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第8章 生命的起源:事实与困惑(3)

宇宙胚种论又称天降论认为,地球上的生命是”从天而降“的,具体地说,是通过陨石、彗星载体而降落到地球上的,并认为宇宙空间普遍存在着生命物质。例如:科学家们在默切逊陨石中鉴定出19种来自地外空间的氨基酸。1868年,德国学者李比希(1803-1873)首先提出,地球上最初的生命可能来自宇宙间的”胚种“,认为生命的”胚种“可以从一个天体迁移到另一个天体;只要迁移到适合于生命”胚种“生长发育的天体,”胚种“就能继续生长,并成为该天体所有生物的祖先。英国分子生物学家F·H·C·克里克(1916-)等,根据地球生物有统一的遗传密码等事实,提出地球上的一切生物都是由数十亿年前一个文明星球上的一个”胚种“演化而来。在1993年7月召开的第十届国际生命起源大会上,有人提出”造成化学反应并导致生命产生的有机物,是与地球碰撞的彗星带来的“;有人则推断,是与地球碰撞的其中一颗天体带着”生命胚种“,把它传递给了刚刚诞生不久的地球,从而发育出了地球上的生命。在1996年7月召开的第十一届国际生命起源会议上,又有些学者提出类似观点,例如,美国国家航空航天局的空间物理学家M·穆马、德国莱顿大学的天体物理学家M·格林伯格等主张,地球生命之源可能来自40亿年前坠入海洋的一颗或数颗彗星。他们认为,星际空间中含有大量的尘埃,这些尘埃经过恒星等发出的紫外光照射后可以转化为有机物质,包括生物不可缺少的氨基酸取下可以生成氨基酸等物质。科学家运用卫星在宇宙空间进行的实验,其结果也同上。因此,他们认为氨基酸等有机物质在宇宙空间是最普遍存在的,彗星由于结构松散,其表面会吸收大量有机分子,在太阳紫外线照射下很容易产生类生命物质。1996年3月飞近地球的百武彗星上就载有甲烷等有机物。他们说,约在40亿年前彗星坠入地球时,因当时地球大气密度很高,减慢了彗星下坠速度,使其表面温度不会过高,从而保护了其表面的类生命物质。彗星坠入海洋后,在海水合适的条件下类生命物质形成更为复杂的系统,通常有上百个分子组成的系统。该系统只让氧气、水等小分子进出,而氨基酸不能进出,久而久之促成了该系统的自我复制,进而导致生命的诞生。

生命地外说生命地外说包含两种假说。

一为”陨石说“:生命来源于宇宙,陨石是载着生命种子的星际”飞船“.日本电气通信大学的中川直哉大胆地提出一种新设想:生命诞生于漂浮在宇宙间的尘埃中,即掺杂在宇宙尘埃中的氢等受到宇宙放射线的照射,逐渐形成氨基酸等复杂的有机物,它们随陨石进入地球,形成生命的母体。后来,英国数学家、天文学家桑德拉教授也发现在宇宙红外线波段内有可测的生物痕迹。以后在从天上掉下来的尚未受到污染的陨石上,人们果然找到了微生物化石。

二为”激波说“:形成生命的主要机制是激波。这是加拿大多伦多大学空气动力教授格兰斯根据20多年对激波的深湛研究提出来的。激波是由于物体高速运动或爆炸,在周围介质中引起的强烈压缩薄层。这一薄层以超声速由中心向外传播。所以,激波是传播能量的一种形式。在原始地球上和宇宙空间里,由于火山喷发、大陨星撞击、星云大爆炸、太阳上发生的爆炸等不断地产生激波,为生命基本单元的形成,提供了足够的能量和条件。

当地球产生说和生命地外说各执一词时,90年代初日本横滨国立大学、东京工业大学和三菱化工生命科学研究所的共同研究小组发现了揭示生命起源之谜的新事实,是上述两类假说的结合:宇宙原始大气说。横滨大学工业部的土屋正彦教授等人使用质子加速器产生的”宇宙线“对一氧化碳、氮和水蒸气混合制成的模拟”原始大气“照射了数小时。结果,混合的气体发生化学反应,合成了氨基酸。研究小组的小林讲师推论说:”原始大气中的氨基酸很可能是在空气中合成的。其后,由于引力的作用,氨基酸降到了地表上。“

彗星:生命孢子的载体那么,这些宇宙生命是如何传到地球上的呢宇宙胚种论认为宇宙间普遍存在着生命物质,而地球上生命的出现是由于彗星、陨石为载体实现的。如果换句形象些的话说,彗星、陨石就像播种机,地球恰恰具备养育生命的条件,于是就终于成为今天万物万类生机勃勃的世界。宇宙间无数的星球当然应该享有同等的机会,但是否具备生命存在繁衍的条件就很难说了。

据现代天文学已掌握的资料表明,仅我们银河系就有40亿颗恒星和100亿个星系。这些星系中大致有5%的恒星酷似太阳,其中大约有一半拥有近似地球条件的行星,应该乐观地说,地球不是孤儿。

持天降论观点者提出的证据是,他们在许多坠落地球的陨石上发现有由孢子或细菌转化成的碳粒。本世纪60年代初,美国学者乔治·克劳斯和巴特·内吉,在1938年坠落于澳大利亚塔斯玛尼亚的一块陨石上,发现一种奇怪的结构,即在这颗陨石上有丝状表层,形状很像蘑菇。通过精确的辐射鉴年法显示,这颗陨石的年龄同整个太阳系一样古老。这显然说明,生命早在地球诞生之前就存在了。

据此,有人大胆地提出一种假说:30亿或40亿年前,一颗彗星曾与地球相撞,这次相撞对年轻的地球几乎是次生死考验,但同时也在地球上播撒下生命的种子。

宇宙生命论近年来,在前面各种学说的基础上,又推论衍化出宇宙生命论。

宇宙生命论认为,地球生命不是在地球上土生土长的,而是来自地外空间。据现代科学的研究和发现,似乎生命早在地球诞生之前就已存在。60年代初,美国学者乔治·克劳斯等在达斯马尼亚陨石中发现了和真菌相似的纤维包体,而此陨石却与太阳同龄。

宇宙生命论认为,地球本土不可能孕育生命。

(1)一般认为,生命的化学演化要经历数十亿年时间,仅从无核细胞进化到有核细胞,大约就要20亿年。目前已知地球上最古老的生命体距今已有35亿年。有科学家估计,地球上最原始的生命距今40亿~44亿年。因此认为地球形成后的2亿~4亿年间,显然不能产生生命。

(2)霍伊尔等科学家认为,生命的构成非常复杂,不可能起源于像地球这样的小星体。生命需要在更广泛的宇宙空间利用各种资源进行综合作用,经历很长时间才能产生。

(3)现代科学研究表明,生命进化中需要一种金属钼,但在地球上,钼的含量极低,只有百万分之二。很难想象生命能起源于缺钼的地球。若说地球的生命可能孕育于含钼丰富的其他天体,似乎更合情理。

(4)1979年获诺贝尔物理奖的巴基斯坦物理学家萨拉姆,1992年11月在接受路透社记者采访时说:”生命起源于别的星球“.论据是:”地球上发现的生命形式中的氨基酸几乎千篇一律地向左极化“.氨基酸在某些环境下向左转,而在地球上找不到那些环境。

宇宙生命论赞同天降论的观点:地球生命从天而降,来自陨石、彗星。那么试问:陨石、彗星或其他天体上的生命又是怎样起源的大概不可能来自”熊熊燃烧“的恒星。一般认为,恒星的高温、高压,会使生命由有机物变为无机物。

宇宙生命论认为,自生说(指地球生命说)和天降论各有长短,若把两论”合璧“则似乎更能说明问题。

宇宙生命论认为,生命和宇宙同源,大爆炸创生宇宙,同时也创造生命。

大爆炸创造蛋白质生命。

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。主要依据如下:

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年代以来不早主张此说的是苏联学者A·H·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著《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。

100年后的科学实验所证实。

2.化学进化论的提出

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