生命起源的思考

                                                    作者：刘远景                                 （原载于“新浪博客”）

康德说:"给我物质,我就用它造出一个宇宙来!"但是,他承认,即使他有充足的材料,也不能用手造出一只幼虫和一棵野草来.这就说明生物的产生,发育和进化比普通物理和化学复杂得多.到现在为止,地球上还没有一个生物体是人工制造出来的.生物的产生只能靠大自然的亿万年的造化.
    一,人类要认识生命的奥秘必须摆脱现有的思维方式.
    1,生命的起源仅靠地球和太阳系的物质和能源是不够的.地球上的现有的化学元素有赖于整个宇宙天体的物理演化.仅凭太阳系的运行速度,物质和能源难以满足生物产生和进化的条件.
    2,宇宙中有比地球上密度高得多的物质,有些星体的物质密度高得让人吃惊,达到每立方厘米数千万吨,而地球上的物质一立方厘米最多也只有几公斤.我们不能用地球物质现象类比宇宙物理现象.
    3,在地球上,除了核聚变,燃烧的温度没有超过一万摄氏度的,而在宇宙天体中有些星体的温度高达十亿摄氏度.
    4,重元素都是由轻元素衰变的渣子.我们人类最喜欢的黄金更是渣子中的渣子.只有氢,氦等轻元素才是生命力旺盛的物质.形成生命最基本的元素是氢,碳,氧,氮,磷,在生物体中金属元素所占比重非常少.
     我列举的这些物理现象并不是都与生命的起源有直接的关系,而是说要探讨生命的起源必须从全宇宙的高度思考问题.不仅从现有的人类知识和规律中思考,还要考虑到宇宙运行中发生的许多偶然现象,例如,我们的太阳系从形成以来,还只围绕银河系的银心旋转20多周. 银河系的银心的幅射和影响,在不同的角度是不同的.而太阳和地球演化过程的不同时期承受能力也是不同的.这些对于我们人类这个最后出现的物种都是非常偶然的.有些现象对于宇宙来说已经发生过上万次了,但对于我们人类来说,却是稀奇事.因为我们人类还出世几万年.相对于蚂蚁来说,我们都是小孙子.
     二,生命起源的条件
    1,生命只能出现在行星上.在恒星上无法产生生命.行星上要产生生命必须具备有充足的水,碳,氧,氮,磷等物质.
    2,必须有强烈的宇宙射线,包括本恒星(太阳)的射线,促使这个行星上的物质发生剧烈的化学变化.仅靠行星上的温度和常规化学反映是无法出现生命现象的,也没有足够的能源.
    3,行星上必须有强磁场和卫星.
    4,这个行星与恒星的距离应该在1.5亿公里左右,也就是表面约6000摄氏度的恒星上的光能够在数分钟内幅射到这个行星上.
    说到生命的起源的条件,还有一个奇怪的现象,就是生命体最基本的构成物质正好是宇宙处于星云状态时的物质.比如太阳系开始形成时的化学成份是(按含量多少为序):氢,氦,氧,碳,氮,氖硅,镁,铁,硫等十种.主要是前六种.而生物细胞的构成化学成份也是氢,氮,碳,氧,磷,氮.现在的高等生物体内有90多种化学元素,但是生物刚形成时是没有这样多的.
    三,生命形成的步骤
    1,大分子的构成   当宇宙中的氢原子经过衰变,一部分成为氧原子后,经过宇宙的幅射,氧原子又同两个氢原子结合成水分子;后来,水分子中又有了碳原子参与其中,就形成了单糖,也就是我们通常所说的碳水化合物.这个单糖并不是我们今天所说的有甜味的糖,但是它的内部能够贮存能量.
    后来在这种碳水化合物中又加入了氮元素N,这就形成了氨基酸.由C,H,O,N的构成不同而形成多种氨基酸,由多种不同的氨基酸按一定的顺序排列成蛋白质.与此同时,一部分磷也参与蛋白质的合成,并且这个行星上的单糖也有些变成了多糖,特别是五糖.形成了由C,H,O,N,P五种原子构成的分子结构--核苷酸.由成千上万个核苷酸分子组成了一个线状的长链,这种物质就是核酸.
    有了蛋白质和核酸,就有了构成生命的基本物质.特别是核酸,按病毒学的原理,核酸就能算是微生物了,但是,病毒只能在宿主细胞内才能生存,离开宿主细胞病毒就会立即死亡,所以,必须让蛋白质和核酸合成生物细胞,能与外界进行能量交换,生命产生的条件才能具备.现在,人类还没有能力把糖,蛋白质和核酸合成生物细胞.这是一个非常难的工程.大自然把这些大分子合成生物细胞,大约经过了上亿年.
    2,卟啉的伟大贡献
    在细胞第一次以非生命的方式形成后不久,它会遇到一个营养紧缺的问题.细胞的代谢需要大量的有机物大分子作为营养,细胞不能直接以无机物作为营养.找不到食物就只能吞食同类,形成一种自我毁灭的危机.
    这时,一种含有卟啉的非生物细胞完成了阻止生命细胞自我消灭的任务.这种卟啉分子把太阳的能量吸收到自己体内,由于偶然的变化,这种细胞有一些就与太阳发生了光合作用.它不仅靠地球上的能源,而且借助太阳光从无机物质中制造生物必需的营养物.由于含有卟啉的物质也是一种非生命细胞,被细胞贪吃后并没有完全分解消化,卟啉被吃后仍然活着,并继续把太阳能转化为化学能,这样,就发生了吃者与被吃者共生的现象.以后就形成了细胞体内其他细胞体的形成.
    3,氧气的功过
    由于细胞与太阳的光合作用时产生了大量的氧气,这种氧气对于我们今天人们来说是个好东西.但是,对于刚刚形成的生物细胞来说,却是有害的毒气,因为它们经受不起氧气的化学腐蚀而产生呼吸困难.后来有一种细菌借助氧气成功地使只靠发酵而生活的细胞到此为止的丙酮酸进一步分解变成了水和二氧化碳.这种化学分解过程是在细胞线粒体中,这个利用氧气的过程解决了生命细胞呼吸的问题,又解决了细胞的发育动力的问题.
     4,亚当与夏娃问世
     随着海洋里有生命力的细胞越来越多,常常数以百万携带信息的单体核酸链彼此紧靠在一起,在增殖分裂时,有时就发生了从一个链股向另一个链股偶然跃迁的现象,这样,后代就从一个亲代个体那里得到一部分遗传物质,又从另一个亲代那里得到一部分遗传物质,于是,一个变体就产生了.但是,这种变故是有风险的.它必须进行准确无误地对接才能实现.这种变体与变体之间也是有差别的,其中就有雌雄差别,以及后来的男女差别.这种性别之间的后来结合产生的后代,能够避免亲代的存在的生理缺陷.促进生物的进化.
     5,酶的作用
    所谓进化就是生物体一步步地摆脱对环境的依赖性.使自己得到完善,这一点从分子团形成就开始了.当时是为了防止水对自己的侵蚀.生物体要生存单靠一种食物是不行的,它的食物必须多样化.但是消化和自身的机体与外界的能量交换就遇到困难,正是这种困难促使细胞内的食物与机体产生化学反映,产生了让部分蛋白质醇化的物质,这就是酶.这种醇化的蛋白质是一种摧化剂.一方面促使生物机体有效消化,包括同化和异化,让多种有机物和矿物质,水成为食物.另一方面,又能调节细胞内部的新陈代谢.
     6,从艰苦之中变成恒温动物
     生物在海洋中生活时,条件是优越的.与后来的生活比,那是幸福的天堂.由于地壳运动,一部分海洋变成了陆地.抛弃在陆地上的生物必须随承受四季的冷热,也要经受白天与晚上凉暑.这些遗留在陆地上的生物,一定有很多在炎热和严寒的环境中失去了生命.但是,也有一些活了下来.它们靠躺在山洞中求得了生存.保持了自己的体温的正常状态.成为一个恒温动物.据一些科学家研究,陆地上的动物晚上睡觉就是因为二十多亿年前晚上受冻形成的.证据就是水生动物晚上不睡觉.