总而言之,不难想见原初汤里含有一切生物所必需的成分,由外来的影响驱动着,进入了相互连锁的自组织,通过放大的“反馈”循环,由此使有序程度越来越高,极大地增加了越过生命阈的可能性。但是,从米勒——尤里实验过渡到完全能进行复制的分子,这之间有很多中间步骤。若是谁认为我们对这些中间步骤有了了解,那可就错了。生命的起源到现在仍然是一个谜,甚至在科学家中间还引起争论。费兰西斯·克里克在20世纪50年代揭示了DNA的分子结构,因而被誉为20世纪最重大的发现。即使是他,在谈到生命起源时也是谨慎的:
要我们来判断地球上的生命起源到底是一个罕见的事件,还是一个几乎肯定会发生的事件,这是不可能的……那一系列似乎是不可能的事件,要想给其几率一个数值似乎是不可能的。
不过,不了解生命的起源,并不说明生命就是起源于神迹。相信未来的发现能提供很多我们现在所不知道的细节。
而且,即使将来的研究表明生命的自然起源是个极其罕见的事件,那些相信宇宙无限、宇宙包含的行星数目无限的人也用不着害怕统计。在一个无限的宇宙中,按纯粹的几率,任何可能的事件都必定在某处发生。显然,我们就是发现我们自己所处的这块区域发生了极其罕见的事件。
对生命、生命的起源以及生命的功能进行的研究是否为上帝的存在提供了证据?我们已说过,现代的科学家把生命看作一种机制,他们找不到关于生命力或非物质特质的任何实在的证据。人们现在仍不了解生命的起源,尽管现在正在兴起的关于自组织系统的研究使某些人觉得有理由认为生命是自动兴起的。生命具有了不起的能力,能够集中负熵,这毕竟并不违反热力学第二定律。当控制和决定生物功能的物理定律仍然有效时,就不会有证据证明有生命的系统实际上与已知的物理和化学定律相矛盾。
这一切当然都没能排除一个造物的上帝存在,但也确实表明,正如土星的光环和木星表面的图案可用物理学来解释其成因一样,生物的发展也不必用上帝的作用来解释。上帝存在的证据要么是到处都有,要么是到处都没有,生命似乎与其他有组织的复杂性结构没有什么特别的不同(程度的不同倒可能有一些)。我们对生命起源的无知,虽给神造生命的说法留出了广阔的地盘,但主张神造生命实在是一种消极的态度。遇到解释不了的事,就拉上帝来救驾,到头来只能是将来在科学的进步面前退却,因此,我们不要把生命看成是机械的宇宙中的一个孤立的神迹吧。我们该把生命看成是宇宙奇迹的一个组成部分。
科学家们普遍认为,生命是一种物质的自然状态,不过,是一种可能很小的状态。科学家们的这种看法诱导了人们猜想在宇宙的其他地方或许也有生命。这种猜想当然是一个引起争论的话题,本书不想就它进行评论。直到今天,仍然没有天外生命的肯定性证据,尽管有人说飞临火星的海盗号探测器在其一具实验中确实表明在那里有可能有一种生化反应,不过,仅在我们银河系中,就很可能有几百亿颗行星,因而有些科学家认为宇宙是富于生命的。霍伊尔和克里克就推测,地球上的生命来自宇宙空间。
关于外来生命的可能性的推测,使人想到可能天外有比人类还有智慧的生物。因为地球的年龄还不到宇宙年龄的一半,所以有可能在某些行星上,智能生物几十亿年前就演化出来了。他们的智能与技术同我们相比高得无法想象。具有如此发达能力的生物很可能控制了大片的宇宙,尽管我们察觉不到他们活动的迹象。
天外智能生命的存在会对宗教有重大的影响。假如真能找到证据证明其存在,那么,上帝与人有特殊关系的传统说法也就不攻自破了。这对基督教的影响尤其大,因为按基督教的说法,耶稣基督是上帝的化身,他的使命就是拯救地球上的人类。假如有一大群“天外基督”有计划地按时到各个有智能生命居住的行星上去,变成当地的生物形象来实施拯救,这图景未免有些荒唐。
在当今的空间时代,很多人显然都认为确有不明飞行物,但世界上的主要宗教却很少考虑“天外”的事。厄南·麦克穆林是当今少有的几位探讨这一问题的神学家。他认为:“假如宗教在观察上帝与宇宙的关系时,不能够为天外人找到一个位置,那么,在未来的时代里,宗教将会发现越来越难以得到人们的认同。”要是能知道天外的神学家对此问题有什么见解,那倒是挺有意思的事。
事实与困惑:关于生命起源的多种学说
生命起源的争论已有2000余年的历史。各个时期不同的学说纷起,说它有数百种之多也不为过,但是归纳起来主要有6种学说:自生论、特创论、生源论、地球生命论、宇宙胚种论、化学进化论。
在当代,自生论、特创论(或神创论)、生源论等生命起源学说已被人们所否定,流行的学说主要是后3种,即地球生命论、宇宙胚种论和化学进化论。其中化学进化论是当前比较权威和科学的。
地球生命论:地球是生命之母
地球生命论认为,地球上的生命是在地球上土生土长的。这里又有两个分说:一是在地球形成之后出现的,一是在地球形成的过程中产生的。
1953年美国大学生唐来·米勒的实验证明,“生命的单位”氨基酸能从几种简单的无机化合物中得到。此后,“地球产生说”分裂成“泥土说”和“脱氧核糖核酸说”两派。
20世纪60年代,英国格拉斯哥大学格雷尼姗博士和英格兰格拉斯大学的凯恩斯·史密斯博士先后提出了生命起源于泥土(粘土)的新学说。他们认为,原始的泥土矿物能“自发”地进行化学反应,这种反应能产生氨基酸,而氨基酸是组成生命的基本单位。大约在40亿年前,正是由于这一原因,地球上才第一次出现生命。从70年代起,美国国家航天局的科学家为了证实这一理论,进行了一系列试验,发现普通粘土确有储存和输送能量的功能,而这两种功能对形成生命是必不可少的。
“脱氧核酸核酸说”是美国斯坦福大学的斯坦利·科林博士与哈佛大学的沃尔塔·吉尔伯特博士在1986年1月20日在日本东京召开的一次国际会议上发表的新见解。根据这种假说,地球上最早出现的生物遗传基因以脱氧核糖核酸形式出现,使下一代能够从上一代那里继承这种基因,从而形成生命。
多年以来,围绕着它,人们从各种不同的角度进行了研究,提出了各自不同的见解和观点。但直到现在,还没有哪两个人对此有着完全相同的看法。我们能真正了解35亿年前地球上所发生的某些事件的具体细节吗?研究者们在至少两点上取得了一致的看法,就是对第一批生命,无论它们以什么形式出现,都必须具有自我复制的能力和必须携带遗传信息。
自我复制是生命的任何定义的基础。我们的进化前辈肯定都是些简单的生物体,它们也必须具备这种功能。为了维持生命,有关自身的信息必须从一代传给下一代,就是这种以遗传特性的形式存在的信息,赋予生命以连续性。这些特征在代代相传过程中的偶然的一点改变,都会使进化成为可能。可是,我们远古的祖先是怎样做到这一点的或是他们采取了什么样的存在形式却是我们根本不清楚的。进化论生物学家已经把我们的进化族系树追溯到35亿年前形成的岩层中发现的单细胞生物体时代,但就这些太古代的生物体也已经是很不简单了。它们已经具有了DNA和RNA组成的基因,而且还有了蛋白质、类脂和其他成分,更简单的生物体必然更早于它们。
1981年,当科罗拉多大学的托马斯·塞克发现了一种可自我复制的具有一种酶的功能的RNA时,于是产生了对自我复制机制的新认识。直到那时人们都认为复制是通过DNA这个遗传信息库、RNA这个流动的信息传递者以及由负责催化过程的酶蛋白质之间的协同作用实现的。而现在塞克已经证明,RNA可以作为一种酶来单独发挥酶的全部作用。这些新的信息激励科学家们描绘出由裸露的RNA基因栖息的远古世界上,这些基因怎样以它们的方式自我复制直到DNA和蛋白质进化出来并参加到复制程序中来的一幅图景,这样就导致了活细胞和被认为是我们的祖先的那些细菌的发展。
即使认为RNA世界更接近于生命的起源的话,它肯定也不是生命的源头。RNA虽然比细菌简单得多,但它仍是一个复杂的分子,在其中的一个链锁片断中就含有30多个相互连接的原子,显然它还不能构成最原始的景观。在它之间,必须是构成全部生命基础的简单碳基分子——有机化合物。关于早期地球条件下这些有机物的形成,已早在1953年由米勒-尤里实验得到证实。在此实验的基础上,有人曾提出了传统的生命起源学说。
但在有关各方提出令人信服的实验证据以前,生命之源依然是一个难解的谜。当然我们也盼望有那么一天拥有新技术并做出突破性发现的人们告诉大家,生命是怎样在各种偶然环境条件下发生的,这将会是我们人类在探索自然奥秘方面交上的又一个大好运。
宇宙胚种论:猜想与臆说
自然发生说退出了历史舞台,生源论或生生论又没有提出地球上最初的生命是如何由来的,于是一些学者提出“宇宙胚种说”,以解释地球上最早的生命之由来。
宇宙胚种论认为,地球上的生命是“从天而降”的,具体地说,是通过陨石、彗星载体而降落到地球上的,并认为宇宙空间普遍存在着生命物质。例如:科学家们在默切逊陨石中鉴定出19种来自地外空间的氨基酸。1868年,德国学者李比希(1803~1873)首先提出,地球上最初的生命可能来自宇宙间的“胚种”,认为生命的“胚种”可以从一个天体迁移到另一个天体;只要迁移到适合于生命“胚种”生长发育的天体,“胚种”就能继续生长,并成为该天体所有生物的祖先。英国分子生物学家F.H.C克里克等,根据地球生物有统一的遗传密码等事实,提出地球上的一切生物都是由数十亿年前一个文明星球上的一个“胚种”演化而来。在1993年7月召开的第十届国际生命起源大会上,有人提出“造成化学反应并导致生命产生的有机物,是与地球碰撞的彗星带来的”;有人则推断,是与地球碰撞的其中一颗天体带着“生命胚种”,把它传递给了刚刚诞生不久的地球,从而发育出了地球上的生命。在1996年7月召开的第十一届国际生命起源会议上,又有些学者提出类似观点,例如,美国国家航空航天局的空间物理学家M.穆马、德国莱顿大学的天体物理学家M.格林伯格等主张,地球生命之源可能来自40亿年前坠入海洋的一颗或数颗彗星。他们以为,星际空间中含有大量的尘埃,这些尘埃经过恒星等发出的紫外光照射后可以转化为有机物质,包括生物不可缺少的氨基酸等。地面实验室的实验已证实一些小分子物质在紫外光照射下可以生成氨基酸等物质。科学家运用卫星在宇宙空间进行的实验,其结果也同上。因此,他们认为氨基酸等有机物质在宇宙空间是最普遍存在的,彗星由于结构松散,其表面会吸收大量有机分子,在太阳紫外线照射下很容易产生类生命物质。1996年3月飞近地球的百武彗星上就载有甲烷等有机物。他们说,约在40亿年前彗星坠入地球时,因当时地球大气密度很高,减慢了彗星下坠速度,使其表面温度不会过高,从而保护了其表面的类生命物质。彗星坠入海洋后,在海水合适的条件下类生命物质形成更为复杂的系统,通常有上百个分子组成的系统。该系统只让氧气、水等小分子进出,而氨基酸不能进出,久而久之促成了该系统的自我复制,进而导致生命的诞生。
无论是生源论,还是宇宙胚种论,实质上都没有回答最早的生命(包括胚种)是怎样产生的。核酸、蛋白质等生物大分子是构成生命物质基础,生命的起源问题的核心实际上是这些生命物质的起源。顺着这个思路,自20世纪20年代以来不少学者提出了各种“化学进化说”。最早主张此说的是苏联学者A.H.奥巴林(1894~1980)。奥氏于1922年提出此说,于1936年发表世界上第一部较全面阐述生命起源问题的专著《地球上生命的起源》。他认为地球上的生命是由非生命物质经过长期的化学演化的过程形成的,这个化学演化的过程大致经历三个子过程:首先,由非生命物质生成简单有机物质(即生物大分子);接着,由简单有机物质生成复杂有机物质(即生物小分子),并在原始海洋中汇聚成为多分子体系的“团聚体”;第三,“团聚体”经过长时间的演变,演化成为最原始的生命。奥巴林的“化学进化说论”,为愈来愈多的实验所证明,也为绝大多数的科学家所接受,并有新的发展。例如,1929年英国生物学家J.B.S.霍尔丹(1892~1964)、以后美国生物化学家S.W.福克斯和日本学者赤崛四郎、1996年中国学者赵玉芬等,先后提出了类似学说,都极大地促进了“化学进化说”的发展。
当前科学对生命诞生的权威解释:化学进化论
自生论和宇宙胚种论被否定以后,生命起源的探索在风沙弥漫的道路上迷失了方向。许多人非常失望地放弃了进一步探索,因为他们担心,即使耗尽毕生精力,恐怕也找不到任何结果。这使宗教的信徒们欣喜若狂。他们说,这一切都有力地证明了,生命只能是上帝创造的。
在这迷雾重重的时候,无产阶级革命导师恩格斯在1878年发表《反杜林论》中鲜明地提出了自己的观点。“生命起源必然是通过化学的途径实现的。”
而现代科学现在已基本证实了恩格斯的预见,人们清楚地认识到生命既不能从无生命的物质中突然发生,也不是只能从有生命的物质中原样照搬;既不是从地球以外的宇宙中飞来的,也不是地球一出现时就存在的。实际上,生命是在地球上,通过自然界物质的运动变化,从简单的无机物,逐步形成复杂的有机物;又从复杂的有机物中,逐渐出现了能与外界进行物质和能量交换的“活”的物质,这就是最初的生命。