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“生命起源”最著名的实验——米勒实验:生命不可能自然产生
送交者: 调侃军政 2024-03-19 14:03:19 于 [世界时事论坛]

2024-03-16 17:10·文释非世界观


关于生命起源,自古以来,除了创造论,还流传着另一种说法,叫“自然发生说”,即生物可以由非生命物质自然产生。

在科学不昌明的年代,人们观察到腐肉可以生出蛆虫,于是认为蛆虫是从腐肉中自然产生。我国也有“腐草化萤”的说法,意思是腐烂后的草能长出萤火虫来。

17世纪生物学家赫尔蒙特也做了个“老鼠实验”,他把脏衣服和小麦放在一个封闭的箱子,在21天之内会有老鼠咬破箱子爬出来,他“证明”老鼠可以从脏衣服和小麦而产生。

直到19 世纪,法国科学家巴斯德,也是微生物学之父,通过“鹅颈瓶实验”才把“自然发生说”彻底推翻。

01.

1859年,英国生物学家达尔文发表《物种起源》,指出生物是由单细胞到多细胞、从简单到复杂、由低等到高等,通过漫长时间进化而来。

既然是进化,就有个源头,如果最简单最低等的单细胞能自然产生,后续复杂高等生命的进化才有可能,反之则无从谈起。所以第一个生命的重要性不言而喻!

关于第一个生命如何产生,达尔文在信件中描述了自己的猜想:

“我们构想在一个温暖的小池塘里面,富含化学物质和盐……环境中还有光、热和电……一个蛋白质可能会自发地形成。”

这里蛋白质是生命的必要条件,只要能合成蛋白质,就有可能产生生命。

这就是被称为“原始汤”的假说,如下图:

原始汤

有别于“自然发生说”,前者是无机物到生命,达尔文的“原始汤”假说是化学物到生命,所以也叫“化学进化说”。

这个构想能不能成立?需要实验去验证!

1953年,美国学者米勒做了这个著名的实验――米勒实验,如下图:


实验模拟原始环境,使用水蒸气、氢气、氨气和甲烷,通过约一周的放电,合成出4种最简单的氨基酸。

只要在原始状态下能产生氨基酸,就有可能合成蛋白质,接着是单细胞生命,只要有足够长的时间,就能进化出多细胞生物、软体类、有脊椎鱼类、两栖类、鸟类、哺乳类、到人!

米勒这个实验有没有问题?

除了问题,其它没有!

第一:没有氧气!

米勒实验所用的气体不允许有氧气,否则无法合成氨基酸。

但极多的地质学证据,表明地球大气一直有丰富的氧气,例如地球最底层的沉积岩中都有大量的含氧化合物,表明地球大气中一直都有氧。

米勒实验设定的“大气条件”在地球历史上没有发生过。

而且假如地球真的没有氧气,就不会有臭氧层,太阳光中的高能紫外线会直接照射全球,即使有蛋白质、DNA和生命,也会很快被紫外线破坏和杀死,地球不会有生命。

“原始汤”假说面临两难境地:不管有没有氧气,都无法成立。

第二:使用微小火花

大自然的闪电温度高达上万度,会破坏氨基酸;

米勒实验的电火花每2秒一次连续放电,实际上在同一个位置发生闪电的几率非常低。

两天内在同一位置产生的能量,比海洋中一个固定地方,经过上千万年所得到的能量还多。

第三:错误的实验条件和装置

氨基酸很不稳定,实验装置有个探头把生成的氨基酸抽走,以免很快就被破坏掉,实际上在自然界的氨基酸很快被阳光、热量或化学物质破坏,没有保存氨基酸的机制。

第四:错误的实验产物

实验产生甲醛,甲醛是一级致癌物,有强烈的杀菌作用,会使蛋白质变性失效,比氨基酸更难分解,新房装修的人都知道,要散味两个月左右才适合入住。

二是实验产生剧毒的氰化氢,二战中纳粹德军就使用氰化氢毒杀犹太人。

米勒实验合成的氨基酸,有一半是有害的右旋氨基酸,它会破坏蛋白质合成,实际生命体需要用100%纯左旋的氨基酸,即使混入0.1%右旋的氨基酸也会合成出无用的蛋白质。

米勒实验产生的氨基酸只占2%,98%是有毒化学物,生命细胞掉入米勒实验产物里必死无疑,蛋白质进去便丧失功能!

“原生汤”其实是“有毒汤”!

02.

达尔文的时代,对微观世界的研究手段比较落后,虽然已经有了显微镜,但显微镜的分辨率还很低。如下图:

早期显微镜下的细胞

所以以为生命细胞只是“一团简单的碳元素组成的蛋白质聚合体”,生命可以随机碰撞出来。然后假设有齐备的原料,加上足够长的时间,就可以组合出生命。

顺序是从无机物→氨基酸→蛋白质(+DNA)→分子机器→生命细胞。

为了便于理解,我们用生命细胞与一台电脑的对照,这样来理解比较直观,如下图:

细胞对照电脑

按对照图我们看到,蛋白质是生命的必备条件,就如电脑的功能元件,氨基酸还只是材料,要组合成有功能的蛋白质,氨基酸链条还要进行有序的排列,但在水中和没有酶的条件下,氨基酸链总在分解,很难组合起来,如下图:

蛋白质需要有序排列的氨基酸

进化论观点认为:如果有足够长的时间,就可以组合成功蛋白质。

这里插一句:假如说我在亏钱,时间越漫长,我是变得富有,还是越来越穷?

解释这一点,只剩概率事件。

先打个比方热身一下:假如一个人想从广州步行到北京,没有导航没有地图没有方向指引,全程有多不胜数的十字路口,他靠瞎蒙,一路蒙到北京,这个概率如何?

03.

我们按数学概率,氨基酸随机瞎碰出一个有功能作用的蛋白质,它的概率是多少?

以下计算有点痛苦,但很重要,偷懒的话可以略过,直接看结果。

首先是两个关键要素不能替换,如下图:

蛋白质组合规则

蛋白质平均有400个氨基酸,生化学家统计,平均每个位置可以替换6种氨基酸

概率计算以掷骰子比喻如下:

扔出6的概率

生物大约使用20种氨基酸,每个位点平均可选有6种,几率是400个6/20相乘,如下图:

随机组成蛋白质的概率

最终得出的几率是:少于10的209次方分之一,即:

1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000分之一,1后面有209个0分之一。

这个概率实在太小,但进化观点认为放到宇宙尺度之下,还是有出现的机会,现在我们算算放到宇宙尺度之下,这概率如何?

太阳系有10的57次方个原子;

银河系有1000亿(10^12)个类似太阳系的恒星系;

宇宙有1000亿(10^12)个类似银河系的星系;

推算宇宙共约有10^57X10^12X10^12≈10^80个原子。

假设全宇宙所有原子(10^80)都是氨基酸(太慷慨了),每400个为一个反应组来瞎碰,有多少组:

10^80÷400=10^78组。

使用所有时间瞎碰,按宇宙年龄是“137亿年”算≈10^18秒;

1秒瞎碰一次,最大瞎碰次数为:10^78×10^18=10^96次

全宇宙的物质和时间随机瞎碰出蛋白质的几率,

瞎碰出特定蛋白质的几率(1/10^209 )×瞎碰最大次数( 10^96)=1/10^113

结果:

用尽所有的宇宙物质和宇宙年龄137亿年,还需要10的113次方个宇宙,才能碰撞出一个特定的蛋白质!!

我们已经无法想象这样的数据,这还只是一个中等大小的蛋白质,大的还有几千个氨基酸的蛋白质,最简单的生命至少需要几百种,上万个特定的蛋白质才能生存!

这相当于,材料没能通过自然碰撞产生电脑元件,功能部件和最终的电脑成品更遥不可及!

结论是:生命不可能自然产生!

著名天文学家,霍伊尔爵士对“化学进化”这样评论:

“生命自然形成的几率,好比一阵狂风吹过充满破铜烂铁的垃圾场后,形成了一部波音747飞机一样。”

正因为生命太过复杂,今天人类虽然能制造飞机、火箭、宇宙飞船、人工智能,但却远远不能制造出一个最简单的细胞!

精密的动物细胞

每个生命细胞就像一个有条不紊运行的智慧城市,比飞机更加精妙。

进化派天体生物学家,保罗‧戴维斯教授也承认:

“在物理学中还没有一个已知的定律能让信息从无到有地出现……”

有生命只能产生于有生命!

结语:

要知道,米勒实验几乎是“化学进化说”唯一的希望,现在流传的地球生命“外来说”,是在米勒实验失败以后,把希望挪出了地球。

但地外文明遭遇同样的诘难:这些高等文明,他们的第一个生命如何产生?

正如同样是地球人,聪明人和鲁钝人同样受地球引力作用,“外星人”置身相同宇宙定律之下,并不是他们比我们聪明、高等就不受宇宙定律影响!

生命不能源于无生命,更复杂的人又源自哪里?

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