至少传统理论认为分子是没有生命的。然而有些分子的行为表现却与生命现象惊人地相似。去年4月在位于加里福尼亚州的斯克里普斯研究所就发现过这样的分子，科学家们认为这些分子曾给他们的研究造成过破坏，RNA是存在于所有细胞的细胞核中的一种重要分子。有一段合成的RNA分子具有不寻常的能力，在其形成的一个小时之内，它可以利用试管中的有机物不断进行自我复制。过不久，复制出的RNA开始进化出一些新的化学性质。观察到这个现象的科学家们既吃惊又兴奋，他们想：生命就是这样开始的吗？

这是个被反复提出过的问题。RNA及其类似分子表现出的新现象传遍了科学界。在实验室里合成出来的物质当中还没有哪种物质像RNA这样几乎要越过区分生命与非生命、生与死的界限。我们是谁？我们是怎样来到地球的？这些最基本的问题似乎都被归结于这种微小的线性分子上。目前，科学家们既处于研究的兴奋之中也处于哲学的争论之中，他们发现自己又重新面对地球上最古老的谜之一：生命究竟是什么？它是怎样开始的？

由于海洋学、分子生物学、地化学和天文学诸领域提供的大量新证据，科学家们对上述问题的答复也改变得很快。今年夏季，在西班牙巴塞罗纳召开了一次讨论生命起源的会议。会上研究人员粗略地综合了各种新观点。加里福尼亚大学洛杉矶分校的古生物学家斯科普夫报告说，他在距今35亿年前的岩石间发现了生长繁盛的微生物种群的印痕化石。这同其它的证据一起表明生命在地球刚刚形成*10亿年后就已经出现，进化速度要比过去设想的要快得多，生命不是在过去假设的温和条件下诞生的，而是在被火山爆发、彗星和其它天体猛烈撞击下造成的恶劣大气条件中出现的。事实上，来自外部空间的天体可能带来了形成生命所必需的原始物。生命极有可能是由巨大的外部力量促成的。许多研究者认为生命在最后定型和居留于地球之前曾经不止开始过一次而是开始过几次。

生命的起源过程快速而且容易，这种想法刺激着科学家们想在实验室内创造真正的生命。他们的设想不像科幻小说中描写的那样一把身体的各部分组合在一起，经雷电一击有了意识，最后把制造者自己也给毁灭了的怪物，科学家们的设想和在斯克里普斯研究所发现的装在试管里的分子近似。他们想让时光回复到过去制造出一个类似于最初的最原始生命的实体。是乔伊斯的实验室得到了斯克里普斯研究所发现的那种分子，他认为最古老的生命形式可能是现代RNA分子的祖先，它更简单更稳定，在从大到小的所有生物体中RNA和DNA分子一起负责传递遗传信息。

乔伊斯及其它一些科学家认为，这样的分子起源于生命和非生命之间的界限不清楚的区域并且最终这个界限消失。沟通生命与非生命这两个方面的精细化学途径仍然未被认识，然而，世界各地的科学家们已经在热衷于复制它。乔伊斯预测在本世纪之前，他们中的一个或多个人将会成功地创造出“有生命”的分子。当他们获得成功后，诸如：生命是只发生过一次而且发生的可能性极小的奇迹吗？或者生命是一个普通的必然发生的化学过程，它会在宇宙内连续兴起吗？这些最为悬而未决的问题就有了明确的答案。

1953年，芝加哥大学的研究生米勒首次提供出被大家广泛承认的实验证据。他在一个玻璃瓶内制造出一个原始地球的有趣模型。水代表海洋。甲烷、氨气和氢气代表大气层。电火花代表闪电和其它放电现象。一周之后，他在玻璃瓶内发现了粘稠的有机物，其中包含了大量的氨基酸。氨基酸是组成蛋白质的原料而蛋白质又用于组建细胞，许多科学家认为答案找到了或者几乎找到了。

上一代的大学生对这个实验很熟悉，它被写进了教科书。然而现在这种设想正道到猛烈抨击。有关行星形成的最新研究结果对甲烷和氨气是原始地球大气中的主要成分这个论断提出越来越多的疑问。还有，尽管在米勒的著名实验中制造出了蛋白质的组分，但是更多的研究者们相信RNA这种主要的遗传分子出现于蛋白质之前。

另外，愈发古老的化石证明生命并非像达尔文设想的那样按照悠闲的步伐进化，也许最令人感兴趣的还是在海洋的热流中发现有有机物生活着。这样除了达尔文描述的那种温和的环境之外，又有了一种必须给予重视的可能。德国雷根斯堡大学的微生物学家斯蒂特说，生命可能不是在条件良好、温热的池塘内形成的。而是诞生于“高温的压力锅”内。

一般而言，即使认为科学家们已经丢弃了旧的想法，他们在新的观点上也还没有取得一致。现在有关生命问题的理论其内容都比较复杂。既叙述了许多很有说服力的事实又存在很多漏洞，而且也不缺乏讨论如何填补这些漏洞的各种学说。

大约45亿年前，太阳系开始由气体和尘粒蕴育成形。首先形成的是小星体，然后再由它们通过相互撞击结合到一起产生出行星。由于撞击时会释放出能量，幼年的地球是一个熔融的球体。10亿年后，地球开始靠自己的引力场来吸引天体中各种各样的尘粒。从太空中来的彗星呼啸着坠入太阳系，陨星等其它星体也如同重磅炸弹一样盘旋而至。

蔡勃是研究行星的科学家，他说其中有些星体的大小可能有现在的一个洲那么大。星体撞击产生的热量足以使岩石汽化，使海洋沸腾，在大气层里形成一个灼热的蒸气罩。这样的灾变可以把所有的生物消灭。

然而10亿年过后。太阳系中的尘粒已全部清除，原始的撞击活动也告停止，生命也早已兴起。加里福尼亚大学洛杉矶分校的斯科普夫在澳大利亚西部35亿年前的岩石中鉴定出11种不同类型微生物的印痕化石，其中的许多化石很像今天广布全球的蓝藻。在格陵兰发现的更加古老的岩石也提示约38亿年前，具有细胞结构的生命可能已经出现。

科学家们认为，那时会给生命造成威胁的星体还会周期性地撞击地球。美国NASA（国家航空和宇宙航行局）阿曼斯研究中心的奥勃贝克和他的同事们估计，主要撞击之间的间隔可能很短，只有300~600万年。要能孕育出生命，这样的间隔实在是太短。奥勃贝克说，这就意味着在地球上产生生命的化学过程必须是快速的和简单的。他问，这会不会是生命不止起源过一次的原因？

生命可能在哪里诞生？除去最大的星体，生命在哪里还相对比较安全？为寻求答案，很多研究者开始注意在海底发现的一种奇特的烟囱状结构。它们被称为热液出口，位于海底裂缝上，与海底熔岩室相通。这样在水下就形成了一个水加热装置：冷水从某些岩缝沉降下去而热水通过另外一些岩缝涌出。15年前，科学家们开始乘潜艇对这些貌似恶劣的环境进行探索。他们惊讶于自己发现了一个大范围的生态系统，其中生活着许多各种各样奇特的生物，有巨大的管型螨虫也有盲虾。更让人感兴趣的是食物链位于热液出口周围的食硫微生物，分析它们的RNA表明它们与地球上最早的生物体关系最为密切。生活于蒸汽池表面的微生物，其生活环境如同美国黄石国家公园的章鱼泉，它们是唯一的另外一种古老的生命形式。

地球上的生命是在这些高温场所形成的吗？这种“高温世界”假说改变了许多人过去的想法。印第安那大学的微生物学家佩斯推原始地球轻薄的外壳好比蛋壳一样易于破裂，同今天的地球相比原始地球上的热液出口更加普遍。华盛顿大学的地球化学家肖克计算出处在高温时生物体能从营养物当中获取额外的能量。肖克说：“温度越高，生命就越易于存在。”（在某种程度上可以这么说。没有人在超过112℃的条件下发现过存活的微生物、）

然而问题仍然存在：生命是起源于热液出口呢，还是迁移到那里的？热液出口可能不是生命的摇篮而是起源于海洋表面的生物体的避难听，生物是后来迁移到海底的，在海底由于受到数千米深水的保护，来自地球之外的一系列撞击把生活在能见到阳光的地球表面的生命消灭了，而生活干这些避难所的生命则幸免于难。

40年前，米勒在玻璃瓶内进行的实验表明组成生命的化合物很容易就能由大气层中的气体制造出来。他在实验中重新构建的条件忠实地反映了那个时代占主导地位的思潮。那种思潮认为在引力的影响下，地球几乎是由岩石和尘粒逐渐地温和地形成的，根据这种模型，地球起初是冰冷的，地层最深处的温度并不高，直到过了很久之后由于放射性衰变才把位于地核处的恒温器逐渐启动。这样，像铁这些比重大的元素不是立刻熔化沉入地核，而是仍然留在接近地表处达数亿年。

这些为什么是重要的呢？因为铁能吸引氧，阻止氧与碳结合生成二氧化碳。另外，古火山把碳和氮气喷入大气层，它们就可以和氢相互作用。偶然的原因导致这样的结果：形成甲烷和氨气，这些气体使米勒的实验成为合理。

蔡勃说，这是“一幅美妙的画面。”他又说，遗憾的是，这可能是错误的，因为火山爆发参与了地球的诞生过程，所以铁就会熔化沉入地下深处。因此，早期的大气层中可能含有大量的二氧化碳，并且由于二氧化碳的存在有机物就很难形成。

那么，构建生命的原料来自何处呢？许多科学家认为是给形成生命造成过困难的彗星、陨星还有别的星体把它们运载到地球的。加里福尼亚大学戴维斯分校的动物学家迪摩曾经从陨星中提取到有机物，这些有机物能形成细胞模样的膜。他还分离到能从阳光中吸收能量的浅黄色色素，并认为它是叶绿素的前身。

但是，一个陨星能载来的有机物的量是极少的。许多科学家认为这样少的量很难孕育出生命。因此，蔡勃认为在地球形成时期到处浮游的星际尘埃可能是更加重要的有机物来源。他指出即使今天无数微小的尘粒——每粒都有可能载有有机物——像从宇宙飘来的雪花一样落到地球，把它们收集起来的总量要比垒球大小的陨星重10万倍。彗星因带有碳而呈黑色，它也会载来原料。因为彗星的化学组成仍然是一个很大的谜，所以不知它是否帮助过生命诞生。

还有另一种可能性：巨大物体撞击地球，尽管是暂时的，也会使大气组成发生重大改变。NASA阿曼斯研究中心的詹勒说：“一个大的铁质星体撞入地球，你肯定能得到自己感兴趣的东西，因为铁将会同它撞击到的所有物质起反应。”詹勒推测，这样的条件可能使大气层暂时地按照米勒的设想充有甲烷。

生命起始时没有米勒用的玻璃瓶、试管和小试剂瓶这些便利条件。因此，自然是怎样按顺序把生命所需的各种成分加到一起的呢？劳伦斯 · 伯克利实验室的研究人员勒曼最近认为海洋中的泡泡可能起着小型化学反应器的作用。他指出，泡泡是无处不有的；无论何时，5%的海洋表面都被泡沫覆盖。另外，泡泡还倾向于去富集许多生命必需的化合物，其中也包括铜、锌和磷酸盐等微量元素。最为有利的是，当泡泡破裂时它们用力地把积累的分子射入大气层，而其它的科学家认为最重要的化学过程就是在大气层中进行的。

乔治 · 梅森大学位于弗吉尼亚州费尔法克斯，莫洛威兹是这所大学的生物学家，他认为生命诞生于比正在破裂的泡泡存在期更长一些的化学环境。他把注意力集中到在自然界中发现的两性分子上。这些分子的一端与水亲和而另一端却憎水。在原始海洋中上下浮动时，这些分子弯曲形成小圆球把憎水端包围起来。这些小球被称作泡囊，可以提供化学反应所需的理想场所，可能是最早细胞的前身。莫洛威兹说：“一旦拥有这些泡囊，你就走上了生命之路。”

但是，膜和代谢哪个首先出现呢？维希特肖舍尔是慕尼黑的一位专利代理人，也曾是一位理论化学家。他认为我们所说的生命是特定的关键有机分子之间经过二系列的化学反应后开始出现的。他说这些分子像垫子内的别针一样竖立在可供依附的材料上，它们不是封闭在膜里面，维希特肖舍尔选择出的这个最重要的材料是黄铜，这令人吃惊。由于黄铜携带正电荷，它吸引带负电的有机分子，使之靠近后相互发生作用。维希特肖舍尔认为这些反应可能导致类似光合作用过程的形成。

然而，这些分子是怎样进行复制的仍然是个未解之谜。格拉斯哥大学的化学家凯史密斯认为这个问题的答案不是取决于黄铜而是取决于普通的粘土。某些粘土的结构反复重复同样的晶格，更重要的是，一旦出现缺陷，它就开始从缺陷处重复，这很像DNA链中的突变，虽然很少有科学家相信这些无机分子是有生命的，但是有不少人很重视这样的想法：粘土或矿物晶体为生命进行原料组装和按照精确的方式进行组织提供了分子模型。

即使接受了有机分子能自发组织、自我复制这个事实，还有一个“鸡在先还是蛋在先”式的重要问题没有解决。现代细胞是由蛋白质构成的，而合成蛋白质的信息包含在DNA和RNA的长链之中。可是，没有合适的蛋白质在合成过程中作催化剂，DNA和RNA又不能产生。那么，没有蛋白质，核酸是怎样开始合成的呢；或者相反，没有核酸，蛋白质怎样开始合成呢？

十几年前曾经提出过一个解决方案。那时研究人员们发现某些RNA分子既可作信息模板又可作催化剂。去催化RNA分子自身之间或其它分子之间的反应、就某种程度上说，科学家们认为RNA是把DNA的遗传信息传递到细胞中蛋白质合成场所的唯一信使分子。突然间RNA却具有了完全不同的功能。如果RNA能催化反应，也许在过去的某个时候它催化过自身的复制过程。这样它就不只是DNA的信使分子了，它可能是DNA的祖先。根据这条推理路线，第一个有机体生活于“RNA世界”，直到快速越过进化的转折点后DNA才形成。

去年4月，斯克里普斯研究所的乔伊斯在寻找生命的古老前身时偶然发现了那种让他觉得挺有希望的分子——一段合成的RNA分子在试管内移动时突然把它自己同一段蛋白质相结合，然后开始不停地进行复制。这种新分子的出现使乔伊斯的探索近于有了突破。

乔伊斯和沙斯塔克认为终有一天，当某人把合适的化合物倒入试管，一种可以自我复制的分子就会出现。如果这种情况发生，这个成就既让人吃惊又让人心乱，因为它将对生命是什么这个最基本的概念提出挑战。对于大多数人而言，生命指的是动物、植物或细菌。病毒不是很清楚，因为它们只是包装于蛋白质内的核酸链，在活细胞之外它们无法复制。

虽然科学家们已接近于认识生命的起源过程，有用的生命定义仍需深思、争论和进一步发展。如果试管内具完全功能的RNA开始合成它自己的蛋白质，谁能说同细胞内行使同样功能的RNA链相比它缺少生命活性呢？

有些人始终持这样的观念：是天赐良机，不是精致的化学过程把物质转变为生命的。科学家们需要在试管内制造出每样东西来动摇原教旨主义者的信念。总之，乔伊斯实验室中的分子还不如病毒精巧，比起细菌其复杂程度差得更远。事实上，科学家们知道得越多，生命似乎就越不同凡响。正如大爆炸理论没有解除宇宙的神秘感一样，认识生命起源的研究进展最终是增加而不是消除了对生命的疑问。

[Time，1993年10月11日]