在小型“原始雷雨”的持續不斷的閃電之下,“原始大氣”裏形成了什麼東西呢?在一起煮過的“原始霧”中有氨基丁酸、天冬氨酸、丙氨酸和甘氨酸,因而各種氨基酸對於生物組織結構是必要的。在米勒的試驗中,各種複雜的有機化合物產生於無機物質。
隨後的試驗沿著這條路線,在變化了的條件下重複進行了無數次。終於,12種氨基酸被製造出來了。現在,沒有一個人再懷疑,對生命必不可少的氨基酸可以從原始大氣中產生。
其他科學家做試驗不使用氨和氮氣,不使用甲烷、甲醛,甚至於隻使用二氧化碳。米勒的火花放電被超聲波或者通常成束的光線所代替。可是,其結果仍然如此!此外,從配製得如此多種多樣的、不包含有機生命遺跡的“原始大氣”中,每一次還產生氨基酸和不含氮的有機碳酸。在幾次試驗中,經過處理的“原始大氣”甚至產出了糖。
這一奇特現象應該如何理解呢?
自從人類學會思考以來,對存在於他周圍的東西,一直致力於用兩極對立的觀點來評判:光與影相對立,熱與冷相對立,生與死相對立。把一切有生命的物質稱為“有機”物,而把一切無生命的物質稱為“無機”物,這也是兩極對立性評價的產物。但在極端的特征之間有許多過渡階段,很難在有機化學和無機化學之間劃一道絕對的界線。
當我們的行星——地球——開始冷卻下來之時,人們稱之為“原始大氣”的東西從輕材料——其氣體分子失控地旋轉——中產生了。這種原始大氣主要是由米勒在實驗室中用來煮他的原始霧的那些補充物質所組成的。由於地球上的暫時高氣溫以及地球的地心引力微不足道,宇宙中的輕氣體分子,如氦氣和自由氫氣消失了;而重氣體分子,如氮氣、氧氣、二氧化碳,還有重惰性氣體原子卻保留了下來。當時氫氣以我們今天的大氣中已不再有的那種自然形式自由地存在著;而現在它唯有以受束縛的狀態出現在化合物中,兩個氫原子與一個氧原子構成生命攸關的化合物水的分子(化學符號H2O)。
循環運動開始了:水在蒸發,隨地球的熱輻射而升入雲霧之中,雲霧在高空冷卻成雨,淅淅瀝瀝地降落在大地上。這種原始世界的雨水溶解了炎熱的岩石表麵的多種多樣的無機物質,並把它們衝入原始海洋。就連無機化合物,如氨氣和氰化氫也脫離原始大氣而融入原始海洋,參與化學反應。在數百萬年中,地球大氣層中的氧氣一直在增加。
這一發展過程緩慢進行著。目前,在以下觀點上,科學界的意見是一致的:還原的大氣層轉變成我們今天的氧化的大氣層,大約需要12億年的時間。在這一發展進程的初期,存在著一種原始湯,含有大量被溶解物質的這種湯,是最初的原始生命的最好的培養基。
這就是說,生命持久地受到有機物的製約,最起碼是細胞要受到有機物的製約。有機體的物質交換和能量交換的進行,表明有機體還活著,同時也顯示它在生長發育。各種功能存在意味著生命的存在。這些今天通行有效的標準全都確實有必要嗎?一個病毒本身不獨自進行物質和能量的交換,它不吃東西,也不排泄,那麼,它便不能生存。它隻是在異體細胞之內通過繁殖大量增加,它是一種寄生生物。
倘若我們追尋生命誕生的很長一段途徑,我們會不由得產生這樣的問題:第一個鮮活的細胞到底是怎麼回事?特奧多爾·施旺和馬蒂亞斯·施萊登的研究成果奠定了這方麵的基礎。施旺提出證據證明,動物和植物都是由細胞構成的;施萊登認識到細胞核的重要性。然後,在布隆教授自然史和物理學課程的奧古斯丁修道院院長格雷戈爾·約翰·孟德爾,用豌豆和菜豆做雜交試驗。這位進步的教士,由於他堅持不懈地試驗,得出了遺傳方麵的三項定律,成為遺傳學奠基人。在今天,他的定律被公認無論對人類、對動物以及對植物的適用性均是無可辯駁的。
19世紀中葉,細胞是一切生命功能的承擔者這一論斷,獲得了證實。這一論斷的證實變成了一切重大生物學發現的基石。新技術方法(放射學、電泳、電子顯微鏡技術相襯顯微術等等)的使用,才使細胞和細胞核的研究觀察成為可能。
有人推測,在細胞和細胞核裏存在遺傳本質儲存和傳遞的信息中心。在這個領域比較新鮮的研究對象是,在這期間查明了每一種生物體上各自的染色體常數及其存在的形式。染色體是遺傳本質的載體。比如說,人體細胞有23對46條染色體,蜜蜂的細胞有8對16條染色體,綿羊有27對54條染色體……
細胞蛋白質分子是由氨基酸鏈組成的。按照這一科學認識,人們又麵臨一個新問題:鮮活的細胞是如何由氨基酸鏈產生的?
聯係到尚未完全解決的問題——在鮮活的細胞存在以前,蛋白質如何才能產生,拉瑟福德·普拉特敘述了哈佛大學的喬治·沃爾德博士所代表的理論:沃爾德認為,在一定的自然條件下,氨基酸本身就一定會回答這個問題。美國邁阿密“分子演變進化研究所”的S·W·福克斯博士考察了這種想法,依據這一想法,他曾讓氨基酸溶液變幹。福克斯和他的同事們看到了,氨基酸是怎樣排列成長長的、線形的、普通顯微鏡下看不見的結構的:氨基酸濃縮成包括數百種氨基酸分子的鏈式化合物。福克斯博士把它們稱為“類蛋白質”,這是類似蛋白質的物質。
根據J·奧羅和A·P·金布爾教授的研究成果,化學家馬修斯博士和莫澤博士1961年用有毒的氫氰酸和水製造出了蛋白質。美國聖迭戈索爾克生物學研究所的三位科學家羅伯特·桑切斯、詹姆斯·費利斯和萊斯利·奧格爾,用綜合性方法獲取對物質交換和繁殖來說不可缺少的核酸——那種由堿基、碳水化合物和磷酸組成的、存在於細胞核中的化合物。
重要的是,我們在漫遊化學和生物學世界之後領悟到了,一個活的生物體的結構是一種化學反應過程。“生命”可以在實驗室裏製造出來。然而,核酸同生命有什麼關係呢?