气等物，其中并没有氧气等，当他把这些气体放入模拟的大气层中并通电引爆后，发现其中产生了些蛋白质，而蛋白质是生命存在的形式，因此他认为生命是从无到有的理论是成立的。
二、生命的构造
如果我们打算全面了解生命，就必须揭示生命的外部形式与内部结构的关系，生命的基本单位——细胞中占总量98%的氢、氧、氮、碳、硫、磷6种元素是宇宙中数量极丰富的物质。生命物质与非生命物质都是由相同的结构单元组成，它们的分子结构虽然不同，但在原子结构层次上却是相同的，它们之间惟一的区别是原子在三维空间的排列组合方式不同。非常明显，生命现象只是自然界已有元素成分随环境改变的一种重新组合形式。
仔细分析生命物质与非生命物质的分子结构便可发现，有机化合物与无机化合物没有绝对分明和固定不变的分界线。从严格意义上讲，也不是以化合物中是否含有碳元素为分界（自然界含碳的无机化合物不计其数），而主要在于构成生命的最基本物质
——氢、氧、氮、碳、硫、磷元素之间的互相组合。当化合物中含有上述6种元素中2种时，可以呈有机形式（甲烷），也可呈无机形式（二氧化碳）；含有其中3种以上时，便肯定属于有机物（氨基酸等）；而包含全部6种时就具备了生命的基本特征（单细胞生物等）。所以，以上6种元素就能组成生命体，生命物质同样可以用化学分子式来表示。
从上面论述中可以看出，在生命构造学说的基础上联系化学起源说就很容易论证化学起源的正确性。在化学起源说中，生命起源分为四个阶段，先后分别是从无机小分子生成有机小分子的阶段、从有机小分子物质生成生物大分子物质阶段、从生物大分子物质组成多分子体系阶段以及有机多分子体系演变为原始生命阶段。这四个阶段的演变使得构成生命的物质分子进行组合演化进而产生了生命。而海洋则是这四个阶段顺利进行的载体。
三、海洋对生命起源的影响
生命的出现除了依赖基本物质构成之外，还有两个至关重要的条件：约100℃左右的温度和液态水，而这两项正是宇宙中所有星球从白矮星演变到行星阶段后必然经历的特定时期的地表环境。科学家发现，在没有丝毫光线，水温高达300℃的海底热泉口附近，有耐热细菌和巨大的管状蠕虫等动物，维持它们生存的不是阳光，而是热泉口喷出的硫化氢等化学物质。由此证明，地球上最早的有机物是直接由化学作用（而不是光合作用）形成
的。这种海底热泉口高温、黑暗、缺氧的环境，正是研究地球生命起源的最佳实验室。因此原始时代的海洋就为生命的产生提供了绝佳的产所。
在地球最早期（距今46亿~35亿年），表面温度很高（平均超过100℃），没有液态水，所以，在含有大量水蒸气（80%）的大气层中，只有一些由甲烷、氨等合成的低分子量有机化合物（氨基酸）存在。太古代（距今35~25亿年）时，地表的平均温度降到100℃以下，一部分水蒸气冷凝成液态水形成海洋，于是，在海水中出现了由氨基酸结合成的高分子量蛋白质，进而诞生了单细胞微生物。但由于非常浓密的大气层笼罩，地表接受阳光极少，因此，在近乎漆黑的海洋中生存的，只能是从水中直接吸取硫化氢等化学物质而不靠光合作用制造营养的菌类微生物。到了元古代（距今25亿~5.4亿年），阳光能够穿透逐渐变稀薄的大气层，直接照射在地球表面，于是海洋中开始出现了依靠光合作用制造营养产生能量的藻类，并随着光线亮度的不断增强而空前繁盛。在古生代中期(距今4亿年)以前,地球表面尚完全被深深的海水覆盖,没有陆地,所有生物种类只能是适宜水中生活的藻类、鱼类等(有化石为证)。从古生代中期以后，由于地质变化后，氢、氧类物质大量减少，海水退缩，开始出现沼泽地。有一些在沼泽地区生活的鱼类，迫于时而有水，时而无水的环境，逐步演变为能同时在水中和陆地生活的两栖类动物，鱼的腹鳍发展成爬行用的——肢，鱼鳔变成了呼吸器官——肺。同时，水生藻类也发展成
陆生植物蕨类。当沼泽继续干涸变成常年无水的陆地后，一部分两栖类动物完全脱离水中生活进化成了爬行类动物，蕨类植物也进化为适应干旱环境的裸子植物。经过以上演化，地球生物大致就进化成形。海洋环境在生命的进化中一直为其提供了产所，同时海洋中的元素也对生命进化有极大促进作用。
四、后续：海洋生物资源在当代对生命科学的影响
海洋是原始生命的最初发源地，海洋是地球上所有生物的故乡，孕育着这地球上的所有生物，提供着无尽的资源给予我们。所以对海洋的研究，特别是海洋生物资源的新利用，显得那么的重要。进入21世纪，人类社会已迈进一个海洋世纪，人们将可持续发展的希望寄托于海洋。从生命科学角度来说，海洋也同样具有不可估量的研究价值。无论是海洋生物基因资源的利用，还是海洋药物的研发，或者海洋微生物、微细藻在生物科学的应用，都反映了海洋在生命科学研究领域的重要性。
对浩瀚大海的研究在生命科学领域仍然是任重道远的任务，星辰大海，征途漫漫。
我们的征途是星辰大海
——浅谈海洋在生命起源、进化中的作用
内容提要：浩瀚的海洋是生命的摇篮。地球上一切形形色色的生物都是由原始的生命演变而成的。一般认为，生命起源于46亿年前原始地球的海洋中，经过一系列的化学反应，使简单的化学物质缓慢地形成了生物体。因此，海洋是原始生命的最初发源地，海洋是地球上所有生物的故乡，孕育着这地球上的所有生物，提供着无尽的资源给予我们。海洋生物资源的起源与进化从另一方面来说其实就是地球生命起源、进化的一个缩影。
关键词：化学起源说、海洋生物、进化
一、生命从何而来：关于生命起源的学说
生命何时、何处，特别是怎样起源的问题，是现代自然科学尚未完全解决的重大问题，是人们关注和争论的焦点。历史上对这个问题也存在着多种臆测和假说，并有很多争议。随着认识的不断深入和各种不同的证据的发现，人们对生命起源的问题有了更深入的研究。关于生命起源的学说目前大致分为神创论、自生论（或无生源论）、化学起源说和宇宙生命论（或泛生说）。其中，化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。这一学说也是我个人赞同的观点，同时也是本文论述海
洋在生命起源、进化中作用的基础学说。
1953年美国芝加哥大学研究生米勒在其导师尤利指导下完成了“米勒模拟实验”，这一实验是一种模拟在原始地球还原性大气中进行雷鸣闪电能产生有机物（特别是氨基酸），以论证生命起源的化学进化过程的实验。米勒在他的实验中假设在生命起源之初大气层中只有氰气，氨气和水蒸气等物，其中并没有氧气等，当他把这些气体放入模拟的大气层中并通电引爆后，发现其中产生了些蛋白质，而蛋白质是生命存在的形式，因此他认为生命是从无到有的理论是成立的。
二、生命的构造
如果我们打算全面了解生命，就必须揭示生命的外部形式与内部结构的关系，生命的基本单位——细胞中占总量98%的氢、氧、氮、碳、硫、磷6种元素是宇宙中数量极丰富的物质。生命物质与非生命物质都是由相同的结构单元组成，它们的分子结构虽然不同，但在原子结构层次上却是相同的，它们之间惟一的区别是原子在三维空间的排列组合方式不同。非常明显，生命现象只是自然界已有元素成分随环境改变的一种重新组合形式。
仔细分析生命物质与非生命物质的分子结构便可发现，有机化合物与无机化合物没有绝对分明和固定不变的分界线。从严格意义上讲，也不是以化合物中是否含有碳元素为分界（自然界含碳的无机化合物不计其数），而主要在于构成生命的最基本物质
——氢、氧、氮、碳、硫、磷元素之间的互相组合。当化合物中含有上述6种元素中2种时，可以呈有机形式（甲烷），也可呈无机形式（二氧化碳）；含有其中3种以上时，便肯定属于有机物（氨基酸等）；而包含全部6种时就具备了生命的基本特征（单细胞生物等）。所以，以上6种元素就能组成生命体，生命物质同样可以用化学分子式来表示。
从上面论述中可以看出，在生命构造学说的基础上联系化学起源说就很容易论证化学起源的正确性。在化学起源说中，生命起源分为四个阶段，先后分别是从无机小分子生成有机小分子的阶段、从有机小分子物质生成生物大分子物质阶段、从生物大分子物质组成多分子体系阶段以及有机多分子体系演变为原始生命阶段。这四个阶段的演变使得构成生命的物质分子进行组合演化进而产生了生命。而海洋则是这四个阶段顺利进行的载体。
三、海洋对生命起源的影响
生命的出现除了依赖基本物质构成之外，还有两个至关重要的条件：约100℃左右的温度和液态水，而这两项正是宇宙中所有星球从白矮星演变到行星阶段后必然经历的特定时期的地表环境。科学家发现，在没有丝毫光线，水温高达300℃的海底热泉口附近，有耐热细菌和巨大的管状蠕虫等动物，维持它们生存的不是阳光，而是热泉口喷出的硫化氢等化学物质。由此证明，地球上最早的有机物是直接由化学作用（而不是光合作用）形成
的。这种海底热泉口高温、黑暗、缺氧的环境，正是研究地球生命起源的最佳实验室。因此原始时代的海洋就为生命的产生提供了绝佳的产所。
在地球最早期（距今46亿~35亿年），表面温度很高（平均超过100℃），没有液态水，所以，在含有大量水蒸气（80%）的大气层中，只有一些由甲烷、氨等合成的低分子量有机化合物（氨基酸）存在。太古代（距今35~25亿年）时，地表的平均温度降到100℃以下，一部分水蒸气冷凝成液态水形成海洋，于是，在海水中出现了由氨基酸结合成的高分子量蛋白质，进而诞生了单细胞微生物。但由于非常浓密的大气层笼罩，地表接受阳光极少，因此，在近乎漆黑的海洋中生存的，只能是从水中直接吸取硫化氢等化学物质而不靠光合作用制造营养的菌类微生物。到了元古代（距今25亿~5.4亿年），阳光能够穿透逐渐变稀薄的大气层，直接照射在地球表面，于是海洋中开始出现了依靠光合作用制造营养产生能量的藻类，并随着光线亮度的不断增强而空前繁盛。在古生代中期(距今4亿年)以前,地球表面尚完全被深深的海水覆盖,没有陆地,所有生物种类只能是适宜水中生活的藻类、鱼类等(有化石为证)。从古生代中期以后，由于地质变化后，氢、氧类物质大量减少，海水退缩，开始出现沼泽地。有一些在沼泽地区生活的鱼类，迫于时而有水，时而无水的环境，逐步演变为能同时在水中和陆地生活的两栖类动物，鱼的腹鳍发展成爬行用的——肢，鱼鳔变成了呼吸器官——肺。同时，水生藻类也发展成
陆生植物蕨类。当沼泽继续干涸变成常年无水的陆地后，一部分两栖类动物完全脱离水中生活进化成了爬行类动物，蕨类植物也进化为适应干旱环境的裸子植物。经过以上演化，地球生物大致就进化成形。海洋环境在生命的进化中一直为其提供了产所，同时海洋中的元素也对生命进化有极大促进作用。
四、后续：海洋生物资源在当代对生命科学的影响
海洋是原始生命的最初发源地，海洋是地球上所有生物的故乡，孕育着这地球上的所有生物，提供着无尽的资源给予我们。所以对海洋的研究，特别是海洋生物资源的新利用，显得那么的重要。进入21世纪，人类社会已迈进一个海洋世纪，人们将可持续发展的希望寄托于海洋。从生命科学角度来说，海洋也同样具有不可估量的研究价值。无论是海洋生物基因资源的利用，还是海洋药物的研发，或者海洋微生物、微细藻在生物科学的应用，都反映了海洋在生命科学研究领域的重要性。
对浩瀚大海的研究在生命科学领域仍然是任重道远的任务，星辰大海，征途漫漫。