生命與非生命物質的最基本區別是:它能從環境中吸收自己生活過程中所需要的物質,排放出自己生活過程中不需要的物質。這種過程叫做新陳代謝,這是第一個區別。第二個區別是能繁殖後代。任何有生命的個體,不管它們的繁殖形式有如何的不同,它們都具有繁殖新個體的本領。第三個區別是有遺傳的能力,能把上一代生命個體的特性傳遞給下一代,使下一代的新個體能夠與上一代個體具有相同或者大致相同的特性。
目前,這種關於生命起源是通過化學進化過程的說法已經為廣大學者所承認,並認為這個化學進化過程可以分為以下四個階段。
從無機小分子物質生成有機小分子物質。根據推測,生命起源的化學進化過程是在原始地球條件下開始進行的。當時,地球表麵溫度已經降低,但內部溫度仍然很高,火山活動極為頻繁,從火山內部噴出的氣體,形成了原始大氣。一般認為,原始大氣的主要成分有甲烷(CH4)、氨(NH3)、水蒸氣(H2O)、氫(H2),此外還有硫化氫(H2S)和氰化氫(HCN)。這些氣體在大自然不斷產生的宇宙射線、紫外線、閃電等的作用下,可能自然合成氨基酸、核苷酸、單糖等一係列比較簡單的有機小分子物質。後來,地球的溫度進一步降低,這些有機小分子物質又隨著雨水,流經湖泊和河流,最後彙集在原始海洋中。
關於這方麵的推測,已經得到了科學實驗的證實。1935年,美國學者米勒等人,設計了一套密閉裝置。他們將裝置內的空氣抽出,然後模擬原始地球上的大氣成分,通入甲烷、蒸氣等氣體,並模擬原始地球條件下的閃電,連續進行火花放電。最後,在U型管內檢驗出有氨基酸生成。氨基酸是組成蛋白質的基本單位,因此,探索氨基酸在地球上的產生是有重要意義的。
此外,還有一些學者模擬原始地球的大氣成分,在實驗室裏製成了另一些有機物,如核糖、脫氧核糖、脂肪酸等。
這些研究表明:在生命的起源中,從無機物合成有機物的化學過程,是完全可能的。
從有機小分子物質形成的有機高分子物質蛋白質和核酸是生物體內最重要的物質,沒有蛋白質和核酸就沒有生命。1965年,我國科學工作者人工合成了結晶牛胰島素(一種含有51個氨基酸的蛋白質)。1981年,我國科學工作者又用人工的方法合成了酵母丙氨酸轉運核糖核酸(核糖核酸的一種)。這些工作反映了我國在探索生命起源問題上的重大成就。
那麼,蛋白質、核酸等有機高分子物質,是怎樣在原始地球條件下形成的呢?
有些學者認為,在原始海洋中,氨基酸、核苷酸等有機小分子物質,經過長期積累,相互作用,在適當條件下(如吸附在黏土上),通過縮合作用或聚合作用,就形成了原始的蛋白質分子和核酸分子。
現在,巳經有人模擬原始地球的條件,製造出了類似蛋白質和核酸的物質。雖然這些物質與現在的蛋白質和核酸相比還有一定差別,並且原始地球上的蛋白質和核酸的形成過程是否如此,還不能肯定,但是,這已經為人們研究生命的起源提供了一些線索,在原始地球條件下,產生這些有機高分子的物質是可能的。
從有機高分子物質組成多分子體係。根據推測,蛋白質和核酸等有機高分子物質,在海洋裏越積越多,濃度不斷增加,由於種種原因(如水分的蒸發、黏土的吸附作用),這些有機高分子物質經過濃縮而分離出來,它們相互作用,凝聚成小滴。這些小滴飄浮在原始海洋中,外麵包有最原始的界膜,與周圍的原始海洋環境分隔開,從而構成一個獨立的體係,即多分子體係。這種多分子體係已經能夠與外界環境進行原始的物質交換活動了。
從多分子體係演變為原始生命。從多分子體係演變為原始生命,這是生命起源過程中最複雜和最有決定意義的階段,它直接涉及原始生命的發生。目前,人們還不能在實驗室裏驗證這一過程。不過,可以推測,有些多分子體係經過長期不斷地演變,特別是由於蛋白質和核酸這兩大主要成分的相互作用,終於形成具有原始新陳代謝作用和能夠進行繁殖的原始生命。以後,由生命起源的化學進化階段進入到生命出現之後的生物進化階段。
關於生命起源的化學進化過程的研究,雖然進行了大量的模擬實驗,但是絕大多數實驗隻是集中在第—階段,有些階段還僅僅限於假說和推測。因此,對於生命起源的問題,還必須繼續進行研究和探討。