地外文明探秘-第7部分

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的海床上钻了一个深洞后惊奇地发现，在水下11　000英尺（约

3350米）的沉积物下面2500尺（约760米）　的地方也有细菌存

在。

　　很难想象科学家们当时震惊的样子。几乎所有地面上的生

物都不能承受海平面以下13　000英尺（约4000米）处的环境。

那里的温度大约是170℃，而且压力约是地面上的400倍。虽然

这与星际空间中几乎毫无大气压力、并且处在绝对零度（…273

℃或0Ｋ）边缘的环境不完全相同，但这无疑同样是很严酷的

条件。没有理由说，能够在地表以下13　000英尺（约4000米）

处的恶劣条件下生存的细菌，如果在一颗彗星或流星体的中心

部分静静地处于休眠状态的话，就一定不能忍受太空中的环境。

　　然而，完全没有必要在“是否可能”这上点上大费周章。

在前面的章节里我已说过，DNA和RNA是由一种叫做“引物核

苷酸”的大型有机分子或生化物质产生的，“引物核苷酸”镶

嵌在一起形成更坚实的单元，它们制造出DNA和RNA的组成部

分。有些人认为这种较为简单的“生命前”单元（作为生命前

驱的大型有机分子，但其自身并不是“活的”）可以承受星际

之旅）将生命之种传播到地球上。

　　这次生命之旅的出发点可能是我们这个太阳系中的某处——

也许是火星，假如那里确实先于地球有过生命。要不然，它也

可能是从许多光年以外比我们太阳系先有生命的另一个行星系

统出发，长途跋涉才来到这里。

　　尽管恒星之间相距遥远，封闭在彗星或流星体中的有机物

质往往要在太空中漂泊数百万年，但是生命通过这种方式传播

到地球的可能性依然存在。最近的估计表明宇宙的年龄大约是

150亿年，而地球上最早出现生命的时间是35亿～40亿年前。

可见，　从大爆炸到地球上首次出现生命之间至少有100亿年的

时间。很有可能在银河系或其他星系中有某个行星系统比我们

的太阳系形成和冷却得稍早一些，如果生命在那里开始进化，

哪怕只比这里早了1％，也会给生命之种数千万年的时间飞抵地

球。

　　20世纪70年代，一群加拿大和英国科学家在胚种说的基础

上提出了一种更精致的思想，称为“生命云”理论。这种理论

展示了星际尘埃云中含有的有机化学成分如何反应生成核糖体

和蛋白质。按照这种理论，当行星穿越这样的云时，生命之种

的传播就完成了，一旦行星上的环境变得适宜，生命就开始繁

盛起来。他们认为地球很有可能在35亿～40亿年前曾穿越过这

样的星云。

　　基于“胚种说”的种种可能的理论都非常有趣，也没有什

么科学依据可以完全否定地球生命源于某个遥远世界的假设，

但是它同样无法解开生命的起源之谜。这些理论就像移动球门

柱一样，将问题的重心转移了一下而已。就算“胚种说”是正

确的，它确实解释了地球生命的起源，但老问题仍未解决：生

命究竟是怎样在它第一次出现的地方产生的呢？

　　不管某一天“胚种说”会被证实为对或错，如果我们要认

真地探究生命起源的话，就应该先把它放在一边。取而代之的

是，让我们暂且假设地球上的生命不是来自其他地方，而是在

当时的环境条件下，通过某种途径自行产生的。那么，它会是

如何产生的呢？

　　1936年，俄国生物学家奥巴林（Aleksandr　Ivanovich）在《

生命的起源》一书中首次尝试描述含简单化合物的溶液如何通

过一系列生物化学反应形成非常复杂的分子结构。在那本书中，

奥巴林提出原始的生物有可能是从已有的有机物中产生的，而

那些有机物又是由更为简单的化合物自然形成的。这样，他真

正开始将达尔文的进化论放入前生命系统之中。尽管奥巴林可

以在实验室中用精密的实验来证实他的构想，但不足为奇，他

在当时受到了全体宗教思想家和科学家的怀疑。不过，他的理

论得到了英国大生物学家霍尔丹（John　Haldane）的支持。霍尔

丹是第一位提出在原始海洋中发现的某些有机化合物或许能合

成某种可自我复制的物质形式的科学家。他认为富氢的大气环

境会大有帮助，这一系列条件称为“还原性大气”⑥。

　　20世纪40年代和50年代中，认为生命起源于大气中含氢的

原始地球的想法相当盛行，并且由于1953年两位美国化学家米

勒（Stanley　Lloyd　Miller）和尤里（Harold　Clayton　Urey）　进行的

有些传奇色彩的实验而得到了长足的发展。

　　1953年4月，　全世界都为克里克和沃森所揭示的DNA分子

“双螺旋”结构所震惊。一时间，关于生命的话题以及如何利

用科学技术手段来揭开遗传和进化之谜的各种讨论成为新闻的

焦点。在这样的环境下，一个月之后，也就是1953年5月，　米

勒和尤里公布了他们的革命性发现。

　　按照试验计划，米勒和尤里决定要验证一下奥巴林和霍尔

丹的理论。他们在实验室中做了一个假想生命出现时地球环境

的模拟实验。首先将氢、水、甲烷和氨混合成某种气体（为了

和史前地球大气的成分相吻合），然后模拟闪电，让这些混合

物经受一星期的放电反应。

　　一周之后，他们得到了令人吃惊的结果。在烧瓶底部的红

褐色沉淀物中发现了大量的有机化合物。其中包括多种有机酸

（脂肪酸和羟基酸）和尿素，此外还有一系列与糖的结构相似

的化合物。进一步的研究表明，这种方法可以产生大量生命必

需的分子。

　　有了第一次的成功之后，这两位科学家又在先前那种混合

气体中加入火山气体中含有的一种简单分子——氰化氢（HCN）。

这样，他们最重要的发现诞生了。在沉淀物中出现了氨基酸，

它在生物化学反应中起着重要的作用，是生命起源绝对不可缺

少的成分。

　　　　　　　　　　　　图　5　米勒和尤里的实验

　　自然界中有20种不同的氨基酸，它们能以多种多样的方式

形成蛋自质，其中也包括参与形成（组成DNA和RNA的）核苷

酸的酶。简单他说，氨基酸是生命的基本砌块，是一种在细胞

所有活动中都据关键地位的分子。米勒和尤里在烧瓶中总共发

现了不下8种的氨基酸。

　　他们得出的结论是，形成生命的各种分子完全有可能是在

地球大气中孕育而成的。最近，米勒更是声称形成足够复杂的

结构并产生活细胞的过程大约只要１万年。米勒不顾那些宣称

地球生命是宇宙中唯一生命的反对言论，而根据自己的实验结

果非常肯定地认为，如果有适宜的环境条件以及恰当的化学混

合物，任何一颗行星上就都可以产生生命。

　　8年后，米勒和尤里的研究结果得到了进一步的支持。1961

年，在休斯顿大学工作的生物化学家奥罗（Juan　Oro）　尝试用

更简单的化合物形成氨基酸。他只采用了米勒和尤里当时用的

混合物中的两种成分——氰化氢和氨。结果令他惊奇的是，产

生物中除了大量不同的氨基酸外，还有许多腺嘌呤（DNA和RNA

的4种基本组成成分之一）。　腺嘌呤同时还是在所有生物的所

有细胞活动中提供能量的主要分子腺苷三磷酸（ATP）的组成

部分。

　　但是，米勒－尤里模型以及所有相关的后续尝试都存在着

一个缺陷。这种缺陷近来更是引起了对基于这些实验的地球生

命起源解释的怀疑。在实验时有一个默认的假设，即早期地球

大气中含有高浓度的氢和低浓度的氧。现在看来，这种假设是

完全错误的。

　　早期地球大气中非但没有米勒－尤里实验（采用富氢混合

物）中所有的分子种类，而且地球大气似乎也从未如此稀薄过。

我们并不能因此就说尤里和其他一些人所描述的机制不可能发

生，不过，它的确给这种早期地球上产生氨基酸的理论敲了警

钟。

　　此外，许多陨石中都含有大量与实验结果相同的氨基酸。

这使许多评论家更加相信，这些生命之砖在大约40亿年前来到

地球，并逐渐演变发展到今天的地步。

　　就像我先前说过的那样，不论哪种过程是正确的，我们的

问题仍未解开。简单的氨基酸究竟是如何发展成为生物学物质

或简单的生命物质，并进而形成一个自我维持的生态系统——

共同生活在地球上的各种各样的生物呢？其中的难点并不完全

在于氨基酸如何一步步地形成蛋白质，最后产生像RNA那样的

大分子（当然这个转变过程也不应该被忽略）；真正的难解之

处在于“无生命的”或前生命的分子（如RNA）是如何发展到

一个具有进化能力的系统（如细菌）的。事实上，这才是吸引

众多生物化学家和进化生物学家的科学前沿，他们希望彻底揭

开生命在地球或其他地方进化发展的奥秘。

　　目前有两种试图解释从前生命系统到生物学系统之转变如

何发生的理论。第一种叫做“RNA世界假说”。这一假说是在

20世纪60年代后期，由生物化学家沃斯（Carl　Woese）、　克里

克和奥格尔（Leslie　Orgel）首次提出的。　他们和当时的其他研

究者一样，都注意到了这一转变中一个基本的佯谬——制造DNA

和RNA要有蛋白质，而只有DNA和RNA中具有正确的核苷酸序

列才能制造出蛋白质。面对这样的情况，我们要么假设蛋白质

和DNA、RNA在早期地球上是同时产生的，要么找出一种理论

来解释如果两者之中先出现某一种的话，会如何导致生命创生。

　　这些科学家的回答是：在整个过程启动的时候，可能有某

种尚不清楚的机制少量地产生了某种类型的RNA。他们猜想这

种RNA具有比今天的RNA更多的功能。它或许可以在不存在蛋

白质（也许是利用自身结构中的蛋白质）的情况下进行复制（

产生其自身的拷贝），而且还能在产生蛋白质的过程中起到催

化作用。

　　乍一看，这似乎是不可能的。先前我们已经看到，如今在

每个生命的每个细胞中进行的过程是何等复杂，它需要大量各

式各样的重要有机分子的共同参与。这个运作系统中包括DNA

和RNA，还有既是原材料又是催化剂的蛋白质（起催化作用的

蛋白质称为“酶”）。显然，这种理论中所假设的是一种结构

上近似RNA，但更加复杂、具有更多功能的分子。

　　自从30多年前提出这种理论之后，科学家已在这一领域中

进行了大量的研究工作。1983年，在科罗拉多大学工作的切赫

（Thomas　Cech）和耶鲁大学的阿尔特曼（Sidney　Altman）独立

发现了一组他们称之为“核糖酶”的分子——一种RNA催化剂，

或者说由RNA形成的酶（核糖酶在英语中称为ribozymes，其中

ribo…代表核糖核酸（ribonucleic　acid）或RNA，…zymes则是酶