显科学认为,“生命是蛋白质的存在形式”.我们知道,氨基酸是构成蛋白质的基础。而构成氨基酸的碳、氢、氧、氮四大元素,在宇宙空间普遍存在。试做如下推测:
(1)大爆炸产生碳、氢、氧、氮诸元素,同时也把这些元素合成为氨基酸等生命前物质。主要依据:
①本世纪50年代,美国年轻的科学家米勒在实验室里用氨、甲烷、氢、水合成了人工氨基酸。德国科学家格罗茨和维生霍夫用紫外线照射这些物质,也能得到氨基酸。
②前苏联学者模拟实验发现氨基酸等生命有机物,可以产生于火山的喷发。
③法国科学家斯文·奥托利和居伊·贝特朗认为,雷电、火山产生的能量为分子的形成提供了必要的条件。如水汽和甲烷组合成甲醛,氨和甲烷混合一起,形成氨基酸,在这些物质的基础上,氨基酸、糖类等有生命的分子先后出现。
④美国科学家认为,一颗爆炸中的恒星,会产生很多热辐射物质。这些热辐射物质在彗星上可能产生少量蛋白质微粒,甚至原始生命。
以上4例充分说明:氨基酸等生命物质,可在实验室合成,亦可在火山喷发、雷电中合成。
能否说明:可在恒星爆炸时产生,亦可在大爆炸时产生?
(2)大爆炸产生的氨基酸等生命前物质,在宇宙尘云中演化为原始生命。
如前所说,假如地球(包括其他行星)和恒星不可能孕育生命,那么含钼丰富和具有氨基酸向左转的宇宙尘埃,也许是孕育原始生命的最适宜的“温床”.
①宇宙尘埃往往存在百亿年,可为生命演化提供足够的时间。
②宇宙尘埃的直径往往是数十万光年,可为生命演化提供足够的空间和资源。
③天文学家梅奥·格林伯格说,在冷却的恒星上喷射出来的宇宙尘粒子,在尘埃中获得冰、甲烷和氨作为色层,经过数十亿年的时间,在恒星放射出来的热量和辐射作用下,把色层中的分子变为复杂的有机物。假如我们承认格林伯格的说法,那么试问:大爆炸后,在冷却中喷射出来的宇宙尘粒子,在同样的环境和条件下,能否变为复杂的有机物?
④射电天文学家近年已经判明,星空中存在50多种化学物质,其中起码有45种具有生命意义。
正如庞拉勃·路马博士所说:“整个宇宙,都在力图制造生命”.我们认为,“生命源于宇宙”,也许可作为博士所言的注释。
(3)地球是蛋白质生命的亿万个摇篮之一。
原始生命在宇宙尘埃中孕育成熟之后,正如天降论所说,通过陨石、彗星载体而降落到地球表面。
它们在地球上是怎样生存和发展的呢?概括地说,地球的自然环境比较适宜,因此成为生命的摇篮。
如果另一些宇宙生命通过某种媒介而降落到太阳系以外的和地球有着类似自然环境的某个行星表面,它们也可能会在这个行星上赢得生存和发展,这颗行星也可能成为它们的摇篮。而据科学家推测,就银河系中具备如“地球型”生命圈的行星就有13亿个。
(4)大爆炸创造非蛋白质生命。
大爆炸创造碳生命前物质,同时亦创造硅生命前物质。
①硅元素和碳元素一样,在宇宙空间普遍存在,而且硅和碳是同族元素,有许多相似的性质。大爆炸能创造碳生命前物质,为什么不能创造硅生命前物质?
②有人认为,如果没有碳,或许也会发展出以硅族分子链为主体的生命物质。事实胜于雄辩,据现代科学的研究和发现,在高温下,硅也可以成为生命的化学基础。
③有人认为,地球生命之所以是碳生命,是因为地球的自然环境只适宜于碳生命而不适宜于硅生命的生存和发展,其实并不尽然。例如:
罗马尼亚的科研人员最近在一个岩穴中发现了迄今为止人类尚未知晓的27个新的生物物种。
这些生物不是从氧气中吸收能量,而是从硫和甲烷中吸收能量。
试问:这些生物到底是碳生命还是硅生命?如是碳生命,为什么不具碳生命的特性?若是硅生命,又是怎样起源、生存、发展的?
④从几万案例分析,地球人时常看到“像火一样发光的飞碟”和“自身像火一样发光”的飞碟乘员。硅是耐高温的,可以想象,以硅元素为主体的生命形式,也许就是以硅化学为基础的生命体。
生命到底是怎样起源的?宇宙生命论对生命起源的看法还缺乏相当的实验证明。我们相信,随着现代科学的发展,揭开生命起源之谜,大概也为时不远了。
无论是生源论,还是宇宙胚种论,实质上都没有回答最早的生命(包括胚种)是怎样产生的。核酸、蛋白质等生物大分子是构成生命物质基础,生命的起源问题的核心实际上是这些生命物质的起源。顺着这个思路,自20世纪20年代以来不少学者提出了各种“化学进化说”.最早主张此说的是苏联学者A··奥帕林(1894-1980)。奥氏于1922年提出此说,于1936年发表世界上第一部较全面阐述生命起源问题的专着《地球上生命的起源》。他认为地球上的生命是由非生命物质经过长期的化学演化的过程形成的,这个化学演化的过程大致经历三个子过程:首先,由非生命物质生成简单有机物质(即生物小分子);接着,由简单有机物质生成复杂有机物质(即生物大分子),并在原始海洋中汇聚成为多分子体系的“团聚体”;第三,“团聚体”
经过长时间的演变,演化成为最原始的生命。奥帕林的“化学进化说论”,为愈来愈多的实验所证明,也为绝大多数的科学家所接受,并有新的发展。例如,1929年英国生物学家J·B·S·霍尔丹(1892-1964)、以后美国生物化学家S·W·福克斯(1912-)和日本学者赤崛四郎(1900-)、1996年中国学者赵玉芬(1948-)等,先后提出了类似学说,都极大地促进了“化学进化说”的发展。
三、生命的诞生
1.恩格斯的洞察远见
自生论和宇宙胚种论被否定以后,生命起源的探索在风沙弥漫的道路上迷失了方向。
许多人非常失望地放弃了进一步的探索,因为他们担心,即使耗尽毕生精力,恐怕也找不到任何结果。这使宗教的信徒们欣喜若狂。他们说,这一切都有力地证明了,生命只能是上帝创造的。
在这迷雾重重的时候,伟大的无产阶级革命导师恩格斯以他敏锐的洞察力、科学的思辨和正确的唯物主义世界观做基础,为生命起源的探索指出了前进的方向。他预言说:“生命是整个自然界的结果。”(见《自然辩证法》)“生命起源必然是通过化学的途径实现的。
”(见《反杜林论》)恩格斯关于生命起源的伟大预见不是凭空产生的,而是扎根在坚实的科学基础之上。因为当时自然科学的发展已经证明,自然界的一切物质都处在永恒的发展过程之中,没有“从来如此”和“一成不变”的东西。已使当时大多数科学家所信服的康德和拉普拉斯的星云说指出,地球,甚至太阳都是逐渐生成的。稍后不久震惊科学界的细胞学说和达尔文的进化论又告诉人们,形形色色的生物,包括人类在内,都是从单细胞生物逐渐进化来的。与恩格斯同时代的一些科学家也提出过一些关于生命起源问题的深刻见解。恩格斯正是从这些科学新发现和新见解中获取了丰富的思想营养,经过提炼和升华,形成了自己精辟独到的预见。
恩格斯的伟大预见像明灯照亮了生命起源的探索之路。这个预见被大约100年后的科学实验所证实。
2.化学进化论的提出
恩格斯在1878年发表的《反杜林论》中鲜明地提出了自己的观点。但他于1895年逝世,没有来得及看到自己的预言被证实。而现代科学已完全证实了恩格斯的伟大预见,人们清楚地认识到生命既不能从无生命的物质中突然发生,也不是只能从有生命的物质中原样照搬;既不是从地球以外的宇宙中飞来的,也不是地球一出现时就存在的。实际上,生命是在地球上,通过自然界物质的运动变化,从简单的无机物,逐步形成复杂的有机物;又从复杂的有机物中,逐渐出现了能与外界进行物质和能量交换的“活”的物质,这就是最初的生命。
根据测定和计算,地球已有46亿年的历史。而通过化石挖掘发现,地球上最早的生命形迹大约出现在32亿年前。也就是说,从地球诞生到32亿年前的大约14亿年时间内,地球上是没有生命的。但这并不意味着那时的地球是一个死气沉沉的世界。相反,地球上的各种物质在地球形成初期,由于一切都不稳定,所以活动非常剧烈。地震、火山爆发等频频出现;大气的成分也在不断变化。最初的地球表面连水都没有,江河湖海是后来慢慢形成的。正是这些剧烈的变化,使物质从简单变得复杂,为后来高级生命物质的出现打下了基础。也就是说,在生命出现以前,物质一直在进行着从低级向高级的发展变化,这个过程就称为生命出现前的“化学进化”.
化学进化的具体过程又是怎样的呢?
科学家们推断,地球诞生之初是一个炽热的火球。地球上的一切元素都呈现为气体状态。那时候的地球上绝不可能有生命存在。随着地球温度慢慢降低,在地球中心逐渐形成固体的行星胚胎,外层则是地球的第一代大气。对第一代大气人们所知不多,但它的主要成分是氢和氦这一点为科学界所公认。不过第一代大气寿命不长,只存在了几千万年,就在威力巨大的太阳风扫荡下,挣脱地球的引力,遨游太空去了。
其后,由于地球形成过程中内部剧烈的变化,火山活动频繁。地球内部物质分解产生的大量气体,随火山喷发而冲破地壳,逐渐形成第二代大气。第二代大气称为原始大气。原始大气的成分众说不一,但比较多的人认为主要是甲烷(C4)、氨(N3)、水蒸气(2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、硫化氢(2S)、等等。它与现在大气成分完全不同,不是以游离氧、氮的分子状态出现,而是以化合物的形式存在。这些化合物的名声在今天人类的眼中可不太好,它们能使生命窒息,或使生命中毒,因此它们是一堆死物。但这些死物却是地球上产生生命物质的最原始的材料。
原始大气的各种成分,在宇宙射线、地球上的放射性物质、太阳紫外线、雷电闪光等自然界能量作用下,逐渐从无机物的小分子合成为氨基酸、嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖、卟啉等有机物小分子。这是化学进化的第一个阶段。实际上,在有机物小分子开始出现的时期,它们的生成速度很慢,数量也很少。不过自然界物质总数量巨大,形成各种新分子的机会总是有的,加上亿万年漫长时间的积累,地球上的有机物小分子就越来越丰富了。
在原始大气中,水蒸气是一个重要的成员。不过开始时,它是以热腾腾的蒸气形式存在于地表之上,并没有形成河流和海洋。随着地球温度的降低,水蒸气逐渐凝结成水,而大气中的有机物小分子就随水流到原始的海洋中。原始海洋中的有机物越来越丰富。而那时生命还没有出现,能够分解有机物的微生物还不存在,所以不会有发霉变质的可能。整个原始海洋就像一锅营养丰富而又温热清洁的“有机汤”,它的存在为进一步的化学进化创造了有利的条件。
在原始海洋中的有机物小分子氨基酸、核苷酸等,在长期的相互作用中,通过缩合、聚合等作用,许多小分子连在一起形成了大分子,这些大分子就是原始的蛋白质分子和核酸分子。
从有机物小分子逐步形成有机物高分子的演化发展过程就是化学进化的第二个阶段。