正传：42.无机到有机（大结局&预告）
缩略清单
《物种起源》系列大结局；
新专辑讲工业革命（技术史）；
下个礼拜去广东，比较忙，放两个彩蛋，算作两个专辑之间的缓冲；
收费专辑在策划中，暂不剧透；
八月二十号在深圳有见面会，就汪洁旭东和我三个人，时间充足可以做深度互动。我讲内容是“航海家的头等大事”，想见我们仨的来现场吧。
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正文
上文书我们讲了米勒实验。说全了应该叫米勒-尤里实验。这个尤里是老师，米勒是学生。老师很谦虚，他说这个实验应该大部分归功于米勒，他只是指点了一下。但是大家还是不会忘了他做的贡献。
思想来源
对于生物的起源，人们很早就在关注。他们大部分相信生物是可以自然发生的。这就是历史悠久的“自然发生说”。古人观察到，一谭水没多久就会出现鱼类。这事儿我在高中的时候也遇到过。一个下雨积水的小坑，居然有鱼在里面游。这些鱼是哪来的？我当时根本搞不懂啊。其实鱼卵是耐受性非常强，附着在泥土里面被风刮来的，或者鞋底沾了泥土，里面有鱼卵也不一定。我们去水塘边玩儿鱼卵就蹭进去了，途径很多。
我们当时搞不懂啊，那古人就更搞不懂了，他们认为生物是可以凭空产生的。腐败的东西上就产生蛆虫蚊蝇。这是常识好不好啊。
但是到了1688年，一位意大利宫廷医生，同时也是佛罗伦萨实验科学院成员F.雷迪用实验证明了，腐肉生蛆是蝇类产卵的结果，他第一次对自然发生说提出异议。看来这不是自然发生的，是苍蝇下蛋导致的。后来显微镜被发明了，大家看到了微生物。于是大家就认为，蚊蝇跳蚤这东西不太可能是自然发生的。微生物想来是可以自然发生的。
J.T.尼达姆
1745年英国天主教神父、显微镜专家J.T.尼达姆想法子用各种液体浸泡经消毒，结果他发现仍然有微生物出现，因此他认为自然发生说是正确的。法国当时著名的博物学家布丰给他点赞啊，还记得布丰吧，我们一开始提到过这个人，那是御花园的大总管啊。有了布丰的支持，尼达姆神父的研究成果就在科学界轰动一时。
斯帕兰扎尼
1775年，这一晃30年过去了。意大利生理学家L·斯帕兰扎尼做了一系列实验，他证明尼达姆神父的实验结果是由于加热不够和封盖不严所造成。但是还有人反驳啊，说斯帕扎尼烧的时间太长了，空气里的活力都被烧光了。这当然不行，没了活力，微生物自然出不来。
又过了62年，施万觉得不对头，空气加热会把活力弄没了？胡扯吧。他改进了斯帕扎尼的实验，把空气加热到非常高的温度，然后冷下来，充进瓶子里，在瓶子里养青蛙。人家青蛙啥事儿没有啊。这说明高温并不影响活力嘛。
当时这个活力说是很流行的一种说法。那时候的生物学界和化学界普遍认为生命是神奇的，他们相信有一种神奇的活力。我讲下一个专题讲工业革命，包括一部分化学史，到时候，我们再详细说。
巴斯德的瓶子
最后把这事儿搞定的人是大名鼎鼎的巴斯德。他做了两个瓶子，一个是瓶子开着口子，空气直接能进去。假如空气里有微生物，那么直接掉进去是一点儿问题都没有。另外一个瓶子口很长，而且拐了好几个弯，虽然瓶子的口没封上，跟外界空气是连通的，但是空气里的微生物想进去可就费了劲了。
两个瓶子里都灌了肉汤。底下加火直接煮沸，想法子杀死肉汤里所有的微生物。那么假如肉汤腐败了，这些微生物必定是来自于外界空气。直接敞着口的瓶子没多久就开始腐败变质了，这也好理解，空气里的微生物进去了嘛。那个瓶口弯弯曲曲的瓶子里面的肉汤放了4年都没发生腐败现象。我在这儿也顺便说一句。现在老是有人说一个东西好多年都不变质一定是防腐剂太多了。其实不一定是这么回事儿。巴斯德一点防腐剂也没用，也没用怎么特别的手段，就可以保持肉汤4年不腐败。关于这事儿，巴斯德和别的科学家还发生了一堆的论战。将来有机会讲医学史，我放在医学史里面详细讲。
反正，自打巴斯德的研究结果出来，大家都不相信微生物是可以自然发生的。那么生命究竟从何而来呢？当时的化学家们已经感觉到生命也没什么特殊的，也不过就是一般性的化学反应罢了。恩格斯也来掺和一脚，他相信生物必定是因为化学反应而产生的。总有个从无机到有机的过程。
1929年，生物学家阿列克桑德·奥帕瑞和约翰·霍尔丹就猜测早期的地球大气层不是现在这种成分，那时候的大气是还原性的，现在的大气是氧化性的。如果单分子受到紫外线或者闪电等强能量刺激，它们将形成复杂的有机物分子，霍尔丹说，那时候的海洋只是这些有机分子的“原生汤”。正是他们的这个设想，导致了后来的米勒实验。
米勒实验
米勒-尤里实验实物和NASA给出的原理图
米勒他们的实验是这么做的。一个大烧瓶，里面放上一部分水。底下要加热，要长时间加热最好用电炉子，酒精灯烧光了换燃料太麻烦。里面通入三种气体，是甲烷、氨气和氢气。模拟的的是火山附近的温泉。混合着水蒸气一起进入下一个烧瓶，这个烧瓶里边有两个电极，通着电连续不断的放电，冒着电火花。这就是在模拟电闪雷鸣。这些混合气体流经一段冷却管，模拟的是水蒸气冷凝变成雨，把反应生成的一大堆物质冲进海里。于是留下一堆的混合液体，慢慢流回那个电炉子加热的烧瓶里。然后循环一直持续下去。一个出水口可以放出一点儿水，然后化验一下成分。1953年，他们就是这么搞的。
结论
1953年，恰好和发现DNA的双螺旋结构是同一年。所以大家对这个实验都很关注。折腾了一个礼拜，在生成的物质里边乱七八糟的什么都有，很像焦油。慢慢分离出了20种有机物，11种氨基酸里边有4种（甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸）是蛋白质里包含的东西。这是说明啥呢？这说明，从无机物到简单的有机物并不难。但是大家拼命去找DNA和RNA，这俩一个都没找见。这才是构成生命的基本物质啊。没了这东西，那就很难称为“生命”。看来有机物从简单到复杂的过程是个坎儿啊。
质疑
米勒实验也伴随着质疑。主要是3条：
你怎么知道远古时代大气成分的？这都是拍脑瓜子胡猜的嘛。这东西不靠谱儿啊。
你是不是密封做的不好，漏气了，导致外界的有机物混进去了？
没找到DNA或者RNA。氨基酸还是简单的物质，离开生命还有好远好远。这东西还是解释不了生命起源。
那么该如何回应质疑呢？咱们一条一条来说。
木星大气
远古大气成分是从哪里知道的呢？是从遥远的木星、土星、天王星海王星那里知道的。太阳大部分是氢，占了71.3％。剩下的是氦，大约氦约占27％。其他所有元素占了2%。这说明太阳系当年大差不差，因为太阳占了太阳系总质量的99.75%。木星大气里边复杂多了。氢气比例比太阳高一点儿，氦的比例稍低，估计是因为氦都沉积在核心部分，大气里边稍微少一点儿。水、甲烷 、硫化氢、氨和磷化氢在木星大气里边都有啊，土星大差不差也是这样。天王星和海王星的氦含量接近太阳系平均值。他俩核心不大，氦气都没法沉积在底部。甲烷占了4%，比例很高，因此天王星和海王星看上去是蓝色的。你看，根据他们的情况大概可以推断，有太阳系的大气层大概也就这些成分了。我们地球也不例外。现在大气的成分是千年万代演化的结果，当初大家差不多的。
密封做的很好，后来有人分析了米勒实验的那些结果。发现氨基酸都是以两种镜像结构存在的。自然界不存在这样的情况。显然这些氨基酸不是瓶子没盖严实，从外界跑进来的。
这个是硬伤，原本是可以有啊，现在是真没有。
生命起源
米勒实验后来进行了很多次，1958年米勒搞过一次，那一次留下了一堆的实验记录和样品。但是没有发表成果。上世纪七十年代。米勒还在搞原始汤的实验。气体加入了硫化氢和二氧化碳，氨气大大减少。这种实验都是为了验证原始汤假说。后来分析他留下的那些原始的样品，发现里面的氨基酸比他当年知道的要多得多。因为现在的检测水平更高了。里面还发现了好几种含硫的氨基酸。
卡尔萨根
著名的科普达人同时也是科幻作家的卡尔萨根也曾经折腾过类似米勒实验这样的事儿。他对外星生命很有兴趣。那当然了，搞科幻的天文学家，不喜欢才怪呢。他用紫外线来照射甲烷，氨，水和硫化氢的混合物，他倒是不用电火花。最后制成了氨基酸，还检测到三磷酸腺苷（ATP）。看来产生砖头并不困难，难的是用砖头盖房子。
三磷酸腺苷(ATP)
不过根据从岩石中分析出来的信息。远古地球含氢的气体并不多。甲烷、氨气、硫化氢这都是含氢元素的气体。假如是二氧化碳啦，氮气啦，再想搞出氨基酸是很难的。尽管如此，米勒实验还是告诉我们只要条件足够，产生有机分子不是难事。从外太空的陨石上也发现了氨基酸。那么有一种说法开始流行了，是不是氨基酸这种有机物是来自于外太空的呢？初始的生命是不是也来自与外太空呢？这个说法看似有道理，毕竟火星那一带比地球先冷下来。先比地球进入宜居状态。但是这话又像没说一样。那么来自太空的生命又是如何产生的？难道是在火星的一个水塘里？在地球和在火星，那不还是一样吗。
有人说了，没必要和水塘死磕吧。这东西是不是可以产生在黏土里面呢？黏土就像海绵，把很多物质吸附在里面，是不是可以促进生命物质的诞生呢？你也不能说没道理。原始汤学说是海里的，黏土理论是大地上的。
后来就五花八门了，描述生命起源的学说能有十几种之多。还有脂质世界假说、多磷酸盐假说、辅酶世界假说、黄铁矿假说、锌世界假说、多环芳烃世界假说、代谢在先模型、自催化假说、自组织和自复制假说、深部热液生物圈模型、深海喷口假说、热合成世界假说、放射性海滩假说、紫外线和温度辅助的复制模型、水泡假设、多起源假说。大家听着一头雾水，我念着口干舌燥。总之假说很多就是了。但是都不能完美的解释如何从简单的有机物发展成复杂的生命，能做实验的都不多。毕竟原始汤假说是可以做实验的。
深海热液生物繁盛
最近大家都比较关注深海热液，在深海之下，因为火山作用，海底会有高温的热液喷出来，那里没有阳光，也没有氧气。但是热液喷口附近形成了庞大的生物群落，人家在那么恶劣的环境下依然活的好好的。遥想当年，海洋刚形成的时候，海底热液活动的强度是现今强度的 5 倍。海底热液把一大堆金属元素给喷出来了。那个时候的海洋处于强还原环境，富含还原态的铁、铜、锌、铅、锰等金属离子，以及甲烷、氢气和硫化氢等气体，海水的温度维持在 70～100 ℃。由于光合作用还没有出现，大气中几乎没有氧气，二氧化碳的含量很高，因而海洋呈酸性。不难看出，早期海洋所具有的环境与现代海底热液喷口周围的环境非常相似。科学家猜想，正是在早期海洋海底热液喷口周围，生命开始悄悄地萌芽了。
在深海热液喷口附近找到的一些超嗜热古菌。那二话不说，先拿出来测DNA嘛。然后根据分子钟算算这东西有多么古老。要知道进化树总有个根的，那就是共同祖先理论。这些古菌位于进化树的根部。这么古老的物种生活在深海热液附近，这很难不让人联想到什么。难道生命真的诞生在深海热液附近？到底生命诞生在何处，到现在也是个谜。
米勒在2007年因为心肌梗塞去世了。很难说，那一锅原始汤真的能告诉我们有关生命起源的奥秘，但是他的这个实验无疑是探索生命起源道路上重要的一步。
到这里，物种起源系列就迎来大结局了。我也没想到我足足讲了42集，算上请假的那几个星期，足足11个月了。感谢广听众能有耐心听我絮叨这么多个礼拜。我只想能够清晰的告诉大家，现代生物学唯一的大框架进化论是如何炼成的。在达尔文之前，多少人做了探索铺垫，在达尔文之后多少人做了补充和修正。人类认知一个纷繁复杂的大千世界经历了多少艰辛与努力。人类对了解自身又走过了多少曲折的道路。
在下个礼拜，我和汪洁将会到广东珠三角走一趟。下个礼拜六很忙，上午到佛山下午去珠海，晚上赶回广州。因此呢，没办法正常的安排节目播出，我可能会放个小彩蛋。正好也在新旧两个大系列的交界处。正好放彩蛋缓冲一下。下一个新系列，我将开始讲工业革命，也就是技术史。这是一段荡气回肠的历史。我们人类是如何迸发出无比的创造性，在几百年的时间里，创造出了前面几千年都难以比拟的巨大财富。一个个不起眼的发明创造又是如何改变了我们的生活。这是个系列我将分成比较多小的段落，不会像《物种起源》这样一口气讲这么长。讲的东西会比较丰富，讲蒸汽机顺带讲热力学的发展。也会顺带讲一部分化学史，毕竟化学工业推动了社会的进步，诺贝尔和索尔维可都是搞化工的。大家可能知道我是军迷，讲蒸汽船，咱们顺便讲讲大航海时代，讲讲海军之类的。欢迎大家继续支持我的节目。我也在策划收费节目，具体内容还不能透露，容我卖个关子。
下一个系列，我不会开新专辑，就在原地继续更新，把标题改一下就行了。以前每次开新专辑总是有人找不到。这次我就不给大家添麻烦了。节目片头也会有改变，毕竟好几年没变过样子了。大家别一听不认得，我提前说一声。
8.20号，在深圳还有一场小型的见面活动。我和汪洁，还有旭岽三个人，没有其他嘉宾了。这样呢，我们和大家就有机会深度互动接触一下，答疑时间也比较长。从5.13开始，我每一次演讲都会换一个话题。到广东到底讲什么，我是费了不少心思的。一方面这个话题要能为后面要将的工业革命开个篇，也要和广东说得上关系。最后，定下来的话题是“航海家的头等大事”。大家都想知道头等大事是啥？那么快来现场听我讲。活动地点在深圳清华大学研究院，搞清楚，不是研究生院，是研究院。报名从速，大家可以关注科学史评话的公众号，在那儿有报名的链接。我的那本新书，《柔软的宇宙》出了精装版，硬皮的，有想收藏的可以通过科学声音官方微店直接购买，都在公众号里。