生命的起源是一個古老的問題。但20世紀以前的自然科學還沒有資格鄭重地回答這個問題。20世紀初期,一些大膽的生物化學家開始走進了這個領域。

1924年,前蘇聯人奧巴林在《生命起源》一書中提出,地球上最早的有機小分子物質,在原始地球條件下形成了複雜的有機化合物。1929年,英國人霍爾丹也提出了相似的觀點,斷言原始大氣中沒有氧。直射而下的紫外線可使水、二氧化碳和氨的混合物形成有機物,先有有機質,後來出現了生命。

1953年,美國人米勒把含有水蒸氣、氫氣、氨、甲烷的混合體裝在容器裏,模擬原始大氣中的閃電進行火花放電,並用紫外線強烈照射,一周後,在產物中發現了構成蛋白質的11種氨基酸。米勒的實驗證明,原始地球上完全可能產生生命的基礎物質。繼米勒之後,生物化學家還做過一些新實驗,提出過一些新猜想。但這些猜想都還隻不過是猜想而已。

最初的生物大分子如何轉化成了原始的生命細胞?奧巴林在1936年提出了團聚體學說。團聚體是多種生物大分子體係,與周圍介質有界限,能選擇吸附各種物質,在吸附了酶之後發生內部反應,形成原始的新陳代謝過程。1959年,美國人福克斯等人在有機化學實驗中得到了很多類蛋白微球體。幾年後發現微球體可以分裂成兩個,長期置於原來溶液中可長出芽體,芽體又能長成微球體。這是一種非生物性的繁殖。到70年代初,福克斯便把團聚體、微球體視為生命過程中原始細胞的模型。不過,這也仍然隻是一種猜測和假設,它離揭示真實的生命過程還相當遠。

實際上,隻在地球上追尋生命的起源還是遠遠不夠的。19世紀人們已經在隕石中發現了有機物,其成分包括地球生命物質的全部基本要素。20世紀射電天文學的發展,又使人們發現了星際的有機分子即宇宙間存在的有機分子雲。在月球上帶回的岩石樣品中,也存在微量的氨基酸。科學家還發現,地球上發生流感的周期,與某些彗星的運行軌道接近地球的周期十分一致。難道是彗星上的生命得了病在靠近地球時傳染了人類嗎?更讓人驚奇的是,人們發現,地球上竟有在77℃以上高溫中生活的“甲撐細菌”,還有能在232℃條件下生活的細菌。這些發現提示我們,地球可能並不是唯一的生命環境。

總之,科學追尋生命的起源,答案是:“上窮碧落下黃泉,兩處茫茫皆可見。”這也就是說,我們並不知道生命起源於地上還是天上。

什麼是生命

今天的地球,是一個瑰麗多姿的生命世界。據科學家估計,地球上大約有200萬種動植物和各種微生物。地球的各個角落,無論高山平原、江河湖海、沙漠極地、空中地下,幾乎到處都有生命的足跡。那麼什麼是生命呢?也就是說,生命的本質是什麼?這是我們研究生命科學首先應該弄清楚的問題,也是科學家和哲學家們長期探討的大問題。

要探討生命的起源,必須首先探討什麼是生命。靠著現代科學的研究和發現,人們對生命提出了種種不同的定義。

顯科學認為,地球生命是以碳化學為基礎的,因此,把地球生命定義為“碳原子物質”,並認為構成宇宙的時空和物質也同樣是構成地球的時空和物質,而宇宙時空和物質之共性,決定地球生命之共性。因此,地球生命和外星生命都是“碳原子物質”的蛋白質生命。

潛科學則認為,以碳元素為基礎的蛋白質生命,在地球上存在純屬偶然,外星上很可能出現以矽元素為基礎的“矽原子物質”的生命。並認為碳生命、矽生命都是化學生命,在中子星上可能出現非化學生命(核生命),在某些星球上也可能出現引力生命。

碳生命也好,矽生命也罷,但生命到底是怎樣起源的呢?

神學家認為,生命是最大的奇跡,人類生命是上帝的宇宙總計劃中的最高成就。對科學家來說,生命是自然界中最令人驚訝的現象;一百年前,生命係統的起源及演化問題成了科學和宗教有史以來最大衝突的戰場。達爾文的進化論動搖了基督教教義的基礎。而且,自哥白尼把太陽放在了太陽係的中心以來,進化論又一次使普通百姓感受到了科學分析的深遠影響。科學總能夠整個地改變人類對自己以及對人與宇宙的關係的看法。

什麼是生命?對物理學家來說,生命係統有兩個與眾不同的特征,一是其複雜,二是其組織。即便是單細胞生物,雖然原始,卻顯示出任何人工製品所無法比擬的複雜和精巧。例如,我們可以看看一個低級的細菌。仔細觀察就會發現,它身上有複雜的功能和形態的網絡。這細菌可以用多種多樣的方式與其環境相互作用,它可以四處活動,攻擊敵人,接近或逃避某些外部刺激,以一種有控製的方式交換物質。其體內的情況像是一個井井有條的大城市。負責進行大部分控製的是細胞核,其中包含著遺傳“密碼”,就是使這細菌得以進行繁殖的全套化學指令。控製並左右著細菌的一切行為的化學結構是由多達上百萬原子組成的分子。這上百萬的原子是以複雜的、高度特殊的方式組成起來的。就生命的化學基礎而言,最重要的是核酸分子,即大名鼎鼎的“雙螺旋”形狀的RNA和DNA(核糖核酸和脫氧核糖核酸)。