早期地球的景象，描绘了液态水以及因巨大撞击从地核中渗出的岩浆。（图片来源：Simone Marchi）
一项开创性的研究正在以全新的视角审视科学界最古老的问题之一：生命是如何在早期地球上从非生命物质中产生的？伦敦帝国学院的研究员罗伯特·G·恩德雷斯（Robert G. Endres）创建了一个新的数学框架，表明生命的自发出现可能远比许多科学家曾经认为的要困难得多。
自然产生生命的概率极低
该研究考察了在合理的早期地球条件下，有组织的生物信息形成是多么的困难。恩德雷斯用一个类比来说明这一点：试图通过将随机字母扔到页面上来为领先的科学网站撰写一篇连贯的文章。随着复杂性的增加，成功的概率迅速降至接近于零。
为了探讨这个问题，恩德雷斯应用了信息论和算法复杂性的原理，来估计第一个简单的细胞，即原细胞，从基本的化学成分中自我组装需要什么。这种方法揭示了这种过程自然发生的几率低得惊人。
仅靠偶然性可能不够
研究结果表明，随机的化学反应和自然过程可能无法完全解释生命是如何在早期地球有限的时间内出现的。由于系统自然倾向于无序，因此构建生命所需的复杂分子组织将是一个重大的挑战。
虽然这并不意味着生命的起源是不可能的，但恩德雷斯认为，目前的科学模型可能缺少关键要素。他强调，识别生命从非生命物质中出现的物理原理仍然是生物物理学中最大的未解问题之一。
考虑一种推测性的替代方案
该研究还简要地考虑了定向泛种论，这是弗朗西斯·克里克（Francis Crick）和莱斯利·奥格尔（Leslie Orgel）提出的一个有争议的观点。这种假说认为，生命可能是由先进的外星文明故意引入地球的。虽然恩德雷斯承认这个想法在逻辑上是可能的，但他指出，这与奥卡姆剃刀原则相悖，奥卡姆剃刀原则倾向于更简单的解释。
该研究并没有排除自然起源的可能性，而是提供了一种量化该过程可能有多困难的方法。它指出了可能需要新的物理定律或机制，以帮助克服生命巨大的信息和组织障碍。这项工作代表着朝着更数学化的理解生命系统可能如何出现迈出的重要一步。
一个持续的谜团
这项研究提醒我们，科学中一些最深刻的问题仍然没有答案。通过将数学与生物学相结合，研究人员开始揭示对人类最古老的谜团之一的新见解：存在本身是如何开始的。
改编自最初发表在《今日宇宙》（Universe Today）上的一篇文章。
（背景延伸：定向泛种论（Directed Panspermia）是一种假说，认为地球上的生命并非起源于地球本身，而是由其他星球的高级文明有意地将微生物或生命的基本组成部分送至地球。弗朗西斯·克里克是DNA双螺旋结构的共同发现者之一，莱斯利·奥格尔是分子生物学领域的先驱。该假说虽然具有一定的科学依据，但缺乏直接证据支持，因此在科学界存在争议。）
（背景延伸：奥卡姆剃刀原则（Occam's Razor），又称“简约原则”，是一种解决问题的方法，主张在多种假设中，选择最简单、最少假设的那个。在科学研究中，这意味着如果两种理论都能解释相同的现象，那么应该选择假设较少的那个理论。《不列颠百科全书》对此原则有详细介绍。）
（背景延伸：信息论（Information Theory）是由克劳德·香农（Claude Shannon）于20世纪40年代创立的，主要研究信息的量化、存储和通信。算法复杂度（Algorithmic Complexity）则衡量解决特定问题所需的算法资源，如时间和空间。《信息论基础》（Elements of Information Theory）是该领域的一本经典教材。）
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