生命起源:一個永久的謎團?

地球上的生命是在何時、何處誕生的?又是以怎樣的方式誕生的呢?圍繞這一問題，數(shù)千年來人們一直在不停地探索和爭論。18世紀以后，自然科學(xué)的迅速發(fā)展使人們開始從宗教、神話傳說階段邁入到用科學(xué)解釋生命起源的階段。

化學(xué)起源論

1859年，伴隨著達爾文《物種起源》一書的問世，生物科學(xué)發(fā)生了前所未有的大變革，同時也為人類揭示生命起源這一千古之謎帶來了一絲曙光，這就是化學(xué)起源論。化學(xué)起源論是被廣大學(xué)者普遍接受的生命起源假說。這一假說認為，地球上的生命是在地球溫度逐步下降以后，在原始地球的條件下，在極其漫長的時間內(nèi)，由無機物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物，再由有機物發(fā)展為生物大分子和多分子體系，一步步演變出原始的生命體。但這只是理論的推測，還缺乏令人信服的實驗證據(jù)。1953年，美國芝加哥大學(xué)研究生米勒在其導(dǎo)師尤利指導(dǎo)下，完成了模擬在原始地球還原性大氣中進行雷鳴閃電能產(chǎn)生有機物(特別是氨基酸)、以論證生命起源的化學(xué)進化過程實驗，即著名的米勒模擬實驗，這是生命起源研究的一次重大突破。后來，科學(xué)家們仿效米勒的模擬實驗，合成出大量與生命有關(guān)的有機分子。

但米勒的實驗也有很多的疑點，例如米勒實驗提供持續(xù)的電能——在原始時代的地球不一定有相類似的電能；其次，各種不同的氣體和物質(zhì)的配合，雖然能夠產(chǎn)生氨基酸、醣類等物質(zhì)，但仍不能證明這就是生命的起源；氨基酸很可能是宇宙流星和彗星在撞擊地球的時候帶來的，因為當時這種現(xiàn)象十分普遍；再者，類似實驗所假設(shè)的大氣層不能證明就是原始的大氣層，因而所得的結(jié)果也是不確定的；更重要的是，米勒實驗中有機多分子體系演變?yōu)樵忌@一階段是在原始的海洋中形成的，是生命起源過程中最復(fù)雜和最有決定意義的階段，然而，人們目前還不能在實驗室里驗證這一過程。米勒本人也承認他的實驗與自然界的生命起源過程相距較遠，并且現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)在火星上有氧氣存在卻沒有生命，因此，米勒曾提出的大氣層中沒有氧氣存在故沒有生命之說就不成立。

海洋起源論

在化學(xué)起源論的基礎(chǔ)上，20世紀70年代一些學(xué)者提出了熱泉生態(tài)系統(tǒng)論，也就是所謂的海洋起源論。它是現(xiàn)在最新的、最流行的，也可以說是迄今為止最科學(xué)的有關(guān)生命起源的假說。由于現(xiàn)階段所發(fā)現(xiàn)的古細菌，大多都生活在高溫、缺氧、含硫和偏酸的環(huán)境中，這種環(huán)境與熱泉噴口附近的環(huán)境極其相似——熱泉噴口附近不僅溫度非常高，而且又有大量的硫化物、甲烷、氫和二氧化碳等，與地球形成時的早期環(huán)境相似。有些學(xué)者認為熱泉噴口附近的環(huán)境不僅可以為生命的出現(xiàn)以及其后的生命延續(xù)提供所需的能量和物質(zhì)，而且還可以避免地外物體撞擊地球時所造成的有害影響，因此，熱泉生態(tài)系統(tǒng)是孕育生命的理想場所。也有一些學(xué)者認為，生命可能是從地球表面產(chǎn)生的，隨后就蔓延到深海熱泉噴口周圍，而后來的撞擊毀滅了地球表面生命。只有隱藏在深海噴口附近的生物得以保存下來并繁衍后代——熱泉生態(tài)系統(tǒng)是現(xiàn)存所有生物的共同祖先。

1967年，美國學(xué)者布萊克在黃石公園的熱泉中發(fā)現(xiàn)了大量嗜熱生物。1977年，科學(xué)家克里斯在太平洋底的熱泉中，同樣也發(fā)現(xiàn)了大量的嗜熱微生物。科學(xué)研究表明，熱泉中含有大量的一氧化碳、硫化氫和硫化金屬礦物，一方面有作為新陳代謝重要催化劑的黃鐵礦物和硫的出現(xiàn)；另一方面，有遺傳物質(zhì)如核糖核酸的出現(xiàn)。由此看來，地球上的生命也許就誕生在距今38億年到40億年問這些充滿硫磺味的熱水池或者軟泥之中。宇宙生命論

然而，熱泉中的這些物質(zhì)又是如何而來的呢?早在19世紀初，人們已在隕石上找到了有機分子，它們是有機合成物誕生的重要因素。20世紀40年代以來，人類利用天體物理的手段，在月球表面或者火星的火山口等地方，探測到了近百種有機分子。1969年9月28日，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)墜落在澳大利亞麥啟遜鎮(zhèn)的一顆炭質(zhì)隕石中就含有18種氨基酸，其中6種是構(gòu)成生物的蛋白質(zhì)分子所必須的。

上述種種證據(jù)促使了宇宙生命論的產(chǎn)生，即所謂的生命起源于宇宙大爆炸。這一假說提倡“一切生命來自星際空間”的觀點，認為地球上最初的生命來自宇宙問的其他星體——“地上生命，天外飛來”。該假說認為，承載著“生命種子”的隕石或星際分子墜落在地球表面或通過其他途徑，形成地球最初的生命。

但是，現(xiàn)代科學(xué)研究表明，在已發(fā)現(xiàn)的星球上，其自然狀況并不具備保存生命的條件，并且天體在遷移的過程會產(chǎn)生具有強大殺傷力的紫外線、X射線等各種高能宇宙射線，當它們穿越大氣層到達地球的過程中會產(chǎn)生高溫，因此生命不太可能在這一過程中存活。此外，這類在外星球上形成的有機小分子在地球上也可以形成。宇宙起源論實際上是把生命起源的問題推到了無邊無際的宇宙中去了，將生命起源這一問題轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝钪嬷械纳质窃鯓悠鹪础薄?/p>

生命的起源應(yīng)當追溯到與生命有關(guān)的元素及化學(xué)分子的起源，生命的起源與演化是和宇宙的起源與演化密切相關(guān)的。生命的構(gòu)成元素如碳、氫、氧、氮、磷、硫等是來自66億年前“宇宙大爆炸”后元素的演化。相關(guān)研究表明，前生物階段的化學(xué)演化并不局限于地球，在宇宙空間中也廣泛地存在。生命演化的過程具有很多偶然性，并不是說有這種環(huán)境和條件，就一定能產(chǎn)生生命。

生命起源是一個非常艱難的、復(fù)雜的、漫長的過程。我們距離揭開這一亙古之謎，還有一段遙遠的科學(xué)歷程。伴隨著科技的發(fā)展，人們對事物的認識也會不斷地提高和升華。人類社會正是在這種不斷假說、否定、再假說、再否定的認識過程中逐步走向文明。

(責任編輯 李 軍)