登陆注册
45993400000009

第9章 生命起源之谜(4)

科学家们还做了其他许多试验,包括模拟火山爆发环境的试验来探求生命之源。同时,科学家们还希望用人工方法依照物质的内在结构,来合成生命物质。在这方面,最初的实验是从人工合成胰岛素开始的。因为胰岛素是形形色色蛋白质中的一种,但它的分子“个头儿”小,结构相对来说简单一些,是由51个氨基酸组成的。在这项科学竞赛中,中国夺得了“世界冠军”。提起这一段历史,的确令中国人感到自豪。当时欧洲、美洲许多发达国家的科研机构都在进行这方面的研究,谁都想获得世界上“第一个”人工合成胰岛素的“桂冠”。然而胰岛素的复杂结构使研究工作困难重重。英国《自然》杂志甚至灰心丧气地宣称:“人工合成胰岛素在相当长的时间内未必会实现。”但是中国科学家不畏艰难,从1959年春天开始,到1965年9月17日,经过6年零9个月艰苦的攻关,终于获得了第一批用人工方法合成的结晶牛胰岛素。用各种方法都证明了,这些人工合成的牛胰岛素与从牛身上提取的天然牛胰岛素具有完全相同的功能和特性。中国科学家们取得的这项科研成果不仅为祖国争得了荣誉,还又一次证明了生命是从无生命的物质中,经过演变、进化发展而来的,它为推进生物学的发展做出了巨大贡献。

如果说,尿素的合成是一个创举,突破了无机物和有机物的界限,开创了人工合成有机物的新时期,那么,胰岛素的合成是一个更伟大的创举,它突破了一般有机物和生物高分子的界限,开创了人工合成蛋白质的新时代。

人工合成核酸的工作开始得比较晚,因为取得核酸的结晶比较困难,对核酸结构的了解也比较迟,1965年才有人首次确定了一种可溶性核糖核酸(即酵母丙氨酸转移RNA)的一级结构。直到1970年,美籍印度科学家柯拉那等人,才经过5年多的努力,合成了一种由77种核苷酸片段组成的核酸,人们称它为“人工基因”。我国的科学工作者也在1981年用人工方法合成了一种核糖核酸(酵母丙氨酸转运核糖核酸),这是我国在探索生命起源问题上的又一重大成就。

蛋白质和核酸的种类繁多,成分和结构也十分复杂,要看懂它们的结构图就如同要读懂一本艰深莫测的“天书”,所以人工合成蛋白质和核酸的工作十分艰巨。到现在,人们所能够合成的,仅仅是它们中的一些“小个子”,而且为数稀少。但人工合成蛋白质和核酸的时代毕竟已经到来。总有一天,人们会用人工制造的蛋白质和核酸,把生命“制造”出来。现在已经有人在为此而努力。人工合成生命的日子已经越来越近了。

攻克“生命起源”科学堡垒的战斗:人工合成生命

人工合成生命是一项十分艰难的工作,因为在大自然物质的实际发展过程中,生命的出现经历了几十亿年漫长的历程。人们想在短期内重现这一漫长的过程,谈何容易。人们付出巨大的代价来研究它,是为了弄清生命起源的真实原因,也为了能更好地掌握和利用自然界的资源。

在自然界,有了蛋白质和核酸以后,是怎样进一步形成有生命的蛋白体呢?目前还没有一致的看法,但已有各种不同的学说。苏联的学者奥巴林曾提出过著名的“团聚体”学说。他通过实验,用天然的蛋白质、核酸、多肽和多核苷酸溶液在一定温度和酸度条件下,分离出了团聚体。这种团聚体有新陈代谢现象,会生长、繁殖。据此,奥巴林认为“团聚体”就是生命最早期的形态。然而生命的复杂性使人们不能简单地对此表示肯定或否定。

但有一点人们似乎都表示同意,那就是最原始的生命是非细胞形态的,它们自己不会制造有机物,加上原始大气中又没有多少氧气,所以它们过着“吃现成饭”和不需要呼吸的生活。那时,自然界自然形成的有机物十分丰富,而有生命的“居民”却极为稀少,所以原始生命不愁吃,不愁喝,随意生长,大量繁殖。但是越来越多的多分子体系大量消耗吞噬现成的有机小分子,使可食用的有机小分子物质减少,多分子体系之间开始生存竞争,这促使原始生命自身在斗争中完善和发展。经过长期的演化,原始生命内部结构逐渐复杂化,开始形成细胞膜。这一层保护膜,有效地控制了物质的进出,让养料进入,废物排出,这时原始生命就转化为原始细胞。细胞的出现使生命进入了更高一级的发展阶段,奠定了生命存在的基本形态。我们现在看到的生物体都是以细胞形态存在的。即使是非细胞形态的病毒,也必须是在侵入细胞后才能繁殖。细胞是生命的结构单元、功能单元和生殖单元。但细胞并不是生命一出现时就存在的,而是生命发展到一定阶段时的产物;反过来,它又极大地保护和推动了生命的发展。细胞的出现,是生命发展史上重要的里程碑。

原始地球上没有游离氧(O2),大气圈中也没有臭氧层(O3)。太阳的紫外线能长驱直入,照射到地球表面。这种条件有利于生命前的化学进化,有利于有机物的积累,有利于生命的出现。但生命出现以后,强烈的紫外线会杀伤生命。另外,生命个体的大量繁殖使可食用的有机物迅速减少,甚至濒于耗尽。这些不利条件都使生命的发展受到限制和威胁。

但生命的发展具有无比强大的力量,从厌氧的生物中发展出了一支含有叶绿素的蓝藻,它们会利用光能进行光合作用,把二氧化碳和水这样简单的无机物轻而易举地直接合成为有机物。这样,生命发展需要的“粮食”问题就得到了解决。光合作用的产物之一氧气还使大气层中的氧气逐渐增多,并在高空形成臭氧层,有臭氧层作为屏障,阻止了紫外线的强烈辐射,保护了生命。而且大量的氧气使生物从厌氧的习性逐渐改变为喜氧的习性,提高了生物能量代谢的效率,因为生物从有氧氧化获得的能量比从无氧酵解获得的能量要大得多。

能够通过光合作用,自己制造“食物”的生物称为自养生物。它们把水、二氧化碳和氨盐合成糖和蛋白质等各种有机物。另一些生物则要靠吃自养生物为生,称为异养生物。异养生物又反过来把吃进去的有机物分解成水、二氧化碳和氨盐等简单物质。从此,生物界出现了自养和异养、合成和分解的对立统一的矛盾运动过程,使生物界形成了一个完整的生态系统,为以后的生物大发展开辟了道路。

目前,攻克“生命起源”科学堡垒的战斗还在继续进行。加入战斗的有生物兵、化学兵、物理兵、天文兵、地质兵……称得上是大兵团作战。各兵种不仅使出了各自的“绝招”,还用上了各种现代的精密仪器。这些仪器在科学实验中发挥了巨大的作用。但“生命起源”这个科学堡垒是十分坚固、很难攻破的。因为它研究的是几十亿年前发生的事情,当时地球的环境条件与现在完全不同,而且生命是物质发展到相当高级的阶段时才产生出来的,经历了十几亿年的时间。人类从出现到现在不过300万年,对周围世界的认识还很肤浅,认识这样深刻而复杂的问题还需要花费很大的力气。所以,对生命起源的研究虽然取得了一些成就和进展,但距离真正解开这个谜,还有很长的路要走。

人类起源之谜

关于人类如何起源的问题,我们首先接触到的是许多古代美丽的传说。圣经《旧约·创世纪》讲道,上帝耶和华用5天时间创造了天地和万物,第6天按自己的模样用泥土造出了一个男人——亚当,后来从亚当身上取下一条肋骨,造就了一个女人——夏娃,做亚当的妻子,成为众生之母。他们的后代繁衍生息,就有了现代的人类。中国古代神话则说,盘古开天地之后,女娲氏用黄河中的泥土捏成了许多男人和女人,并把他们放在地上,神奇的是,泥人慢慢活了,从此有了人类。然而,冷冰冰的科学一步步取代了活生生的神话,科学家硬邦邦的论断取代了美丽的传说。

也许有人说,我们虽然不能确定生命来自何处,但按照现代科学的观点,却可以断定,高级生命是由低级生命进化而来的,人类是从猴子进化而来的。这样的回答倒是省事,但这是完全不够的。因为当我们这样认为时,我们已经走进了科学未知的原始森林,这里没有路标,遍地是丛莽,而且到处是陷阱。

为什么呢?因为从生命起源的初始来看,在生物大分子的层次上,科学还无法肯定生命最初是从DNA(脱氧核糖核酸)还是从RNA(核糖核酸)开始演化的。这是一个“鸡生蛋还是蛋生鸡”的问题。在分子进化成为生命个体的过程中,它的驱动力是随机遗传漂变呢?还是自然选择?目前科学对这两种驱动力所起的作用还做不出确定的回答。问题的复杂还在于,不管是哪一种驱动力起作用,总有无法解释的现象和相反的情况出现。

在从猿到人的进化过程中,情况也是一样的。自然选择和基因突变在从猿到人的过程中究竟孰轻孰重?考古发现的古猿化石都是零碎的,难道我们还可以重现这种过程吗?再者,就目前世界各人种的分布情况而论,占主导地位的意见认为,所有人类都起源于非洲。但主张多起源说的意见也不是没有道理。就更不用说那些认为人类是“天外来客”的各种想象了,更何况这种想象并不一定是反科学的,而科学本身也离不开想象。

总之,尽管我们都对自己的祖先顶礼膜拜,都表现出了了解自己“出身”的极大兴趣。但我们究竟是从石头缝里迸出来的,还是从天上掉下来,或者说是猴子变的以及是怎样变的,到目前为止,也仍然不能得出十分肯定的回答。

同类推荐
  • 探究式科普丛书-生物界种类最多的家族:节肢动物

    探究式科普丛书-生物界种类最多的家族:节肢动物

    本书从各个角度对种类繁多的节肢动物进行了详细的介绍,且配有相关插图,可以为读者提供一个广阔的知识平台,让广大青少年朋友们更全面地了解这种地球上种类最多的动物。
  • 科学探索百科——人体怪象百科

    科学探索百科——人体怪象百科

    人类社会和自然世界是那么丰富多彩,使我们对于那许许多多的难解之谜,不得不密切关注和发出疑问。人们总是不断地去认识它,勇敢地去探索它。虽然今天科学技术日新月异,达到了很高程度,但对于许多谜团还是难以圆满解答。人们都希望发现天机,破解无限的谜团。古今中外许许多多的科学先驱不断奋斗,一个个谜团不断解开,推进了科学技术的大发展,但又发现了许多新的奇怪事物和难解之谜,又不得不向新的问题发起挑战。科学技术不断发展,人类探索永无止境,解决旧问题,探索新领域,这就是人类一步一步发展的足迹。
  • 数学教学的趣味奥秘设计

    数学教学的趣味奥秘设计

    《最新学校与教育系列丛书:数学教学的趣味题型设计》针对学生在学习数学中出现的问题,针对数学教学的趣味题型设计,有步骤、有梯度地引导学生学会从不同的角度去分析问题和解答题目,增强学生“举一反三”的意识,《最新学校与教育系列丛书:数学教学的趣味题型设计》激发学生学习数学的兴趣,增强学生学好数学的信心。
  • 化学多大点事

    化学多大点事

    本书从孩子们的生活经验出发,以生动有趣的方式讲述了化学的发展过程,其中包括微观世界中的化学、化学给大自然带来的变化、化学元素、化学给生活带来的便利、化学与人体健康、化学怎样为人类造福等。
  • 动物与海洋(海洋与科技探索之旅)

    动物与海洋(海洋与科技探索之旅)

    海洋占地球表面积的71%,它孕育了种类繁多且数量庞大的生物资源。海洋动物是海洋中异养型生物的总称。它门类繁多,各门类的形态结构和生理特点有很大差异。本书介绍了各种海洋动物的生活习性,性格特点和生存环境,以及海洋生物作为人类所依赖的最主要、最直接的资源,怎样在提高海洋生产力的同时加强海洋环境的保护。
热门推荐
  • 浪费了最好的年华

    浪费了最好的年华

    本问文讲述了善良的简墨与邪恶的公子宇的故事。
  • 孤舟

    孤舟

    学海,商海,浮浮沉沉,对于一个初入职海的新人,自己无异于是一片汪洋中的一叶孤舟。抓不到求不到,一份单纯,什么都不懂;一份野心,却又什么都想要。
  • 危险都市

    危险都市

    高阳糊里糊涂在电脑上下载了一款游戏,然后……一系列挑战任务就纷至沓来。这是一款神鬼莫测的诡异游戏,隐藏着数不胜数的危险和宝藏。是死亡还是超凡?由你自己选择。==========铁重书友群:159162335
  • 昆转剑仙

    昆转剑仙

    他本剑仙,穿越昆力大陆,上刀山下火海不忘出人头地,手握暗殇剑,横行昆力大陆,他就是世界主宰,他就是世界准则,这一切,只不过为换去她的一生平安和幸福,他对她说过,我爱你,就为这三个字,他用他的一生去捍卫。
  • 大师的读书笔记

    大师的读书笔记

    《大师的读书笔记》讲述世界名人睿智、明辨、勤勉、勃发的“书路历程”,体现了对青少年性格塑造、信心培养、能力历练的人文关爱。在品读大师的苦乐人生时,我们还可以借鉴各界名家的读书方式、学习习惯、思维特性。在浏览美文彩图间,我们更能赏读“内在品位、外在时尚”的精品。
  • 深夜魅影传说

    深夜魅影传说

    在深夜中,出现了一个已经消失了好几个世纪的物种吸血鬼。千年一族再次出现拥有了特殊的异能,变得十分强大了。在黑夜中犹如鬼魅幻影一样夺取着人类的生命,人们称之为魅影——夺走生命的死神。
  • 末日手纪

    末日手纪

    不知道为什么,陆海已经很久没有遇到过人了。他只能独自一人,行走在这片荒芜的世界里,向着或许根本不存在的目的地前进。
  • 我是生化兵

    我是生化兵

    2053年因为空气和食物遭到的污染越来越严重癌症的病发率一路上升到了56.3%,全球最大的研发药品公司‘X公司’,为了抵抗癌症研发了一种注射药品,人类只要注射这种药品以后就会什么病都没有了,并开始大肆生产并投放社会。因产品本身不太成熟的原因出现了难以挽回的副作用,只要注射过产品的人在第2天突然什么病都没有了。但是在第7天的时候····
  • 站的笔直

    站的笔直

    做不做人上人又有什么关系,没有什么比得上昂首挺胸的站着,更能证明我们活着。
  • tfboys的青春征程

    tfboys的青春征程

    三小只在自己的青春征程上遇见了在自己一生中最重要的女孩,他们一起走过了许多事情,最后终于走到了一起,他们举行了盛大的婚礼