书城自然宇宙进化史
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第18章 生命的诞生

宇宙中的生命起源于何时,是如何诞生的?这些问题一直以来不仅是科学家倾力研究的问题,也是每个普通人都想知道的问题。但直到今天,这些问题一直都没有得出一个定论。

对于以上问题,存在着许多假说,如神创说、自然发生说、宇宙发生说、化学进化说等。下面我们对这些假说一一解说。

生命起源假说1:神创说神创说认为一切事物都不是自然形成的,即使是空气,也是被创造后才有的。《圣经》上说神创造了天地,是哪个神有多种说法,如上帝、阿尔修斯等。但神创说已经被证明是荒谬的。对生命的这种解释的根源是类比于人的制造能力,以及对概率论的错误应用,根本的错误在于不懂得自然界普遍存在的现象,如雪花的特殊形状、沙丘会随着风向的不同而出现不同的形状。

生命体最根本的特征是自组织的,而不是被创造的。

现代科技水平极为进步,人类的制造能力不断加强,但却对更多的生命问题无法解释,原因就在于生命是自组织的,制造能力再大也无能为力。也正是这个原因让我们看清了神创说的逻辑错误。

生命起源假说2:自然发生说

“自然发生说”广泛流行于19世纪,又称为“自生论”或“无生源论”。这个观点认为,生命在无生命的物质中自然发生,或由另一些截然不同的物体产生,如我国的古语说“肉腐出虫,鱼枯生蠹”;自然发生论者亚里士多德说“有些鱼由淤泥及砂砾发育而成”;中世纪也有人说“树叶掉进水中变成了鱼,落在地上变成了鸟”。据说,有的人还做了一个令人惊讶的实验,将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中,放入暗处2l天之后,就会生出老鼠,而且这种老鼠与我们常见的老鼠是完全不同的。

但法国微生物学家巴斯德在1860年设计的一个简单的实验,则彻底摧毁了自然发生说。巴斯德将肉汤置于烧瓶中加热,沸腾后使其冷却,如果将烧瓶的开口打开,肉汤中很快就会繁殖出细菌;但如果将瓶口上加上一个棉塞,再进行同样的实验,肉汤中就不会繁殖出细菌。据此,巴斯德认为肉汤中的细菌等小生物来源于空气,而不是自然发生的。这有力地否定了自然发生论坚实的基础。

生命起源假说3:宇宙发生说

宇宙发生说认为,一切生命来自生命,地球上最初的生命来源于宇宙问的其他星球,宇宙中的生命胚胎随着陨石或其他星际尘埃落到地球表面,成为最初的生命起点。也就是说,这个假说所持的观点就是“地上生命,天外飞来”。

而科学家们的研究显示,在目前发现的星球上,在自然状态下没有保存生命的条件。因为那些星球上没有氧气,温度接近绝对零度,还充满着紫外线、x射线和宇宙射线等有强大杀伤力的辐射,任何生命胚胎都不可能在这样的环境下生存。暂且不说这个假说的科学性,仅对于“宇宙中的生命是怎样起源的”这个问题,它就不能作出解释。

生命起源假说4:化学进化说

19世纪,随着达尔文的著作《物种起源》的问世,生物科学随之发生了前所未有的变革。同时也为生命起源这一千古之谜带来了一丝曙光,化学进化说问世。

化学进化说这个生命起源假说认为,地球上的生命是在地球温度下降之后,经过了极为漫长的时间,由非生命物质经过极其复杂的化学演变,而逐渐形成的。化学进化说将生命的起源分为四个阶段。

第一个阶段:在原始的地球条件下,从无机小分子到有机小分子。

1953年,美国芝加哥大学研究生米勒在导师的指导下,做了一个模拟实验。这个实验是检验在原始地球还原性大气中通过雷鸣闪电能否产生有机物,尤其是氨基酸,由此来验证生命起源的化学进化过程。

如图,米勒的模拟实验中,盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋,上方球型空间中的氢气、氨气、甲烷和水蒸气是还原性大气,球型两边各通着正负电极。米勒给烧瓶加热,让水沸腾,使水蒸气在管中循环,接着他给两个电极通电,使其产生火花,模拟原始天空的闪电,用来激发密封装置中的不同气体发生化学反应,球型空间下方连着的冷凝管让出现反应后的产物和水蒸气冷却形成液体,再回流至底部的烧瓶。

这是在模拟降雨的过程。

经过一周不断地实验后,米勒分析液体发现,其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物,同时还发现了氰氢酸,氰氢酸可以合成腺嘌呤,而腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。

米勒的这个实验向人们证明了,从无机小分子物质形成有机小分子物质的这个生命起源的第一步,在地球原始的条件下是完全能够实现的。

米勒的实验虽是成功的,但也有很多疑点,如所使用的能量大小、不同气体的配合等。再有,即使实验中产生了氨基酸等有机化合物,但也不能证明这就是生命的起源,因为他所制造出的“原始大气层”未必是真实的原始大气层,所得出的结果是不确定的。米勒也承认,他的实验与自然界生命的起源差距仍然十分遥远。而且,现代科技研究发现,火星上有氧气存在却没有生命,也就是说米勒假设的没有氧气就没有生命的说法是不成立的,所以无法证明生命起源是由单细胞进化而来的。

第二个阶段:从有机小分子到有机大分子。

这个阶段发生在原始海洋中,是氨基酸、核苷酸等有机小分子物质,经过长期的积累和相互的作用,在适当条件下,如在粘土的吸附作用下,经过缩合或聚合,进而形成原始的蛋白质分子和核酸分子。

第三个阶段:从有机大分子到有机多分子。

关于这个阶段,值得一提的是苏联学者奥巴林提出的团聚体假说。奥巴林通过实验,验证了蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中后,能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴,也就是团聚体。

奥巴林与实验的合作者在研究团聚体时发现,团聚体能表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象,如它们有类似于膜的边界,边界之内的化学特征与外部的溶液环境区别非常显著。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物,还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应,反应的产物能释放出去。

除奥巴林的团聚体假说外,还有的学者提出了微球体和脂球体等其他假说,说明有机高大分子形成有机多分子的过程。

第四个阶段:有机多分子体系演变为原始生命。

这个阶段在原始海洋中形成,对生命起源来说,是最复杂和最有决定意义的阶段。至今,我们还不能通过实验来验证这一过程。

虽然科技在不断地发展,但至今尚未发展到能弄清宇宙的生命从何而来。有些科学家虽然进行了大量的模拟实验,但大部分实验只是对某一阶段的说明,而且还仅限于假说和推测。对生命的起源,人们倾注了极大的热情和关注,但至今还有很多不解的谜团和不同的说法,还有许多问题有待继续研究和探讨。