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发信人: crazy (雪山), 信区: Science
标  题: 生命起源的探索(3)
发信站: 紫 丁 香 (Mon Mar 27 03:20:35 2000), 转信


“死”“活”不明
    虽然在实验室里制成了许多种重要的化合物，但是，关于细胞是如何生成的这个
问题，仍旧没有解决。
    没有哪类化合物完全靠它自身便成了活的，所有在我们看来活的东西，都是各种
物质的混合物，这些物质靠一层薄膜保持紧密的联系，并以一种非常复杂的形式互相
反应。比如一些病毒，它只是由单个核酸分子外包一层蛋白质壳组成。
    用现代方法研究生命起源问题的霍尔丹，也考虑着细胞是怎样形成的。他指出：
油滴入水中时，油的薄膜有时会生成泡泡，泡泡中又包着小水滴。某些由紫外线能合
成的化合物是油质的，与水并不相混，假如油质形成的小气泡恰好包住了蛋白质、核
酸及其他物质的适当混合物，会发生什么情况呢？今天见到的细胞膜，可能就是由这
种早期的油质薄膜发展而成的。
    俄国生物化学家奥巴林做了进一步的深入研究，他证明：在溶液中的蛋白质有时
会聚集成小滴，并在小滴的外围形成一种像皮肤似的东西。
    迈阿密大学的西德尼·福克斯认为：早期的地球一定是一个很热的行星，火山使
干燥的土地保持一种蒸汽腾腾的状态，并使海洋近于沸腾。也许仅仅是热能，就足以
使简单化合物形成复杂的化合物。
    为了验证他的这种假说，福克斯和考鲁·哈拉达开始以一种类似Ⅰ型大气的气体
混合物，使之通过一根热的管子。果如所料，至少形成了10多种氨基酸，它们恰恰全
都是构成蛋白质的那些氨基酸，没有一种氨基酸是在蛋白质中找不到的。
    福克斯又惊又喜，做了进一步的实验。1958年，他以在蛋白质中发现的各种氨基
酸为初始物，每种取一点儿，混在一起并加热。结果他发现：这些混合在一起的氨基
酸，竟杂乱无章地聚成条条长链，很像蛋白质分子中的长链，福克斯称这些长链为“
类蛋白质”，意为像蛋白质那样的东西。它们确实非常类似，胃液可以消化普通蛋白
质，也可以消化类蛋白质；细菌可以在普通蛋白质中滋养生长，也能在类蛋白质中滋
养生长。
    当福克斯将类蛋白质溶在热水中，然后使溶液冷却，他发现这些类蛋白质聚在一
起，呈小球状，其大小与小的细菌相仿。福克斯感到十分吃惊，他称它们是“微球”。
    这些“微球”并不是活的，但是它们的行为有些地方却很像细胞，它们也被一种
膜包围着。福克斯在溶液中加入一定的化学物质，就能使“微球”涨大或缩小，好似
普通的细胞一样。“微球”也能萌芽，有时这些芽好像长大了、破裂了。微球可以一
分为二，也能粘连成链。
    福克斯最后得出一个结论：由氨基酸形成的蛋白质装配成“微球”体，从而导致
在原始环境中产生原始细胞，这些细胞又导致后来的核酸进化，最终产生自我维持的
细胞。在类蛋白质存在可激发化学过程，进而导致这些微分子必需物的进化。他相信，
类蛋白质从本质上来说可能是激发生命化学发展的活化剂。
    福克斯的研究得到了多数科学家的认同，波南帕鲁玛认为：
    “福克斯的工作是非常重要而有趣的，尤其是他那经加热而创造的具有生命力的
微球体。……这种现象对于生命起源的研究具有重要意义，特别对偶然发生者容易获
得。”
    波南帕鲁玛继续了福克斯的实验，又有新的进展，他说：
    “球体验证从外到内转移同位素的膜的特征，第一个细胞模型可能就是微球体。”
    1994年，南伊利诺斯大学的生物学家阿利斯托特尔·佩皮利斯经过实验也认为：
福克斯的理论似乎是可能的。类蛋白质形成原始细胞膜，这些膜都具有生命细胞类脂
膜的许多特征，这些初步的细胞壁包围着初生的原生质，它本身就是一种类蛋白质的
原生质结构丛状物。这些膜能使小分子渗透，但不能使大分子渗透。在原始细胞表面，
有时残留蛋白质将原始细胞连在一起，形成纤维状网状物。他断言：
    “这些类似细胞的早期单元物质是原始细胞，它们是原始生命的最小单元。”
    古老的“化学化石”
    自从霍尔丹以来，虽然上述对生命起源的猜想目前还有争议，但却都得到了实验
室中小规模的实验和缜密推理的支持。如果向地壳的深处寻觅，也能寻出早期地球上
确切情形的遗迹。
    科学家通过研究地壳中的化石，来探讨普遍的进化过程，这些化石是古生物的残
留物，是它们的骨头和甲壳钙化而形成的石头。但是直到此时为止，科学家在深层岩
石中找到的化石，最多不超过 6亿年，再早一些还没有找到。也许在此之前，形成的
生命过于简单，根本无法留下清晰的印记。
    阿尔贝逊认为：活的骨骼和甲壳含有蛋白质。一旦这些骨骼和甲壳被埋在地壳深
处，经历数百万年，就变成了石头，可能会有一些蛋白质嵌入矿物薄层之间而留下来，
或者，至少是分解成为氨基酸或氨基酸的短链而存留下来。果然不出阿尔贝逊所料，
在60年代，科学家在年龄超过20亿年的岩石中，发现了微小单细胞生物的遗迹。哈佛
大学的巴洪推测：在30亿年以前的早期地球上已有简单的生命形式。
    阿尔贝逊认真地溶解这些古代的残骸，并分析提取出来其中的有机物质，结果发
现有氨基酸，而且这些氨基酸与存在于生物蛋白质中的一样，他甚至在一只可能达 3
亿岁高龄的化石鱼中找到了一些氨基酸。
    在阿尔贝逊进行研究取得上述成果的同时，卡尔温也正在寻找“化学化石”。卡
尔温深知：在真正古老的岩石中，有机化合物原封不动地保存下来是不太可能的，比
较软的部分会剥蚀掉，那些经久而蚀的可能是碳原子的链和环，其上连有氢原子。19
61年，卡尔温从30亿岁高龄的古老岩石中分离出碳氢化合物，这些化合物分子结构复
杂，很可能源于活植物体中的化学物质。
    哈佛大学的绍普夫也取得了成果，他在30亿年以上的岩石中探测出了22种氨基酸
的痕迹，这些氨基酸可能就是原始生命的遗迹。
    看来，地球上出现生命并非怪事，只要有最初形态的化学物质和能源，它们便会
自然地朝着生命的方向运动，因此，我们可以推论：生命也可能在任何星球上存在，
只要那里有允许使生命存在的环境。如果是这样，在另外的星球上就可能存在着生命。
虽然目前人类所到达的星球都没有生命，因为那里与地球不同，比如月亮上没有空气
和水，水星和金星几乎是炽热的，火星以外的星球则是一片严寒，那里的化学物质与
地球上的全然不同，但是，这并不能证明在遥远的星球上也不存在着生命。
    1968年，人类通过射电望远镜，在银河系各部分星星之间存在的尘埃云中，测出
了水和氨的无线电波。第二年，又测出第一种含碳化合物——甲醛，以后，更多、更
复杂的化合物被陆续测了出来，它们几乎都含有碳。英国天文学家弗雷德·霍伊尔指
出：
    “在这种云层中，还可能形成小量的蛋白质和核酸，它们实在太小了，以至难以
探测出来，但它们可以代表生命。”
    另外，从外层空间落到地球的陨石，有时也含有少量的碳水化合物。1969年，一
块重达几吨的陨石碎片坠落在澳大利亚，波南帕鲁玛等著名科学家仔细地研究了这些
碎片，他们发现陨石的物质组织包含有18种不同的氨基酸，其中 6种是存在于生物蛋
白质中的。虽然这并不意味着陨石中含有任何生物，但它表明：即使在没有生命的地
方，通往生命之路的这些生物也是可以形成的。
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