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科學(xué)百科91期丨生命是怎樣開(kāi)始的？

科普中國(guó)-科幻空間 2021-03-17

　　本期為大家?guī)?lái)：
　　 
　　?《你知道嗎——現(xiàn)代科學(xué)中的100個(gè)問(wèn)題》
　　本書是阿西莫夫的優(yōu)秀作品之一。
　　作者以通俗的語(yǔ)言，深入淺出地解釋了現(xiàn)代科學(xué)中的一百個(gè)尖端課題。
　　其中，有些是了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所必須具備的基礎(chǔ)知識(shí)，如科學(xué)的研究方法、二進(jìn)制數(shù)、相對(duì)論、亞原子粒子、核聚變、熵、晶體、病毒等。有些則是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的前沿陣地，如黑洞、統(tǒng)一場(chǎng)論、夸克、快子、金屬氫等。
　　作者對(duì)這些問(wèn)題的來(lái)龍去脈，它們目前處在什么樣的狀態(tài)、有沒(méi)有希望得到解決等問(wèn)題均作了回答。
　　▼
　　第九十一個(gè)問(wèn)題：
　　生命是怎樣開(kāi)始的？
　　對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在還不能直截了當(dāng)?shù)鼗卮穑驗(yàn)楫?dāng)生命開(kāi)始時(shí)，周圍還沒(méi)有人，也就沒(méi)有見(jiàn)證人。但我們能夠?qū)@個(gè)問(wèn)題進(jìn)行邏輯分析。
　　天文學(xué)家對(duì)宇宙的一般構(gòu)造，已經(jīng)做出了某些判斷。例如，他們發(fā)現(xiàn)，宇宙間大約有百分之九十的氫和百分之九的氦。剩下的百分之一主要是由氧、氮、氖、氬、碳、硫、硅和鐵所組成。
　　從這一點(diǎn)開(kāi)始，并知道了這些元素可能進(jìn)行結(jié)合的方式，我們就有理由得出結(jié)論說(shuō)：地球從一開(kāi)始就有一個(gè)大氣層，它富含氫的化合物——水蒸氣、氨、甲烷、硫化氫、氰化氫，等等。還可能有一個(gè)由液態(tài)水組成的海洋，將大氣中的各種氣體溶解于海水中。
　　為了在這樣的世界上形成生命，在一開(kāi)始時(shí)就存在的一些簡(jiǎn)單分子必須結(jié)合起來(lái)，形成復(fù)雜分子。一般地說(shuō)，由只有少量原子的簡(jiǎn)單分子形成有許多原子的復(fù)雜分子，需要有能量的輸入。陽(yáng)光（特別是它的紫外線）照在海洋上，能提供必要的能量，迫使小分子形成較大的分子。
　　那么是哪些較大的分子呢？
　　1953年，美國(guó)化學(xué)家米勒決定設(shè)法去發(fā)現(xiàn)這樣一些較大的分子。他制備了人們認(rèn)為曾在地球原始大氣中存在過(guò)的一些物質(zhì)的混合物，并確信它是完全無(wú)菌的。然后，他用放電作
　　185為能源，讓這種混合物接受幾個(gè)星期。在這段時(shí)間的最后，他發(fā)現(xiàn)這個(gè)混合物中含有比他開(kāi)始時(shí)使用的分子稍微復(fù)雜一些的分子。它們都是生命組織中存在的各種類型的分子，而且包含著一些用于制造重要的化合物（蛋白質(zhì)）的氨基酸。
　　從1952年以來(lái)，世界上許多研究人員重復(fù)做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，并做得更加細(xì)致和精巧。他們用多種方法形成了多種分子，然后用這些分子作為形成更復(fù)雜的分子的起點(diǎn)。
　　這樣形成的一些物質(zhì)都已證明是在直接通向復(fù)雜的生命物質(zhì)——蛋白質(zhì)和核酸。在這些物質(zhì)中，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何一種物質(zhì)與具有生命組織特征的那些物質(zhì)大不相同。
　　然而，即使憑借最寬廣的想象力，迄今也還沒(méi)有形成可以稱之為生命的東西，但是科學(xué)家目前只是用僅僅幾升液體進(jìn)行研究，每個(gè)階段僅僅幾個(gè)星期，而在原始地球上，整個(gè)海洋的液體接受陽(yáng)光照射已達(dá)數(shù)十億年之久。
　　在陽(yáng)光的酷烈照射下，海洋中的分子逐漸地變得越來(lái)越復(fù)雜，直至最后、由于某種不知道的原因形成了某一個(gè)分子，這個(gè)分子能夠把較簡(jiǎn)單的分子組成像它自身那樣的另一個(gè)分子。這樣，生命就開(kāi)始了，并且延續(xù)著，漸漸進(jìn)化為現(xiàn)在的生命狀態(tài)?！吧钡脑夹问缴踔帘冉袢兆詈?jiǎn)單的生命形式還要簡(jiǎn)單得多，但它們已夠復(fù)雜的了。現(xiàn)在科學(xué)家正在努力工作，以便填補(bǔ)上面所說(shuō)的那個(gè)“由于某種不知道的原因”的細(xì)節(jié)。
　　但生命的出現(xiàn)并不是一種奇跡，它只不過(guò)是因?yàn)楦鞣N分子沿著一條阻力最少的線索彼此結(jié)合起來(lái)而已，這一點(diǎn)似乎是十分肯定的，在原始地球的條件下，必然會(huì)形成生命，就像鐵在潮濕的空氣里必然會(huì)生銹那樣。在物理性質(zhì)上和化學(xué)成分上與地球相似的任何其他行星，也會(huì)不可避免地出現(xiàn)生命——盡管不一定是有智力的生命。

責(zé)任編輯：王超

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