科學家們還做了其他許多試驗,包括模擬火山爆發環境的試驗來探求生命之源。同時,科學家們還希望用人工方法依照物質的內在結構,來合成生命物質。在這方麵,最初的實驗是從人工合成胰島素開始的。因為胰島素是形形色色蛋白質中的一種,但它的分子“個頭兒”小,結構相對來說簡單一些,是由51個氨基酸組成的。在這項科學競賽中,中國奪得了“世界冠軍”。提起這一段曆史,的確令中國人感到自豪。當時歐洲、美洲許多發達國家的科研機構都在進行這方麵的研究,誰都想獲得世界上“第一個”人工合成胰島素的“桂冠”。然而胰島素的複雜結構使研究工作困難重重。英國《自然》雜誌甚至灰心喪氣地宣稱:“人工合成胰島素在相當長的時間內未必會實現。”但是中國科學家不畏艱難,從1959年春天開始,到1965年9月17日,經過6年零9個月艱苦的攻關,終於獲得了第一批用人工方法合成的結晶牛胰島素。用各種方法都證明了,這些人工合成的牛胰島素與從牛身上提取的天然牛胰島素具有完全相同的功能和特性。中國科學家們取得的這項科研成果不僅為祖國爭得了榮譽,還又一次證明了生命是從無生命的物質中,經過演變、進化發展而來的,它為推進生物學的發展做出了巨大貢獻。
如果說,尿素的合成是一個創舉,突破了無機物和有機物的界限,開創了人工合成有機物的新時期,那麼,胰島素的合成是一個更偉大的創舉,它突破了一般有機物和生物高分子的界限,開創了人工合成蛋白質的新時代。
人工合成核酸的工作開始得比較晚,因為取得核酸的結晶比較困難,對核酸結構的了解也比較遲,1965年才有人首次確定了一種可溶性核糖核酸(即酵母丙氨酸轉移RNA)的一級結構。直到1970年,美籍印度科學家柯拉那等人,才經過5年多的努力,合成了一種由77種核苷酸片段組成的核酸,人們稱它為“人工基因”。我國的科學工作者也在1981年用人工方法合成了一種核糖核酸(酵母丙氨酸轉運核糖核酸),這是我國在探索生命起源問題上的又一重大成就。
蛋白質和核酸的種類繁多,成分和結構也十分複雜,要看懂它們的結構圖就如同要讀懂一本艱深莫測的“天書”,所以人工合成蛋白質和核酸的工作十分艱巨。到現在,人們所能夠合成的,僅僅是它們中的一些“小個子”,而且為數稀少。但人工合成蛋白質和核酸的時代畢竟已經到來。總有一天,人們會用人工製造的蛋白質和核酸,把生命“製造”出來。現在已經有人在為此而努力。人工合成生命的日子已經越來越近了。
攻克“生命起源”科學堡壘的戰鬥:人工合成生命
人工合成生命是一項十分艱難的工作,因為在大自然物質的實際發展過程中,生命的出現經曆了幾十億年漫長的曆程。人們想在短期內重現這一漫長的過程,談何容易。人們付出巨大的代價來研究它,是為了弄清生命起源的真實原因,也為了能更好地掌握和利用自然界的資源。
在自然界,有了蛋白質和核酸以後,是怎樣進一步形成有生命的蛋白體呢?目前還沒有一致的看法,但已有各種不同的學說。蘇聯的學者奧巴林曾提出過著名的“團聚體”學說。他通過實驗,用天然的蛋白質、核酸、多肽和多核苷酸溶液在一定溫度和酸度條件下,分離出了團聚體。這種團聚體有新陳代謝現象,會生長、繁殖。據此,奧巴林認為“團聚體”就是生命最早期的形態。然而生命的複雜性使人們不能簡單地對此表示肯定或否定。
但有一點人們似乎都表示同意,那就是最原始的生命是非細胞形態的,它們自己不會製造有機物,加上原始大氣中又沒有多少氧氣,所以它們過著“吃現成飯”和不需要呼吸的生活。那時,自然界自然形成的有機物十分豐富,而有生命的“居民”卻極為稀少,所以原始生命不愁吃,不愁喝,隨意生長,大量繁殖。但是越來越多的多分子體係大量消耗吞噬現成的有機小分子,使可食用的有機小分子物質減少,多分子體係之間開始生存競爭,這促使原始生命自身在鬥爭中完善和發展。經過長期的演化,原始生命內部結構逐漸複雜化,開始形成細胞膜。這一層保護膜,有效地控製了物質的進出,讓養料進入,廢物排出,這時原始生命就轉化為原始細胞。細胞的出現使生命進入了更高一級的發展階段,奠定了生命存在的基本形態。我們現在看到的生物體都是以細胞形態存在的。即使是非細胞形態的病毒,也必須是在侵入細胞後才能繁殖。細胞是生命的結構單元、功能單元和生殖單元。但細胞並不是生命一出現時就存在的,而是生命發展到一定階段時的產物;反過來,它又極大地保護和推動了生命的發展。細胞的出現,是生命發展史上重要的裏程碑。