Seven Clues to the Origin of Life pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:A. G. Cairns-Smith

出品人:

页数:144

译者:

出版时间:1990-11-30

价格:USD 22.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780521398282

丛书系列:

图书标签:

生物
生命起源
科学
生物学
进化论
化学
地质学
宇宙学
天文学
科普
历史

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具体描述

This book addresses the question of how life may have arisen on earth, in the spirit of an intriguing detective story. It relies on the methods of Sherlock Holmes, in particular his principle that one should use the most paradoxical features of a case to crack it. This approach to the essential biological problems is not merely light-hearted, but a fascinating scrutiny of some very fundamental questions. 'I know of no other book that succeeds as well as this one in maintaining the central question in focus throughout. It is a summary of the best evolutionary thinking as applied to the origins of life in which the important issues are addressed pertinently, economically and with a happy recourse to creative analogies.' Nature '...a splendid story - and a much more convincing one than the molecular biologists can offer as an alternative. Cairns-Smith has argued his case before in the technical scientific literature, here he sets it out in a way from which anyone - even those whose chemistry and biology stopped at sixteen - can learn.' New Statesman

《恒星之歌：宇宙演化与生命之源的宏伟叙事》一、序曲：从奇点到星尘的史诗本书并非聚焦于微观的生物化学，而是将我们的目光投向宇宙的浩瀚尺度，探索生命在宇宙宏大演化背景下的必然性与偶然性。我们试图描绘一幅从宇宙大爆炸的奇点开始，历经星系形成、恒星诞生与死亡，直至重元素充盈的宇宙“熔炉”如何为行星系统的孕育以及随后生命出现的可能性打下坚实基础的宏大叙事。我们首先深入探讨早期宇宙的物理学，那些决定了物质基本构成的基本力与基本粒子如何相互作用，形成了氢和氦这两种最原始的元素。随后，我们将跟随引力的脚步，观察这些原始气体云如何塌缩，点燃第一代恒星的核聚变之火。这些“宇宙之初的巨人”是生命的原材料的终极制造者。书中详尽分析了超新星爆发的机制，解释了碳、氧、氮、硅以及更重的金属元素是如何在恒星内部的核合成以及剧烈的爆炸中被抛洒到星际介质中。没有这些元素的“星尘”，任何复杂的化学过程都无从谈起。我们考察了不同代恒星的演化路径，以及它们对周围星云化学成分的独特影响，从而揭示了太阳系所处的环境——一个富含生命必要元素的宜居带——是如何在宇宙数十亿年的循环中被精心“配制”出来的。二、行星的塑造：宜居世界的物理学与地质学在理解了原材料的来源之后，本书的重点转向了行星的形成。我们摒弃了简单的时间线叙事，转而深入研究原行星盘中物质的迁移、吸积过程，以及不同位置的温度梯度如何决定了岩石行星与气态巨行星的最终结构。本书的核心章节之一，专注于“宜居带”的定义及其动态性。我们不仅讨论了传统意义上“液态水”存在的轨道区域，更引入了“化学宜居带”和“地质宜居带”的概念。这包括对行星磁场的生成机制的深入探讨，阐明了磁场如何保护行星大气层免受恒星风的剥蚀，维持了地表环境的长期稳定。我们对地球早期地质活动进行了详尽的推演，包括岩浆洋的冷却、板块构造的启动与维持，以及火山活动对大气成分的持续贡献。板块构造被视为一个维持行星长期热力学平衡与化学循环的关键机制，它如何调控着碳循环，从而避免了像金星那样的失控温室效应，是生命得以在数十亿年间持续存在的关键地质先决条件。此外，我们还探讨了月球的形成如何通过潮汐力稳定地球的自转轴倾角，为稳定的季节变化提供了基础。三、化学的渐变：无机到有机的高级课题本部分将视角从宏大的行星尺度收缩至微小的分子层面，但依然避开了生物体内部的复杂机制。我们关注的是生命起源前夜的化学演化——从简单的无机分子到能够自我复制的复杂有机聚合物的过渡。我们细致地考察了地球早期大气层（或早期地外行星大气模型）的化学组成，以及在不同能量输入（如紫外线辐射、电火花、火山热液）下，通过非生物过程产生基础有机分子（如氨基酸、核苷酸前体）的各种经典和新兴理论模型。米勒-尤里实验及其现代变体只是这个广阔化学空间的缩影。本书特别强调了“催化中心”的重要性。我们分析了矿物表面（如粘土、硫化物晶格）作为早期化学反应的“模板”和催化剂的作用。这些无生命的结构如何通过吸附、浓度效应和几何限制，提高了特定反应的效率，从而在分子复杂性上迈出了关键一步。一个重要的讨论点是手性问题。为什么生命几乎完全由左旋氨基酸和右旋糖类构成？本书将审视极化光、陨石中发现的手性分子，以及潜在的自发选择机制，来解释这一生物学上的基本“偏爱”是如何在化学演化早期形成的。我们还将探讨磷酸盐的来源及其在连接单体形成长链聚合物中的作用，这是构建遗传物质和能量载体的先决条件。四、环境的耦合：深海热泉与冰下海洋的化学实验室生命起源的场所一直是一个充满争议的话题。本书在审视各种环境模型时，采取了一种跨行星的视角，对比了地球上不同极端环境的化学潜力。我们花费大量篇幅分析了深海热液喷口（“黑烟囱”和“白烟囱”）的独特化学梯度。这些环境不仅提供了持续的能量和还原性化学物质，更重要的是，它们提供了微米级的孔隙结构，这些结构可以作为早期反应器，将分子在空间上隔离并浓缩，模拟了早期细胞膜的功能。我们详细描述了如何利用地热能驱动的氧化还原反应来合成简单的有机酸和硫化物。此外，本书还探讨了冰下海洋行星（如木卫二或土卫二）的潜在意义。在冰层下，液态水与岩石核心接触，可能存在与地球深海热泉相似的化学反应。冰层本身也可能在调节温度和保护深层水体免受高能辐射方面发挥作用，提供了一个稳定、长期的化学反应环境。我们还将比较这些环境与早期地球浅水池塘模型在化学平衡和分子脱水反应方面的优劣。五、总结与展望：从复杂性到系统的飞跃本书的结论部分并非预测何时何地会发现外星生命，而是总结了从物理定律、化学潜力到地质稳定这一长链过程中，每一步的“必要性”和“充分性”的平衡。我们认为，生命起源并非单一的“灵光乍现”，而是一个在特定物理和化学条件下，复杂性持续累积的必然结果。我们展望了未来对系外行星大气的光谱分析，重点阐述了哪些非平衡态的分子组合（如氧气与甲烷的共存）可能更强烈地暗示着一个活跃的生物圈，而不是简单的地质化学过程。本书旨在为读者提供一个全面的、跨学科的框架，以理解生命——无论它出现在何处——都是宇宙演化规律的自然延伸。它是一个关于物质如何学会组织自己，并最终实现自我复制的宏伟故事。