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生命的起源 精选

已有 5938 次阅读 2008-3-11 09:09 |个人分类:生活点滴|系统分类:科普集锦

 
生命的起源
 
各种神秘主义者的观点认为,人类无力了解生命的本质,因为地球上的生命是神赐予的,所以是不可知的。有趣的是,对生物的这种观点,却得到了某些自然科学工作者的支持。他们把某种“活力”赋予给活的机体。古希腊哲学家亚里斯多德称它为“生机”。它到底是什么东西,谁都不知道,然而却认为这种玄妙的“活力”真的存在。早在19世纪20年代,很有名望的瑞典化学家柏济力阿斯,在自己的化学教科书中曾这样写道:“……生物界里,各种元素遵从于别的法规,不像无机界那样。”他因此断言.在科学界所了解的一般的物理的和化学的力的作用下,有机物,也就是生物,是不可能形成的。也就是说,没有“活力”是不行的。
 
有趣的是,就在柏济力阿斯信心十足地大讲控制生物机体的特殊法规的同时,他的学生——德国化学家贝雷尔已经在实验室里获得了有机物。几十年后,化学家不仅能人工制造生物界存在的复杂的化合物,而且能制造一些自然界所没有的有机物。
 
可是,生机论者至今尚未销声匿迹。因为生命起源问题和生命的含义问题,对科学界来说是最难解决的问题。生命之谜还远远没有揭开。
 
生命究竟是什么?它与非生命界的主要区别是什么?怎样把生物和非生物区别开来?这些问题回答起来似乎并不那么复杂,但确实也不那么简单,
 
大家都知道,细胞是组成生物的“砖瓦”。但这种“砖瓦”可不那么简单,随着研究装备的现代化,研究人员更迸一步深入到生物的小小世界,这种“砖瓦”在我们面前显得越来越复杂了。
 
如果把机体细胞的工作与化工生产相比,那么就可以毫不夸张地说,生命的“砖瓦”不仅是一个工厂,而且是一个庞大的联合工厂,它制造着机体需要的各种产品。在这个联合工厂中,合成蛋白质、脂肪、核酸和糖类,仅就蛋白质一项就生产数千种之多。
 
细胞中有原料和产品的专门贮藏库。在细胞的小小世界里,细胞膜占有重要地位。细胞膜对某些物质放行,而对另一些物质不予放行,以此来调节生命的微型联合工厂的正常工作。
 
评述细胞的整个活动,可以说它具有3种最重要的生物特性,就是能新陈代谢、能自体调节、能传递遗传特性,从而构成了生命的实质。
 
对难于准确而全面地回答生命是什么这个问题,还与一种情况有关,就是我们暂时还不能回答另一个较为简单的问题:生物和非生物之间的准确界线应该划在哪里?究竟有没有这样的界线?
 
在生命的各个层次上都可以发现,生物和非生物之问是没有单一含义的界线的,从病毒到人的机体莫不如此。根据这一事实,一位杰出的生物学家得出了具有规律性的结论:在现有的知识水平上,我们暂时还没有这样的关于“生命”概念的定义,它既能概括生命现象的所有方面,并根据我们初步了解的概念能阐述这一定义的本质。这就是为什么我们今天依然停留在一般的定义上:“生命是我们所了解的进化过程中达到的物质存在的最高形式。”
 
地球早期的表面温度可高到足以把水煮沸,而大气层是由一些有毒的气体组成的。然而,就在这些严酷的条件下,大约在30亿年以前生命出现了。
 
多数学者认为,原始大气中含有氨、甲烷、氰化氢、硫化氢、二氧化碳、氢和水蒸气等成分,没有游离氧,降雨时,一些气体和可溶性矿化物被溶解于雨水中。从阳光、闪电、火山活动等来的能量,促进了这些水溶成分相互问的化学作用,自然地合成了大量不同的有机化合物,最后随着河流而汇集于原始海洋中,使海水成为富含简单有机物质的原始汤。原始汤为以后逐渐产生的原始生命形态,提供了必需的营养源和能源。
 
在原始海洋中的类蛋白物质,有互相聚合并形成包膜的特性,产生了“半生的”凝胶状“小球”,即“凝聚体”或“类蛋白质小球”。“小球”内部的化学反应在向更高级的多分子体系稳定演化的过程中,外界因素的作用是必不可少的。通过内外的相互作用, “小球”的结构、机能向更复杂和完善的方向演化,终于逐渐产生了某种能利用原始汤为营养源的原始生命,这时的“小球”已近似于能新陈代谢并进行繁殖的生物了,学者把这样的生物叫做原生生物。就这样,在漫长的进化过程中,地球上出现了生物界的原始代表。
 
上述生命生化合成(演化)学说,是前苏联生化学家奥巴林在1924年提出的;5年后,英国生物学家霍尔丹也发表了类似的观点。这种学说的正确性,首先被美国的生物学家米勒在1953年进行的模拟实验结果所证实。米勒根据假想的地球原始大气条件,在封闭的装置内,使惰性的甲烷、氨、氢和水蒸气的混合物循环流经电花7天,以此代替当时大气紫外线辐射和雷电。结果怎么样呢?没有“造物主”参加,结果产生了多种有机化合物,其中包括4种氨基酸(丙氨酸、冬氨酸、谷氨酸和甘氨酸)与几种有机酸,如甲酸、乙酸、丙酸、乳酸和琥珀酸等。要知道蛋白质是由氨基酸组成的。当然,这些氨基酸还不属于复杂的化合物。米勒所得到的氨基酸含l0~19个原子。但这首先证明了,组成蛋白质分子的“砖瓦”是可以在自然界里产生的。
 
学者们受到这一发现的鼓舞,不久又发现了奇异的事情。在一系列实验中,实验者将含少量氧化硅的混合气体加热,结果获得了活的机体所含的几乎所有的氨基酸。另外,学者们发现,所有的氨基酸都存在于生物体中。
 
美国迈阿密大学福克斯教授,选用火山凝固的熔岩和地下热泉作为“生命培养室”。在一次实验中,他把氨基酸混合物放在置夏威夷火山熔岩中“加热”,发现氨基酸在一些混合物中很容易结合,形成蛋白质链。?
 
有趣的是,当这位学者把这些他称为类蛋白的东西放入有一定酸度的水中时,类蛋白便聚合成“小球”,“小球”的样子和行为很像活的细胞。这些“小球”外面有双层膜,很像现代的细胞膜,在显微照片上,许多生物学家都分辨不出它们与普通细菌有什么区别。
 
其他一些学者所做的实验表明,在混沌时期的地球条件下,也能形成核酸这些分子。学者们用普通的原始材料和“化学炊具”,在合成蛋白质时,在烧瓶里获得了脱氧核糖核酸各组成部分,以及形成这种分子“脊柱”的糖基和磷酸基。
 
科学,就这样揭开了生命神秘的面纱,在实验中再现了生命自然产生的各个阶段。当然,在揭示伟大的自然之谜,能思维的生物之谜,这仅仅是万里征程的第一步。从福克斯的“小球”——实验室最初获得的类蛋白体,到活的细胞,两者之间的距离是遥远的,可以说。今天的研究人员已经学会了仿造前生命,它的有机物的基础,它的原始特征。而这正是构成生命本质的物质基础。
 
关于地球上生命起源问题,还有个很有趣的观点。在19世纪,有些学者支持胚种论假说。这种假说的要点是:生命来自宇宙。微机体能成砖媒介,特别是孢子,是许多种植物和某些动物机体的胚种。微机体落到地球上,便在地球上生出了形形色色的生命。
 
后来,这一假说被遗忘了。这并不奇怪,因为科学家手中没有任何具体事实能肯定这一假说。但在不太久以前,又想起了胚种论。诺贝尔奖金获得者、英国著名生物化学家克里克和美国的奥吉尔教授,注意到两桩很有趣的怪事。如果生命是在地球上产生的,那么那些在地球上经常遇到的化学元素,更应参加机体中进行的生物化学过程。可是实际情况又怎样呢?大家知道,生物的某些代谢过程,钼是必不可少的,但在地球上铝很稀少。比如,铝比与其性质相近的铬或镍少得多。
 
第二桩怪事是,如果说生命真的起源于地球,那么在地球上大概就应有许多彼此无关的原始生命的发源地。这意味着,地球上的各种生物不应是同一种遗传密码。然而所有活的机体,遗传密码都是相同的。
 
这是个谜。但如果赞同由钼很丰富的星球传来了同一群体的微机体,由这些微机体在地球上发育出生命,上面的两个问题就都迎刃而解了。
 
微机体是落到地球上的,甚至是专门送来的!后一种假设自然是幻想。但那位克里克先生认为,几十年后,人类真的有可能把宇宙飞行器送到银河系界内,也可以在某些星球上“播种生命”。

原作:史庆礼 陈效一 

 占礼葵整理上传   

 


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