生命的起源

• 食品保鲜用的正是巴斯德的结论：牛奶巴氏杀菌、罐头高温密封、真空包装，都基于「微生物只能由微生物产生，隔绝并杀灭它们食物就不会腐败」。
• 深海热泉与生命起源研究：科学家在深海高温高压、无光的热泉口发现了完整的生物群落，据此提出原始生命也可能起源于类似的海底环境。
• 杭州的污水处理厂：曝气池里靠大量微生物分解有机物，用的是「异养、需氧」的一类；而厌氧消化池里的产甲烷菌，生活方式更接近最早的原始生命。
• 良渚遗址出土的稻谷与孢粉：这些遗存能复原五千年前的植被和气候，说明有机遗存本身就是记录环境的档案。

生活应用题 1 · 一瓶西溪湿地水样的对照实验

小杭从西溪湿地取回一瓶水样，想验证水变浑浊是否由微生物引起。他准备了三支相同的试管：A 管装原水样敞口放置；B 管装原水样煮沸后立即用无菌棉塞封口；C 管装原水样煮沸后敞口放置。室温下放置一周后观察。（1）预测三管的浑浊程度并说明理由。（2）本实验的对照关系是什么？

分步解：

1. 明确研究的变量。依据单一变量原则，A 与 C 的差异是是否煮沸（原有微生物是否被杀灭），B 与 C 的差异是是否封口（能否被空气中的微生物污染）。
2. 预测 A 管：既含原有微生物又能持续获得空气中的微生物，繁殖最充分，最浑浊。
3. 预测 B 管：原有微生物被煮沸杀灭，又封口阻断外来污染，几乎不变浑浊。
4. 预测 C 管：原有微生物已被杀灭，但敞口会落入空气中的微生物，因此会变浑浊，但比 A 管慢。
5. 答：浑浊程度 A 最强、C 次之、B 几乎没有。B 与 C 对照证明浑浊来自外界微生物，A 与 C 对照证明原有微生物也是来源之一。这正是巴斯德鹅颈瓶实验的简化版。

生活应用题 2 · 原始海洋里氨基酸的积累有多慢

假设原始海洋体积约 $1.3 \times 10^{18}\ \text{m}^3$，闪电等作用每年向海洋输入氨基酸约 $1.3 \times 10^{9}\ \text{kg}$，且不考虑分解。（1）积累一亿年后海水中氨基酸的平均浓度约为多少（单位 $\text{g/m}^3$）？（2）这个结果说明了什么？

分步解：

1. 求一亿年输入的总质量，依据「总量等于速率乘时间」：$m = 1.3 \times 10^{9} \times 1 \times 10^{8} = 1.3 \times 10^{17}\ \text{kg}$。
2. 统一单位：$1.3 \times 10^{17}\ \text{kg} = 1.3 \times 10^{20}\ \text{g}$。
3. 求平均浓度，依据 $c = \dfrac{m}{V}$：$c = \dfrac{1.3 \times 10^{20}}{1.3 \times 10^{18}} = 100\ \text{g/m}^3$，即约 $0.1\ \text{g/L}$。
4. 答：约 $100\ \text{g/m}^3$。这个浓度并不高，但时间足够长（原始海洋有十亿年量级），加上潮池蒸发能使局部浓度大幅升高，有机小分子就有机会聚合成大分子。结论：生命起源靠的不是某个奇迹瞬间，而是漫长时间里微小概率的累积。