生命來自何方

陳重威

千古之謎

科學(xué)家告訴我們，如果用1天24小時(shí)來比喻從地球起源直至今天的漫長進(jìn)程，那么，地球形成是在零點(diǎn)(約46億年前)；最古老，的原核生物出現(xiàn)在凌晨4點(diǎn)(約38億年前)；中間有一段很長的對間，地球上一直十分平靜，直至晚上9點(diǎn)15分(約5億4千萬年前)的寒武紀(jì)生命大爆發(fā)，出現(xiàn)了大量的各種各樣的高級生物：哺乳動物出現(xiàn)在晚上23點(diǎn)加分；而人類登場則是在最后的1分多鐘。

生命無疑是我們居住的這顆淺藍(lán)色星球上最亮麗的風(fēng)景。但是，地球上的生命究竟起源于何方，它如何會出現(xiàn)在地球上，也就是生命的起源在哪里呢?我們的古人認(rèn)為“肉腐出蟲，魚枯生蠢”，也就是說，生命是從無生命物質(zhì)自然發(fā)生的。無獨(dú)有偶，古希臘科學(xué)家亞里士多德也認(rèn)為生命是自然發(fā)生的。他舉例說：“有些魚就是由淤泥及砂礫發(fā)育而成的?！敝钡街惺兰o(jì)，西方還有人認(rèn)為“池塘里的霧氣能繁殖出青蛙”，“樹葉落入水中會變成魚，落在地上則變成鳥”。今天的你一定會覺得這是多么荒唐可笑。

生命起源這一千古之謎是如此的迷人，讓達(dá)爾文也曾對此作過粗略的猜測；他認(rèn)為在原始地球上，形成生命的物質(zhì)會在一個(gè)溫暖的小池塘中慢慢形成。但是他的說明也僅此而已。對于這個(gè)問題，在整個(gè)19世紀(jì)還沒有人提出過系統(tǒng)而科學(xué)的說法，直到20世紀(jì)。

來自海洋

有科學(xué)家認(rèn)為，生命是隨著原始大氣的誕生而開始孕育的。在原始地球的溫度逐漸下降以后，經(jīng)過了極其漫長的時(shí)間，簡單的無生命的氣體分子，在吸收了自然界中各種形式的能量后。變得越來越復(fù)雜，最終誕生了生命。

為了證實(shí)這一點(diǎn)，美國科學(xué)家米勒做了一個(gè)著名的模擬實(shí)驗(yàn)。他用一個(gè)盛有水溶液的燒瓶代表原始的海洋，在它的上方有一個(gè)球形空間，里面含有氫氣、氨氣、甲烷和水蒸氣等原始地球的大氣成分。米勒先給燒瓶加熱，使水蒸氣通過導(dǎo)管進(jìn)入球形空間，并在球形空間外通過兩個(gè)電極放電產(chǎn)生電火花，以此模擬原始天空中的閃電，激發(fā)密封裝置中的不同氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。球形空間下部的冷凝導(dǎo)管能讓反應(yīng)后的產(chǎn)物和水蒸氣冷卻形成液體，又流回?zé)康撞?，以此模擬降雨的過程。經(jīng)過一周持續(xù)不斷的實(shí)驗(yàn)和循環(huán)之后，米勒在分析冷凝水的化學(xué)成分時(shí)發(fā)現(xiàn)，其中含有包括5種氨基酸和不同有機(jī)酸在內(nèi)的各種新的有機(jī)化合物。

生物學(xué)家告訴我們，氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，而蛋白質(zhì)又是構(gòu)成生命的重要物質(zhì)。米勒的這一實(shí)驗(yàn)證實(shí)，生命起源的第一步。即從無機(jī)小分子物質(zhì)形成有機(jī)小分子物質(zhì)，在原始地球的條件下是完全可能實(shí)現(xiàn)的。但是，有機(jī)多分子體系演變?yōu)樵忌@一生命起源過程中最復(fù)雜和最有決定意義的階段，應(yīng)該是在原始海洋中形成的。因?yàn)樵谠嫉厍虻拇髿庵羞€沒有臭氧層，只有依靠海水的庇護(hù)，才能有效防止強(qiáng)烈的紫外線殺死原始的生命。目前，科學(xué)家還不能在實(shí)驗(yàn)室里驗(yàn)證這一過程。

從天而降

20世紀(jì)70年代，關(guān)于地球生命的起源有了不同的說法。有科學(xué)家認(rèn)為，地球上的生命很可能來自浩瀚的太空。其實(shí)，早在1908年，一位瑞典化學(xué)家就曾提出過類似的假說。他認(rèn)為，帶有生命的孢子在太陽光的壓力下，從太空來到了地球，并在地球上孕育出了最初的生命。但他的這一見解并不為大多數(shù)科學(xué)家所接受。因?yàn)橛钪婵臻g中的強(qiáng)烈紫外線和各種高能射線以及極低的溫度，對裸露于其中的所有生命都是致命的。即使有僥幸成活的生命，哪怕是最簡單的細(xì)菌，在它們隨著隕石穿越大氣層到達(dá)地球表面的過程中，也會因溫度太高而被殺死。因此，像微生物孢子這一水平的生命形態(tài)是不可能從天而降的。

1969年9月28日，有一顆炭質(zhì)隕石墜落在澳大利亞的麥啟遜鎮(zhèn)。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)。這顆隕石中竟然含有18種氨基酸，其中6種是構(gòu)成生物的蛋白質(zhì)分子所必需的。而隨著人類對宇宙的不斷探索，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，太空并不是我們所想象的是空的，太空中存在著大量的物質(zhì)。其中就含有可以形成生命的有機(jī)物。這些驚人的發(fā)現(xiàn)，讓一批科學(xué)家重新提出生命來自太空的說法。他們認(rèn)為，生命的胚種早在太陽系甚至銀河系形成之初就已經(jīng)出現(xiàn)了，然后經(jīng)由隕石和彗星帶到地球上，在地球上孕育出生命。

海蒂“黑煙”

人們通常以為，海越深水溫越低，可事實(shí)并不都是這樣。1977年，美國的“阿爾文”號深潛器在東太平洋下潛時(shí)，令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，那里的洋中脊存在著海底熱液口，溫度高達(dá)300℃，富含硫化物的高溫?zé)嵋喝纭昂跓煛卑愕貒姵?，冷卻后形成了一個(gè)個(gè)“黑煙囪”，豎立在海底。以后的調(diào)查，又在各大洋的洋中脊分別發(fā)現(xiàn)了不同類型的“黑煙囪”。其中。2007年首次在西南印度洋中脊發(fā)現(xiàn)海底“黑煙囪”的。是我國的“大洋一號”科學(xué)考察船。原來，在地球的深海海底，沿著地球深部的“窗口”，有著另一個(gè)奇特的世界。當(dāng)海水沿著裂縫，滲入由巖漿凝固而成的玄武巖層時(shí)被再次加熱，產(chǎn)生大量含有有毒金屬物質(zhì)的硫化氫，在地球內(nèi)部的高溫高壓作用下，在巖層中形成長達(dá)20米的通道，并從通道口釋放出混有復(fù)雜物質(zhì)的濃濃“黑煙”。

人們曾經(jīng)認(rèn)為，這樣的環(huán)境過于酸化，不可能存在任何生物。但美國海洋學(xué)家卻驚奇地發(fā)現(xiàn)，在“黑煙囪”的周圍，生活著一群以硫細(xì)菌為基礎(chǔ)、以管狀蠕蟲為代表的興旺發(fā)達(dá)的生物群落，其中包括蛤類、蝦、失去眼睛的蟹等等。它們生活在一個(gè)高溫、高壓、缺氧、偏酸和從來沒有陽光的環(huán)境中。它們依靠地球內(nèi)部的能量即地?zé)岬闹С?，通過化學(xué)合成作用生產(chǎn)有機(jī)質(zhì)，構(gòu)成“黑暗食物鏈”。具體地說，就是首先由硫細(xì)菌利用熱泉噴出的硫化物獲得能量，去還原二氧化碳而制造有機(jī)物，然后其他動物以這些細(xì)菌為食物而維持生活?！昂跓焽琛币惶炜梢蚤L30厘米，但長得快，倒得也快。有趣的是，熱液生物也生長神速，那里的蛤類有一尺大，管狀蠕蟲可以有3米長。對于它們，人類完全缺乏了解。

生命樂園

深?！昂跓焽琛奔捌渖锶旱陌l(fā)現(xiàn)，為生命起源的研究開拓了新途徑。1871年，達(dá)爾文曾經(jīng)猜測，形成生命的物質(zhì)會在一個(gè)溫暖的小池塘中慢慢形成，但一直未能給予證實(shí)，而海底熱液區(qū)的發(fā)現(xiàn)則為它帶來了希望。因?yàn)槟抢锏臏囟忍荻确浅４?，剛噴出的熱液?00℃，而周圍海底的水溫是2℃～4℃；那里的溶液酸堿程度和氧化還原點(diǎn)也有極大的梯度；而這樣的環(huán)境條件是最容易形成和進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的，更何況“黑煙囪”上有著各種各樣的物質(zhì)。因此。目前大多數(shù)科學(xué)家相信，生命很可能起源于海底的熱液口。美國生物學(xué)家在那里采集到了一種被稱為“產(chǎn)烷生物”的微生物，它們制造甲烷，依靠巖層通道釋放的氫生存。這是否意味著某種生命物質(zhì)在地球釋放氣體的過程中產(chǎn)生出來了?這些微生物向人們展示了地球原始生命的生存方式。但地球最早的居民就是這些“產(chǎn)烷生物”嗎?這一切還有待于證實(shí)。

更有趣的是，科學(xué)家在大西洋深海熱液口發(fā)現(xiàn)，有一種蝦雖然沒有眼睛，但背上卻有一條感光區(qū)，對藍(lán)綠光極為敏感。在黑暗的大洋深處，為什么要感光?難道深海中有光嗎?為了探明這點(diǎn)，他們在2000米深的海底曾關(guān)閉深潛器燈光5分鐘，結(jié)果，在熱液口拍攝到了光。這是一種物理現(xiàn)象，當(dāng)噴出的熱液溫度很高時(shí)可以發(fā)出光來。而這種光顯然被最早的某一種生物利用了。而這種生物的優(yōu)越性就顯示出來了。把生物的演化往前推進(jìn)了。這意味著不僅生命，而且連光合作用也有可能起源于深海。

但是，生命起源于海底熱液口的觀點(diǎn)。還是遭到了部分化學(xué)家質(zhì)疑。他們認(rèn)為，組成原始單細(xì)胞的生物分子，例如脫氧核糖核酸即DNA、蛋白質(zhì)等，是不可能在產(chǎn)生黑煙、又酸又熱的物質(zhì)里合成的。因?yàn)橐坏┥锓肿釉?50攝氏度的高溫中開始相互作用，其活性會大大降低。顯然，人類離揭開生命起源這一亙古之謎，還有一段艱難的科學(xué)歷程。

但可以肯定的是，在我們目前已知的宇宙中，也許我們居住的這顆藍(lán)色的星球，是生命的唯一的樂園，因此請保護(hù)我們的地球，珍惜地球上的生命。