生命起源的探索

生命起源的探索

撰文/王谷岩

生命是地球上最奇妙、最富魅力的自然现象。然而，地球在形成之后的近10亿年中，却是一个荒芜的无生命世界。直到距今约36亿年前，似乎才有了简单的蓝藻类微生物。①那么，地球上最初的生命是何时、何地又是如何诞生的呢？这就是科学家们关注的生命起源的问题。

生命起源是当今科学界的重大课题，然而我们对其依旧缺乏了解。从近年“生命起源国际大会”提出的论文来看，当代关于生命起源的假说可归结为两大类：一类是“宇宙胚种说”，另一类是“化学进化说”。②

宇宙胚种说认为，地球上最初的生命来自地球以外的宇宙空间，之后才在地球上发展起来。赞成此种学说的人提出，“造成化学反应并导致生命产生的有机物，是那些与地球碰撞的彗星带来的”，进而成为原始地球上的“生命胚胎”。尽管诸如此类的观点尚需进一步证明，但通过对陨石、星际尘云、彗星以及其他行星上的有机分子的探查与比较，都将为地球上生命物质起源的研究提供更多的资料。

化学进化学说主张生命起源于原始地球条件下从无机到有机、由简单到复杂的一系列化学进化过程。核酸和蛋白质等生物分子是生命的物质基础，生命的起源关键在于这些生命物质的起源。因此，生命起源问题首先是原始有机物的起源与早期演变，先是化学进化造就了一类化学物质，进而由这些化学物质组成了氨基酸、糖等通用的“结构单元”，最终出现的核酸和蛋白质等生命物质就来自这些“结构单元”的组合。

1922年，苏联生物化学家奥巴林提出了一种假说：认为原始地球上的某些无机物，在闪电和太阳的能量作用下，变成了第一批有机分子。③1953年，美国化学家米勒借助“放电实验”佐证了奥巴林假说。他模拟原始地球上的大气成分，用氢、甲烷、氨和水蒸气等，通过加热和火花放电，合成出了有机分子氨基酸。继米勒之后，在许多通过模拟原始地球条件的实验中，陆续合成出了组成生命体的其他一些重要生物分子。

化学进化说认为，生命的化学进化过程包括4个阶段：从无机小分子生成有机小分子，从有机小分子形成有机大分子，从有机大分子组成能自我维持稳定和发展的多分子体系，最终从多分子体系演变为原始生命形态。

细胞起源具有原始新陈代谢和自我繁殖能力的原始生命的诞生，标志着生命起源化学进化阶段的结束、生物进化阶段的开始。生命活动的基础是一系列化学变化，而这些化学变化都是在酶的催化下完成的。原始生命是自催化的，要发展成酶催化需要一定的物质基础，也需要一定的形态结构。细胞就是生命体具备包括酶催化和DNA复制完整功能的基本结构单位和功能单位。原始生命先是非细胞形态，而后不断演变和发展成为细胞形态，这是一次生物进化飞跃，这一过程就是生命起源中的重要一环—细胞起源。

研究生命起源的意义是要弄清几十亿年前生命诞生的历史，然而其意义远不止于追根溯源，还在于可由此了解生命与环境、整体与部分、结构与功能、微观与宏观、个体发育与系统发育之间的辩证关系，可以进一步阐明遗传变异、生长分化、复制繁殖、新陈代谢和调节控制等生命活动的机制，从而认识和阐明生命的本质。

虽然，生命起源和细胞起源问题的研究是在试图重建一个遥远的历史过程，有别于大多数其他研究领域，完整的起源过程不可能在实验室里得以重复。但是，它是可以分阶段、

一步一步地在实验室中去模拟、去检验的。因此，研究起源问题，一方面要到大自然中去寻找答案；另一方面，也是更重要的，是在实验室进行各个演变阶段的模拟研究，同时开展人工合成生命物质（DNA、RNA和蛋白质等）、人工合成细胞的研究。

“生命起源”的秘密还有待我们去深入探寻。

1.请分别概述“宇宙胚种说”和“化学进化说”的主要内容。

2.结合具体语境，说说“生命的起源关键在于这些生命物质的起源”的意思。

3.下列材料能否直接成为证明“化学进化说”的事例？并简要说明理由。

19世纪初（1809年）的拉马克是法国著名的植物学家、动物学家、进化论者。他认为：生物是变的、进化的，进化取渐进的方式；进化的原因除环境改变和杂交外，对较高等动物来说更重要的是用进废退和获得性状的遗传；进化的动力和方向，是生物天生具有的向上发展的内在趋向，使它们由简单到复杂、由低等到高等；而最原始生物则源于自然发生。

4.在作者看来，研究生命起源有何意义？在生命起源的研究中可采用什么方式？

5.从文中画线句中任选一句，试从说明方法的角度说明其作用。

答案：

1.宇宙胚种说认为，地球上最初的生命来自于地球以外的宇宙空间，之后才在地球上发展起来。化学进化学说主张生命起源于原始地球条件下从无机到有机、由简单到复杂的一系列化学进化过程。

2.这句话说明了核酸和蛋白质等生物分子的起源，对生命的起源起着重要的作用。要弄清楚生命的起源问题，首先要弄清楚上述生物分子的起源问题。

3.不能。因为这个事例虽能说明生物是进化的，但不能说明生命起源是经过一系列的化学进化过程的。

4.意义：弄清几十亿年前生命诞生的历史；了解生命与环境、整体与部分、结构与功能、宏观与微观、个体发育与系统发育之间的辩证关系；可以进一步阐明遗传变异等生命活动的机制，从而认识和阐明生命的本质。方式：一方面要到大自然中去寻找答案；另一方面，也是更重要的，是在实验室进行各个演化阶段的模拟研究。

5.示例：①句采用列数字的说明方法，准确说明地球在形成之初是一个无生命的世界，后来才有生物。②句采用了分类说明的方法，一目了然地点出了在生命起源假说问题上存在的两种学说。③句采用举例子的说明方法，有力地证明了化学进化论的主张。