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生命的起源是什么?

时间:2023-01-28 归属:100个未解之
  从本世纪 40 年代开始,“UFO”——不明飞行物,俗称“飞碟”—— 成为一个世界性话题。成千上万的各国飞碟爱好者们以各种形式相互交 流、探讨飞碟的本质,其中有一部分人认为飞碟是天外来客——外星人 的宇宙飞行器,甚至还有人进一步提出,地球上的生命本身也是“天外 来客”,是从其他星球上飞到我们这个星球上来的,这就涉及到我们的 主题:地球上生命的起源。 19 世纪 70 年代,恩格斯在《反杜林论》一书中提出了生命的“化学 起源说”:“生命的起源必然是通过化学的途径实现的。”同时,他还 指出,“生命是蛋白体的存在方式”。 到目前为止,在研究生命起源的问题上,人们已取得了重要成果, 进一步支持了恩格斯的“化学起源说”。如 1950 年,由美国的卡尔文领 导并由加里森等完成的一项模拟地核放射的实验,是第一次从化学进化 角度研究生命起源问题。但因实验设计上的缺陷,得到的甲醛和甲酸量 太少。实验本身的意义虽不大,但却能鼓励后人继续探索。 1953 年,美国芝加哥大学年轻的毕业生米勒,设计研制了一个模拟 原始地球的实验装置,把甲烷、氨、水蒸气、氢气的混合体装在这个封 闭装置内,经过一周的连续火花放电,得到 11 种氨基酸和其他有机化合 物。米勒模拟原始地球条件合成生物小分子(生物小分子指分子量一般 在 1000 以下的氨基酸、脂肪、单糖等),对生命起源的研究有重大影响, 成为生命起源研究史上一个关键性实验,为人们提供了几十亿年前原始 地球上合成有机物的生动图景。 从 50 年代到 70 年代,模拟实验一直没有间断过。我国科学工作者 于 1959 年也采用火花放电的方法,从氢、甲烷、氨、硫化氢和水蒸气的 混合气体中获得了胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸等多种氨基酸,这些氨基 酸与生物体内的天然氨基酸完全相同。这证明了在原始地球的环境条件, 通过化学途径从无机物和简单有机物合成蛋白质的基本组成单位——氨 基酸的可能性。 此外,在 1965 年,我国以钮经义为首的一个协作组,包括中国科学 院上海生物化学研究所、上海有机化学研究所和北京大学生物系三个单 位的科学工作者,用化学方法合成了含有 51 个氨基酸具有生物学活性的 蛋白质——结晶牛胰岛素。这是在世界上第一次用化学方法合成了蛋白 质。与此同时,欧美也有两组科学家研究胰岛素的合成,稍后于我国取 得成功。从而进一步证明了恩格斯关于生命起源的科学论断。此后,人 工合成核糖核酸的成功标志着人类在探索“生命之谜”的奥秘中又向前 迈进了一大步。例如 1979 年底我国成功地用人工方法合成了有 41 个核 昔酸组成的酵母丙氨酸转运核糖核酸半分子,就是在这方面的一次重大 突破。 正如米勒和奥吉尔在《地球上生命的起源》一书中所说的,即使我 们承认没有任何地质记录,我们还有类似实验证据。我们能清楚地确定, 生命是在地球上发生的,所有生物都具有共同的基本成分和性质,都有 共同的生物合成途径,这些我们都已了解得相当深入。
  所以,有关在原 始地球环境下重要生化物质合成的知识,都可能有助于说明生命演化。 从目前地球化学、地球物理学、地质学、古生物学、分子生物学和 宇宙学等方面的研究资料,证明地球的年龄大约为 46 亿年,早期的地球 上没有生命的踪迹。从南非发现的 32 亿年前的古老的微生物化石表明, 生命起源的化学进化过程应在 32 亿年之前的十多亿年的时期内。这一过 程,大致上经历了在原始大气中由无机物生成有机小分子的阶段。此后, 在原始海洋中由有机小分子形成生物大分子——氨基酸和核苷酸的形成 以及进而形成蛋白质和核酸,然后由生物大分子组成多分子体系,最终 由多分子体系发展为原始生命,奏响了地球生命交响乐的第一乐章。 生命的“化学起源说”与“自生论”的不同,在于客观地指出了生 命起源所必需的时间、空间和物质条件,把对生命起源的解释置于科学 的基础上;“化学起源说”并不否认地球以外的宇宙中存在生命的可能 性,但与“天外胚种论”不同,“化学起源说”不仅承认生命有其起源, 生命的起源是可以认识的,而且以科学的方法证明在地球的原始大气和 原始海洋的条件下生命的可能性。
  当然,生命的“化学起源说”对地球 生命的化学演化过程,尤其是对原始生命的最初形式等方面的说明还缺 乏充分的实验证据,存在着几种不同的假说,但解开地球生命起源之谜 的曙光毕竟已经出现。随着现代科学技术的不断发展,遵循辩证唯物主 义的认识论,对地球生命起源的奥秘的探索必将取得辉煌成果。
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