| 文／张儒民 |
几种假说 在《海外校园》的第63、64两期上，有〈化石朋友〉及〈遥想当年池塘中〉，各从化石和基因的角度，跟我们分享生命的发源。笔者现在要把时间表更往前推，推到地球上还没有生命时，从这个角度看生命如何来到，所谓“分子进化”。 在分子进化理论的圈子之中，大约有四个主要的假说。其中三个假说，都是说生命就在地球上发源。而其中最出名的假说，就是原始肉汤的假说。这就是黄力夫教授在〈遥想当年池塘中〉，提到的一个假说，即生命从某样的一个池塘里开始。 那第二个假说呢，是核酸世界的假说：认为核糖核酸（RNA）先出现，後面才有蛋白质和脱氧核糖核酸（DNA）分子以及原始生命细胞。 第三个是深海热泉假说，认为不是在池塘的里面，而是在深海的底部有一个热泉，在那里面进行生物大分子的合成并诞生出来第一个活细胞。 但是有一些另外的进化论者，相信外太空胚种假说，认为地球短暂的历史不足以支援生命的诞生。45亿年之前地球才形成，形成之後，又有数亿年的剧烈陨石雨阶段。在那个阶段，巨大的陨石频繁地撞击本来就灼热的地球，地表产生极大的热量，足以把当时整个地球上所有的水，完全蒸发到空气当中。随著地球的渐渐冷却，空气中的水又凝聚下落，并再度蒸发。蒸发与凝聚，这样的情景反覆多次发生，直到地球足够冷却，地表终于被汪洋大海覆盖。 科学家推测，地球最早的生命细胞，出现在大约36亿年前後。据此进一步推断出，当陨石雨减缓下来的时候，生命也就几乎同步在地球上出场了。所以有的科学家说这个时间太早，短短几百上千万年的时间，不大可能产生生命细胞，所以主张生命是从外太空送过来的。怎麽送过来的呢？也许在末期的陨石雨的里面，携带著或许从火星或其它地方来的生命孢子。于是地球逐步变成一个繁花似锦的生命世界。
著名实验 1953年，发表了著名的米勒─尤里实验。实验者发现，如果用一些简单的气体，比方说：水汽、氨气、甲烷、氢气，将其放在一个密封的玻璃容器里边，通电经过若干天之後，就可以产生出一些简单的氨基酸分子。 这个实验曾经震动当时的科学界：啊哈，生命的分子原来可以是这样来的！但是直到今天，原始地球早期的大气层里面，是不是含有那几种成分，而且绝对没有氧气，科学家至今没有一致的结论。所以，这个米勒─尤里实验固然很有意思，但是并不证明生命小分子就是这样从无生命的分子来的。 另外，就是构建核酸的单元核甘酸的问题。四个核甘酸单元，其稳定性都非常不够，在深海热泉里，有的半衰期才短短两三周，长的也只有一年到12年。所以科学家估计，核酸如果是进化来的话，进化就必须非常迅速。 而且，即使生命的小分子产生出来了，还有一严重的问题，就是生命小分子的消旋特性。譬如说氨基酸在蛋白质里面是左旋的，但是在合成的时候左旋、右旋同时产生；核甘酸里面的醣是右旋的，在合成的时候，却又左右旋同时产生。这样消旋的生命小分子，如何产生出具有单一旋光性的生命大分子，这个是科学家至今未解的难题。 这也就是说，生命的发源，在许多关键的步骤上，实在仍然没有人真正知道。 最後，即使有了这些生命的大分子、生命的小分子，它们如何组装成一个可以进行物质、能量与资讯代谢的新陈代谢的网络？而且可以互相通讯、相互作用，组成一个完整的结构精密的活细胞？这些都是科学家所不知道的。
相似生命 其实达尔文进化的理论，如果不把上帝的创造排除开的话，倒是一个很美（不至于只是凄美）的理论。为什麽呢？整个生物圈里面所有的生命，今天科学家知道的已经知道170万种的生命，但是估计至少还有200万到1亿种是他们所不知道的。地球生物圈是个异常复杂的生命系统，有过成百万上千万甚至上亿的生命。达尔文却提出了惊人的一体化理论，宣布所有的这些生命，其实都息息相关，同出一源。 在1859年出版的《物种起源》第一版中，达尔文提出所谓自然选择的学说，即在生存竞争的压力下，生物变异经过所谓自然选择这一筛子，就导致适者生存。这就是他的自然选择理论的一个基本简单的陈述。 但是，达尔文并不知道生物变异的原因。与他同时代的奥地利的科学家孟德尔，他同时是一位天主教的神父，提出基因的概念，和遗传学基本的定律──遗传学也从他那里开始。到了二十世纪初，孟德尔的基因概念被重新提出和发现，人们越来越了解基因大约是什麽东西：DNA是基本的遗传物质，它可以发生突变，而且还可以重组，这些可以导致生物的变异。 这与进化论倒并不冲突。即使是不接受进化论教条的生物科学家，也承认基因可以突变，可以重组，在自然选择中可以导致生物的变异。不过，这些通常是个体的变异，我们把它叫做微观进化。 解释宏观进化的跨种进化理论，也在不断进化中。进化论越来越锺爱另外一些观念，比如基因的倍增 （Gene Duplication）：把基因（包括负责某代谢网络的一组连锁的基因）倍增一下，这额外的一份再变异重组，可以导致新的功能之获得，变种甚至新种的形成，达成宏观的进化。 进化理论有没有证据呢？微观的进化有大量的证据，在实验室里面可以观测得到。然而新种的形成，证据却是微乎极微。 进化论的最重要的证据，就是生命的相似。生物圈里所有的生命，从低等到高等，其生命的同质性，都让人难免联想起生命是同溯一源的。 然而这同质性，不正也可以让我们提出另外一个假说，就是生命其实出于同一个基本设计，同一个基本蓝图？那不是同样甚至更为合理吗？或许到了我们回去看看圣经《创世记》的时候了。□ □ 作者来自中国湖南，获得生物化学博士，任职于美国新泽西先灵保雅制药公司研究所。本文取自其在2003年8月于新泽西州《生命科学论坛》演讲之内容。□ □
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