登陆注册
2386200000010

第10章 生命的起源:事实与困惑(5)

1824年的春天,在瑞典首都斯德哥尔摩的一间化学实验室里,发生了一件惊天动地的事情。一位当时并不出名的24岁德国青年化学家维勒在研究”氰作用于氨水“时,破天荒地得到了一种有机物,这就是在此之前只能从植物中提取的菟帷828年,他又用人工方法合成了另一种有机物,这就是人们每天排出的尿液中所含的尿素。他因此而成为第一个用无机物通过化学方法人工合成有机物的人。在此之前,人们是把自然界的物质分成毫不相干的两大类--无机物和有机物。而且大多数科学家都认为,无机物来源于空气、海洋、矿物和土壤,它们是简单的、无生命的物质,人们能够合成它。而有机物则只能从动植物等有生命的活体中提取,是无法用人工方法合成的。维勒的发现动摇了这个传统的观念,打破了无机和有机两大类物质间的界限。

到了20世纪50年代,蛋白体的两个主要角色--蛋白质和核酸的结构都已经被科学家们所认识。生命物质不再使人感到神秘。既然人们已经了解了生命物质的内在结构,又大概地分析出了从无机物到生命物质发展的基本过程,于是人们就想模拟生命形成过程中各种可能的情况。1953年,美国尤里实验室的研究生米勒,在他的导师指导下,做了一个很有意义的实验。他在密闭的容器中,装进了模拟原始大气成分的气体,如甲烷、氢、水蒸气、氨气等。然后进行反复多次的火花放电,并用模拟太阳紫外线进行强烈的照射。一个星期后,在产生的溶液中发现了多种氨基酸。这一成功的试验有力地证实了”自然界的有机物是由无机物转化而成的“这一推断的科学性。

科学家们还做了其他许多试验,包括模拟火山爆发环境的试验来探求生命之源。同时,科学家们还希望用人工方法依照物质的内在结构,来合成生命物质。在这方面,最初的实验是从人工合成胰岛素开始的。因为胰岛素是形形色色蛋白质中的一种,但它的分子”个头儿“小,结构相对来说简单一些,是由51个氨基酸组成的。在这项科学竞赛中,中国夺得了”世界冠军“.提起这一段历史,的确令中国人感到自豪。当时欧洲、美洲许多发达国家的科研机构都在进行这方面的研究,谁都想获得世界上”第一个“人工合成胰岛素的”桂冠“.然而胰岛素的复杂结构使研究工作困难重重。英国《自然》杂志甚至灰心丧气地宣称:”人工合成胰岛素在相当长的时间内未必会实现。“但是中国科学家不畏艰难,从1959年春天开始,到1965年9月17日,经过6年零9个月艰苦的攻关,终于获得了第一批用人工方法合成的结晶牛胰岛素。用各种方法都证明了,这些人工合成的牛胰岛素与从牛身上提取的天然牛胰岛素具有完全相同的功能和特性。中国科学家们取得的这项科研成果不仅为祖国争得了荣誉,还又一次证明了生命是从无生命的物质中,经过演变、进化发展而来的,它为推进生物学的发展做出了巨大贡献。

如果说,尿素的合成是一个创举,突破了无机物和有机物的界限,开创了人工合成有机物的新时期,那么,胰岛素的合成是一个更伟大的创举,它突破了一般有机物和生物高分子的界限,开创了人工合成蛋白质的新时代。

人工合成核酸的工作开始得比较晚,因为取得核酸的结晶比较困难,对核酸结构的了解也比较迟,1965年才有人首次确定了一种可溶性核糖核酸(即酵母丙氨酸转移RNA)的一级结构。

直到1970年,美籍印度科学家柯拉那等人,才经过5年多的努力,合成了一种由77对核苷酸片段组成的核酸,人们称它为”人工基因“.我国的科学工作者也在1981年用人工方法合成了一种核糖核酸(酵母丙氨酸转运核糖核酸),这是我国在探索生命起源问题上的又一重大成就。

蛋白质和核酸的种类繁多,成分和结构也十分复杂,要看懂它们的结构图就如同要读懂一本艰深莫测的”天书“,所以人工合成蛋白质和核酸的工作十分艰巨。到现在,人们所能够合成的,仅仅是它们中的一些”小个子“,而且为数稀少。但人工合成蛋白质和核酸的时代毕竟已经到来。总有一天,人们会用人工制造的蛋白质和核酸,把生命”制造“出来。现在已经有人在为此而努力。人工合成生命的日子已经越来越近了。

4.人工合成的生命人工合成

生命是一项十分艰难的工作,因为在大自然物质的实际发展过程中,生命的出现经历了几十亿年漫长的历程。人们想在短期内重现这一漫长的过程,谈何容易。人们付出巨大的代价来研究它,是为了弄清生命起源的真实原因,也为了能更好地掌握和利用自然界的资源。

在自然界,有了蛋白质和核酸以后,是怎样进一步形成有生命的蛋白体呢目前还没有一致的看法,但已有各种不同的学说。苏联的学者奥巴林曾提出过著名的”团聚体“学说。他通过实验,用天然的蛋白质、核酸、多肽和多核苷酸溶液在一定温度和酸度条件下,分离出了团聚体。这种团聚体有新陈代谢现象,会生长、繁殖。据此,奥巴林认为”团聚体“就是生命最早期的形态。然而生命的复杂性使人们不能简单地对此表示肯定或否定。

但有一点人们似乎都表示同意,那就是最原始的生命是非细胞形态的,它们自己不会制造有机物,加上原始大气中又没有多少氧气,所以它们过着”吃现成饭“和不需要呼吸的生活。

那时,自然界自然形成的有机物十分丰富,而有生命的”居民“却极为稀少,所以原始生命不愁吃,不愁喝,随意生长,大量繁殖。但是越来越多的多分子体系大量消耗吞噬现成的有机小分子,使可食用的有机小分子物质减少,多分子体系之间开始了生存竞争,这促使原始生命自身在斗争中完善和发展。经过长期的演化,原始生命内部结构逐渐复杂化,开始形成细胞膜。这一层保护膜,有效地控制了物质的进出,让养料进入,废物排出,这时原始生命就转化为原始细胞。细胞的出现使生命进入了更高一级的发展阶段,奠定了生命存在的基本形态。我们现在看到的生物体都是以细胞形态存在的。即使是非细胞形态的病毒,也必须是在侵入细胞后才能繁殖。细胞是生命的结构单元、功能单元和生殖单元。但细胞并不是生命一出现时就存在的,而是生命发展到一定阶段时的产物;反过来,它又极大地保护和推动了生命的发展。细胞的出现,是生命发展史上重要的里程碑。

原始地球上没有游离氧(O2),大气圈中也没有臭氧层(O3)。太阳的紫外线能长驱直入,照射到地球表面。这种条件有利于生命前的化学进化,有利于有机物的积累,有利于生命的出现。但生命出现以后,强烈的紫外线会杀伤生命。另外,生命个体的大量繁殖使可食用的有机物迅速减少,甚至濒于耗尽。这些不利条件都使生命的发展受到限制和威胁。

但生命的发展具有无比强大的力量,从厌氧的生物中发展出了一支含有叶绿素的蓝藻,它们会利用光能进行光合作用,把二氧化碳和水这样简单的无机物轻而易举地直接合成为有机物。这样,生命发展需要的”粮食“问题就得到了解决。光合作用的产物之一氧气还使大气层中的氧气逐渐增多,并在高空形成臭氧层。有臭氧层作为屏障,阻止了紫外线的强烈辐射,保护了生命。而且大量的氧气使生物从厌氧的习性逐渐改变为喜氧的习性,提高了生物能量代谢的效率,因为生物从有氧氧化获得的能量比从无氧酵解获得的能量要大得多。

能够通过光合作用,自己制造”食物“的生物称为自养生物。它们把水、二氧化碳和氨盐合成糖和蛋白质等各种有机物。另一些生物则要靠吃自养生物为生,称为异养生物。异养生物又反过来把吃进去的有机物分解成水、二氧化碳和氨盐等简单物质。从此,生物界出现了自养和异养、合成和分解的对立统一的矛盾运动过程,使生物界形成了一个完整的生态系统,为以后的生物大发展开辟了道路。

目前,攻克”生命起源“科学堡垒的战斗还在继续进行。加入战斗的有生物兵、化学兵、物理兵、天文兵、地质兵、……,称得上是大兵团作战。各兵种不仅使出了各自的”绝招“,还用上了各种这个科学堡垒是十分坚固、很难攻破的。因为它研究的是几十亿年前发生的事情,当时地球的环境条件与现在完全不同,而且生命是物质发展到相当高级的阶段时才产生的,经历了十几亿年的时间。人类从出现到现在不过300万年,对周围世界的认识还很肤浅,认识这样深刻而复杂的问题还需要花费很大的力气。所以,对生命起源的研究虽然取得了一些成就和进展,但距离真正解开这个谜,还有很长的路要走。

同类推荐
  • UFO档案

    UFO档案

    他们来自何方,他们目的何在,他们到底是谁,这些神秘莫测的访客总是不期而至,与人类共同分享着天空。回顾历史,我们惊讶地发现――UFO一直与我们同在。早在人类历史上有文字记载之时,就有过对不明飞行物的描述。UFO――成为人类延续时间最长的谜题之一,它们的出现也许并非偶然,如果说它们是媒介时代的科幻作品,那么,古代的遗迹与文献中又为何频频出现它们的身影。当我们重读人类的文明史,静静地仰望着星空的时候,我们不禁自问我们是宇宙中惟一的生命。还是接受过天外来客的礼物。
  • 必知的武器前沿

    必知的武器前沿

    军事是一个国家和民族强大和稳定的象征,在国家生活中具有举足轻重的作用。国家兴亡,匹夫有责,全面而系统地掌握军事知识,是我们每一个人光荣的责任和义务,也是我们进行国防教育的主要内容。
  • 生机百态的植物世界(新编科技大博览·B卷)

    生机百态的植物世界(新编科技大博览·B卷)

    由于全书内容涵量巨大,我们将其拆为A、B两卷。A卷包括:形形色色的现代武器、精彩绚丽的宇宙时空、日新月异的信息科学、握手太空的航天科技、穿越时空的现代交通、蓬勃发展的现代农业、日益重要的环境科学、抗衡衰亡的现代医学、解读自身的人体科学、走向未来的现代工业,共十卷。B卷包括:玄奥神秘的数学王国、透析万物的物理时空、奇异有趣的动物世界、广袤绮丽的地理、生机百态的植物世界、扑朔迷离的化学宫殿、蔚蓝旖旎的海洋、探索神秘的科学未知,共八卷。
  • 关注明天的阳光(人与环境知识丛书)

    关注明天的阳光(人与环境知识丛书)

    这本《关注明天的阳光》由刘芳主编:现在,人类生活的两个世界——所继承的生物圈和所创造的技术圈——业已失去了平衡,正处于潜在的深刻矛盾中。而人类正好生活在这种矛盾中间,这就是我们所面临的危机。这场危机,较之人类任何时期所遇到的都更具有全球性、突然性、不可避免性和困惑不可知性。人类不禁会问,明天是否依然能够享受给人类带来累累果实的阳光、空气和水?明天是否依然能够在地球的臂弯里生存、生活?
  • 世界100项重大发明

    世界100项重大发明

    没有发明创造,世界就不会发展和前进。本书以通俗的形式,向广大读者介绍了有史以来在推动人类发展和进步中所涌现出的100项最有代表的发明创造,这些发明创造至今仍然在推动人类发展中发挥着巨大的作用。
热门推荐
  • 拽你之手晃到老

    拽你之手晃到老

    执子之手,与子偕老。世界上最浪漫的事,就是和你一起慢慢变老。这是一个女子穿越后出门游玩,玩着玩着跑去赚钱,赚着赚着跑去拉帅哥的故事。===============================================什么,你说我很另类,老是招惹是非,还是个新新人类……其实我和你们一样,长在封建社会,只是出门遇上从二十一世纪末穿越来的小博士,与小博士十多年相处下来,把自己从唐朝小小淑女整成了唐朝预备剩女,出门会帅哥不幸翘掉,这才来了你们世界的。米渺渺:低调是什么?我字典里怎么没这个词。
  • DNF之永无止境

    DNF之永无止境

    DNF中的男格斗家来到异界大陆,一场风起云涌的故事开始了,敬请期待!
  • 做美女的假男友

    做美女的假男友

    我是一个腼腆的男生,就是传说中的宅男,俗称屌丝。有一天独自在烧烤店,一个身材劲爆的美女突然哭着扑进了我的怀里。幸运or厄运从这一天开始。生活不再平静......原贴《正在吃烧烤时突然一漂亮美眉哭着扑进我的怀里》
  • 黄檗山寺志

    黄檗山寺志

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 九剑奇缘

    九剑奇缘

    当懵懂少年在尘世中跌跌撞撞,历史尘封的传说被渐渐打破。当爱与恨的纠葛编制成一团乱麻,神兵的锋利是否能将一切斩断。魔的疯、妖的狂、人的奸、佛的念、还有冥界英灵不甘的怒吼,懵懂少年该何去何从……
  • 宝藏在哪里

    宝藏在哪里

    本丛书共8个分册,分别涉及考古学、海洋学、地震学、气象学、地质学、细菌学、地理学、军事学等学科,知识丰富,涉猎广泛。是一套具有活力、具有创新力的儿童科普读物。从1940年开始,鲁滨逊·克鲁索岛突然变得热闹起来。一批又一批寻宝者带着大量的古代文献资料和现代化的开采工具来到这个小岛,开始在岛上各处日夜不停地挖掘。他们在寻找什么呢?原来,有人根据古代史料发现,二百多年前,英国海盗安逊曾在这个小岛埋藏下846箱黄金和大量的宝藏。世界各地都有类似的关于宝藏的传说。作者在本书中,就是要讲各种有关藏宝和寻宝的故事。
  • 上古帝国

    上古帝国

    上古大陆,中央统治区统治者日渐黑暗,下属几大帝国却又相互猜疑纷争不断,一个上古遗留的姓氏,一位身世神秘的少年,即将承担起排除万难,统一大陆消灭黑暗势力的重任。
  • 太阳与探险家

    太阳与探险家

    这是在人类消失十万年后地球的故事。这是机关人好奇心少年与机关人游戏少女的故事。这是探寻奇妙领域的探险家的故事。这是两位救世主与他们的伙伴对抗魔王的故事。
  • 万古天朝

    万古天朝

    天地有劫,道终有灭。乱道起,众生屠,命如狗。被选中之人,散落三千,沈辰,亿万中最平凡的一个,因一念执着,终不能回头。回首凡尘,史记犹然“崛起于佛道,踏足神轮,通天之使,帝位无疆。”
  • 世界500强企业员工高效工作法(MBook随身读)

    世界500强企业员工高效工作法(MBook随身读)

    《Mobile book随身读:世界500强企业员工高效工作法》带着“如何在最短时间内做最多最好的工作”的疑问,立足于世界500强企业员工成功提高效能的案例,结合理论,详细地介绍世界500强企业员工运用效能定律的成功亮点,使所有职场人士能触类旁通、举一反三,并根据自己的实际工作,从成功的经验中不断总结创新,有所收获。