|
當(dāng)潮水初漲的時候， 波濤洶涌直撲海岸， 三十四名出色的勇士， 挨個地浮出水面。 ——普希金 《皇子與天鵝公主》 地球上的生命是如何起源的？它們來自陸地還是海洋，抑或從宇宙深處某個遙遠(yuǎn)的地方被帶來？直到今天，這個問題仍然令科學(xué)家費(fèi)盡心思而莫衷一是。在這個專題中，我們打算對在這個問題上的一些膚淺的認(rèn)識做一個簡要的回顧。我們將不考慮“從哪里來”這個問題，因為它并沒有回答“生命是怎樣發(fā)生和發(fā)展的”這個問題。我們將把討論的焦點集中在“怎樣來”上，主要從物理的角度出發(fā)，介紹在探索生命形成和演化的研究中的一些猜想，以及這些猜測的實驗證據(jù)。 生命的種子：一顆小行星襲擊地球，帶來了原始的生命形態(tài)。這是一個相當(dāng)吸引人的猜想。 在前面幾個專題中，我們已經(jīng)對宇宙中的天體的起源和演化有了一個概括的認(rèn)識。我們看到，宇宙中的一切，小到原子，大到整個宇宙，都處于永恒的運(yùn)動和演化中。不過，這些運(yùn)動和演化都屬于機(jī)械的或者無意識的行為。在宇宙中，還有一些別的現(xiàn)象，它們所呈現(xiàn)的特性與前面講過的事物的特性大不相同，這就是生命現(xiàn)象。在各種自然現(xiàn)象中，生命現(xiàn)象最為復(fù)雜，它是物質(zhì)世界的一種嶄新的表現(xiàn)形式，它是有意識的，它的行為和特性主要由自身的因素決定，這與我們已經(jīng)認(rèn)識的世界有極大的差別。盡管如此，化學(xué)分析的結(jié)果表明，生命體內(nèi)部的化學(xué)組成并沒有任何特殊的地方，生命與我們熟悉的事物一樣，都由原子構(gòu)成，原子之間的相互作用所遵從的規(guī)律也是我們所熟知的。生命與非生命唯一的區(qū)別是，生命體主要由碳、氫、氧和氮四種元素構(gòu)成，鈉、鉀、磷和鐵等元素在生命體的構(gòu)成中只占有微量的比例，這些元素的原子以某種方式結(jié)合在一起形成一些特殊的分子，它們的結(jié)構(gòu)和功能與非生命物質(zhì)的分子有顯著的差別。這種差別主要表現(xiàn)在，由它們構(gòu)成的生命體除了能夠維持自身的存在外，還能夠繁衍與自身幾乎一模一樣的后代，這種能力構(gòu)成了生命與非生命的本質(zhì)的區(qū)別。這些結(jié)構(gòu)和功能如何在漫長的演化過程中產(chǎn)生出來？這些碳原子和氮原子等等如何在長達(dá)幾億年的蠻荒歲月中肩負(fù)起創(chuàng)造這個多姿多彩的世界的重任？找出這個問題的答案極其重要，因為人類自身就是生命這個大家庭中的一個成員。遺憾的是，在經(jīng)過了許多年的努力探索之后，我們現(xiàn)在仍然未能得到一個明確的答案。關(guān)于我們所熟悉的原子和分子如何通過相互作用結(jié)合在一起創(chuàng)造出生命，我們現(xiàn)在只有一些并不成熟的看法。 植物的細(xì)胞 
| 動物的細(xì)胞 
|
19世紀(jì)生物學(xué)研究的一個重大發(fā)現(xiàn)是發(fā)展了細(xì)胞學(xué)說。這個學(xué)說認(rèn)為，任何復(fù)雜的生命體都由細(xì)胞組成，細(xì)胞是復(fù)雜生命現(xiàn)象的最基本的單元。細(xì)胞內(nèi)部的物質(zhì)成分是一些高分子量的特殊的化合物分子，構(gòu)成這些分子的材料不是別的什么，而是我們熟悉的原子。當(dāng)然，這些原子不可能在開始的時候就聚在一起形成生命物質(zhì)的分子，因為即使兩個原子相互接觸也需要有一定的機(jī)遇，并且需要有合適的外部條件。生命分子都是由大量原子構(gòu)成的，這么多原子能夠碰巧聚在一起形成一個在結(jié)構(gòu)上如此精致、功能上如此復(fù)雜的生命大分子，機(jī)遇是極其微小的。因此，生命不可能直接由原子聚集在一起形成。
那么，生命是怎樣形成的呢？一個簡單而且合理的猜測是，最基本的幾種元素的原子在一定的外界條件下結(jié)合成一些相對地說較為簡單的有機(jī)物小分子，然后通過漫長的化學(xué)演化過程產(chǎn)生出生命。這個猜想的部分證實是20世紀(jì)生命科學(xué)的一個重大進(jìn)展。
|
