生命化学

浅论生命与化学

生命是生物体所表现的种种现象的一种抽象的概念。从古至今，对探寻生命本质的探索从来没有停止过。古时，人们便以五行、阴阳划分世间万物，以精气神囊括生命最重要的部分。现如今，化学、物理、生物的发展突飞猛进，曾经困扰人们的许多谜题都清晰地展现在了我们眼前。

早在物理学的微观粒子和化学的元素概念被提出的时候，人们便有了一个很合理又无法证实的假说：生命是由元素构成的。这个假说看上去无比正确，因为生命的各种元素都来源于这个世界，世界是由元素构成的，生命理应也由元素构成。但这个假说就如同曾经的相对论，人们公认为正确的，却无法被证明。因为有一点一直无法突破：为什么一群“死气沉沉”的元素堆到了一起，就有了生命？可以生长、繁殖、代谢、应激、进化、运动、行为，甚至于，有了“意识”和“思想”？直到现在。

2010年5月20日，美国科学家向世界宣布，首例人造细胞正式被制造成功。该细胞从DNA、蛋白、脂质，所有的一切都来自于实验室的制造。这次实验的成功终于打破了持续了数百年的僵局，第一次证实了简单的化学物质通过某种“玄奥”的组合，可以“制造”出生命！化学与生命的联系，从来没有这样的密不可分。

其实，化学与生命从一开始就紧紧相连。让我们将时光追溯到地球刚刚诞生的那个年代。“混乱”是这个时代的主题。喷涌的岩浆、沸腾的海水、剧毒的空气，所有的一切都向我们证明了这个时代中绝不应该有生命出现，除非发生奇迹。而事实上，生命的出现，就是奇迹。

现在我们知道，从某种角度讲，生命其实就是各种化合物的堆砌（当然这是极度简化的说法）。科学家通过研究化石的组成发现原始地球的条件确实相当的恶劣，一氧化碳，二氧化碳，甲烷，氮气。没有有机物和氧气。生命的奇迹就是从这些简单而毫无美感的化合物中诞生的。著名的米勒实验向我们揭示了其中的奥秘。雷电、简单的C、N化合物的叠加产生了生命的基础：氨基酸、核酸、糖。世界就是这么奇妙。

这期间或许经历了数万年，亦或是数亿年，至今已无法考证。但生命的种子就是从这个时候开始萌发的。64亿年之后的今天，人们终于重复了那足以划分

时代的两个瞬间：无机物产生有机物（尿素），有机物产生生命（人造细胞）。

关于单体如何成为多聚体，多聚体又如何成为单细胞动物，单细胞动物又如何进化为多细胞动物，这中间有很多很多地假说，无法被证明。但是今天我们终于知道，从某种意义上讲，生命就是化学。

生命是由化学元素构成的，以核苷酸、氨基酸、单糖为基本的构成单位，以核酸、蛋白质、多糖为功能的执行工具。在细胞中，即使是在不具备细胞结构的病毒当中，都无时无刻不在进行着化学反应。生命在于运动，这句话指出了生命最重要的一个特点。化学反应其实就是分子的运动，化合物的运动，在各种各样的化合物的碰撞、分裂、组合中释放能量、储存能量，完成新陈代谢，进行各种生命活动。这也正是那些无生命的物质无法做到的。

核酸作为遗传信息的载体在生命演化的过程当中担任了不可替换的责任。简单的三联密码子，64种不同的排列，构建了我们这个多姿多彩的生物世界。人类的遗传图谱早在数年前便已经完成。人们终于有机会从最本质的层次去探索生命的奥秘。如今只需要两天的时间，十数万的价格便可以将一个人的遗传信息全部读取出来。理论上而言，这无数行由AGCT四个字母构成的密码中，包含了一个生命的全部，丝毫不落。甚至于有的科学家提出将对世界作出巨大贡献的人的遗传信息保存起来，在科技高度发达的未来，根据这些遗传信息将他们再一次复制出来，给予他们新生，让他们为这个世界作出更加巨大的贡献。

听上去有些天方夜谭，但这在理论上而言完全可行。如今，基因组的研究成为了生命科学的大热点。重组DNA成为了新物种培育的重要手段。基因克隆是分子生物学上极为重要的一种手段。克隆动物已经不再是什么技术性的难题，就技术方面而言，克隆人已经完全可行。抛开生命伦理不谈。人造细胞让我们看到了人造生命的可能性，以完整的人类遗传信息作为基础，让死去的人获得重生，现在还有很多技术性的难题，但是在充满无限可能的未来，这样一个已经看到无限希望的目标，是终将实现的。

可以说遗传信息是生命最重要的一部分，即使是没有细胞结构的病毒，也无法舍去DNA，因为至少在地球上，没有核酸，就没有生命。

蛋白质是另一种生物大分子，如果说核酸是生命的根本，蛋白石就是生命存在所必须依靠的工具。在化学中，构象是一个非常奇妙的东西，分子就好像一个

个的积木一样，都有着自己特定的形状。由小的单体组成的生物大分子就像是由一个个小的积木搭起来的巨大玩偶，执行特定的功能。蛋白质就是如此。20种氨基酸构成了人体中绝大部分的蛋白质，简单、美观、精确。有人说：即使是一个最简单的细胞也比世界上最复杂的电脑要复杂的多。这句话没有错。简简单单的氨基酸组成了蛋白质，而这些蛋白质在没有指令的情况下，自发地、准确地找到了自己的岗位，对外界的刺激做出了正确的反应。在一个细胞中，每时每刻都在发生着无数的化学反应，令人吃惊的是，这些反应该影响的时候能够对细胞的其他部位或者是细胞外界产生影响，当不该产生影响时，又像乖宝宝一样自己玩自己的，与其他地方互不干扰。整个机体准确而高效，即使出现了错误也能够即时纠正过来。蛋白质的重要可以说是无可替代。

相比较而言，多糖的作用没有前两个生物大分子那么光彩夺目。它最终要的一个作用就是为生命提供能量，尤其是多细胞生物。一台好的机器没有能量也只是一堆废铁。生命如果没有能量的不断供应，最终只能化为毫无生机的残骸。多糖其实就是多羟基醛或者多羟基酮。在生命体中能够起到醛、酮的作用。糖类通过糖酵解，三羧酸循环，磷酸戊糖途径形成各种中间体和CO2，为生命体提供能量或者参与到其他化学反应中去。同时也在机体中形成各种附加结构以辅助蛋白质完成其自身功能。虽然不起眼，却必不可少。

生物大分子中可能最不受人待见的就是脂质了。脂质就是脂肪。不论男女，对这个油腻又累赘的东西都不喜欢，恨不得全身上下每一块地方有才好。这种想法可以理解，但是确实不正确的。脂质最重要的一个作用就是贮存能量。虽然说，肥肉太多，确实影响美观，但是，有利于在恶劣条件下生存，这是亿万年来，生命的本能。我们只有消耗了大量糖分之后，才会开始使用脂肪作为能量的来源。这也是为什么减肥很困难的原因。只有长时间持续不断的运动才能够保证脂肪的大量消耗。

脂肪中的能量比糖类要多得多，这也是为什么冬眠的动物都很肥的原因，它们需要足够多的脂肪作为能量，以维持其漫漫寒冬中的生命活动。

生命也不仅仅是化学。生命无时无刻不在运动，而非生命的物质则不会。简单的化学物质必须达到某个特定的条件才会触发它的反应，而生命中的化学反应永不停息，停息便是死亡。