生命是什么?看来不是一个问题。鲜花、树木、昆虫、动物、人类,乃至细菌等等,这一切都是生命的形态。然而,这一切我们现在感受得到的生命现象的前身是什么呢?他们又是从何而来的?在最初最初的最初,有一种什么样的启示,生命开始启程。要回答这样的问题,恐怕我们大多数人是茫然的,我们也许能把握现在的生命,但我们不能把握生命起点。

长期以来,关于生命起源在科学界存在着激烈的争论,它是科学上最大的难题之一,众说纷纭,莫衷一是。直到20世纪前苏联生物化学家、科学院院士奥巴林提出生命起源的假说以后,才开始进行科学研究。奥巴林1917年毕业于莫斯科大学,以生物化学见长,他赞同“生命是整个自然界的结果”这一论断,因此他深信:生命绝不可能是永恒的。奥巴林根据当时关于地球、太阳系其他行星以及太阳形成的资料,对生命起源进行了不倦的探索。

1922年,奥巴林就在莫斯科《生物科学通讯》上表达了他自己的这一思想,提出了关于生命在地球上起源的假说,那是迄今人们所知的最早的关于生命起源的专论;两年后的1924年,他出版了第一本《生命起源》的小册子。奥巴林指出:“生命的起源不是某些‘幸运机遇’的结果,……而是物质进化的必然阶段。”他认为,地球上出现生命前就存在有机小分子物质,并能在原始地球条件下,形成复杂的有机化,合物。他把生命起源的历史分为三个基本阶段:有机物产生阶段;氨基酸、高分子聚合物形成阶段,即蛋白质产生阶段;生命物质即具有新陈代谢机能的蛋白体产生阶段。其过程可能是这样的:蛋白质分子→分子团→团聚体,并指出团聚体内部结构的完善化就可导致最原始生命的出现,并最终产生细胞。

1936年,奥巴林综合了当时的天文学、地质学、生物学、化学等学科的成就,进一步充实和丰富了他的论点,出版了《地球上的生命起源》一书,阐述无机元素如何从古代原始大气中演化,并转移到地面,在原始海洋中逐渐演变成生命物质的大致过程和主要阶段,着重提出了“团聚体”的形成在生命起源中的作用。

1957年,奥巴林又吸取了天文学、物理学、化学,尤其是分子生物学等学科的新成就,再一次修改和出版了《地球上的生命起源》一书,是年,还于莫斯科首次举行了生命起源的国际性专题讨论会;1972年还成立了研究生命起源问题的国际性学会,促成了庞大的综合研究队伍的建立,生命起源问题被纳入了科学研究的轨道。

奥巴林把生命的发生看成是自然界长期进化发展的结果,并首次试图从整体上建立生命在地球上发生的科学理论,因此,被誉为世界上研究生命起源的先驱。由于语言上的障碍,奥巴林的学说未能及时为西方学者知悉。

1929年,英国生物学家霍尔丹独立发表了相似的见解。他明确断言,原始大气层没有氧,因此,直射下来的强烈的紫外线可以作用于水、二氧化碳和氨的混合物,形成许多有机化合物。由此证明,有机物的出现早于原始生命,并以进化论的观点阐述了这一发展过程。现在,有人把他们的理论称为“奥巴林-霍尔丹生命发展阶段学说"。

奥巴林根据物质进化发展的观点,认为地球上的生命物质必然是通过化学演化途径,由非生命物质长期发展而成的。他设想,地壳表面及其周围的一些碳、镍、铁、镁、钙、水、氮等无机元素和化合物,在一定条件下能相互化合成简单有机物,他们借自然能在自然条件下经过漫长时期的变化,能进一步演变发展成有一定有序结构的最原始的生命物质。这一化学演化过程大致上经历了三个基本阶段:简单的有机物及其衍生物的形成、复杂有机物(蛋白质、核酸等物质)的出现以及原始生命物质的诞生。

奥巴林《地球上的生命起源》一书出版之后,生命起源的研究如雨后春笋般迅速发展了起来。但是,生命在地球上出现是几十亿年以前的事,时过境迁,历史不会重演,“造物主”也没有用录像机为我们拍下真实的画面。到底怎样去研究这一段经历?用什么办法来检验这个问题上的各种假说?

生命起源模拟实验为这些假说提供了依据。

美国芝加哥大学年轻的毕业生斯坦利 · 米勒在1953年的原始大气模拟实验是其中一个著名的生命起源实验。

他设计了一个特殊的玻璃仪器,将它抽成真空,并用130心高温消毒了18个小时,然后模仿原始大气的组成和比例,通人甲烷、氨、水蒸气、氢气等混合气体,让它们循环流经一个模拟原始地球电闪雷鸣的自然条件以及太阳紫外辐射的电弧,经过八个昼夜的连续火花放电,在此过程中,他随时取样作分析,以了解化学演化过程中的产物类型和数量。最后,他用纸上色层法分析这些溶液,发现除了那些简单物质以外,还有甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等11种氨基酸出现,其中有4种氨基酸同组成天然蛋白质的甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸完全相同。这一实验立即轰动了世界,为人类揭开地球生命起源之谜开辟了一种新途径。

米勒的模拟实验,不仅用实验事实证明了生命单体氨基酸能由简单化合物自发生成,也为我们实现了重演几十亿年前历史过程的愿望和重现了有机物在原始地球上自然生成的历史景象。后来,其他学者考虑到当初能源的多样性,在实验中改用紫外线、太阳光能、X射线、γ射线、加热等也获得了类似的结果。

艾贝尔森继续了米勒的工作。他用由不同气体以不同方式组合的材料,进行了一系列类似的实验。他发现,只要开始时所用的分子中有碳、氢、氧、氮等原子,就能形成在蛋白质中普遍存在的那些氨基酸。

1959年,我国北京大学的科学家在实验气体中加入了硫化氢气体后,在实验结果中也得到了半胱氨酸和胱氨酸等重要产物。

从50年代到70年代的模拟实验结果表明:不同的原料、不同的能源和条件,可获得不同的产品。至今,组成蛋白质的20种氨基酸已全部通过人工模拟,自然条件的方法加以合成了。

米勒及其后继者所运用的生命起源的模拟实验是别开生面,它们使人类追溯生命起源的科学研究得到一种支撑,为生命起源描摹了一种可能的图景。应该说我们人类可能永远不可能还原生命诞生伊始的情景,因为这是不可逆的,但是我们通过理论假设和模拟实验至少可以部分地刻划生命的最初状态,也许只是一种科学的大胆想象,但对生命的寻根是人类的生命的冲动,在这样一种过程中我们一点一点地回答“我们从哪里来”的亘古追问。

继奥巴林于1936年提出“团聚体”理论之后,英国的贝尔纳于1952年提出了“类蛋白微球体”理论,瑞典埃仑司弗尔特则于1960年提出了“生命之池”理论,70年代日本汇上不二夫所提的“海生颗粒”理论,以及美国劳利斯等提出的“金属泥土”理论等都是以奥巴林关于生命起源第三阶段的主要变化为中心课题的。不同国籍的科研人员,都在尽力地为化学演化第三阶段的神秘性——由死变活,作出科学的解释和寻找理论依据。

奥巴林还把团聚体作为前细胞模型带进了实验室,进行了详尽的研究,取得了卓越的成就,这就使化学演化的第三阶段从假设走向了实验,化虚为实,赋予了生命科学理论研究的新生命,同时也提出了新的课题——原始细胞是如何形成的?

关于生命的起源问题,到现在科学家依然在研究着,提出种种假设,并加以实验证实。虽然,生命发展到今天,已有很多奥秘为人所知了。关于细胞,关于血液,关于DNA,生命的研究也已发展到了器官移植甚至克隆的阶段,可以说从生命诞生至今,生命已经不单纯是一种自然形成的形态了,人类可以创造生命了。然而,尽管如此,生命的起源还是——种难以全然了解的神秘。大自然缄默着,它将这种神秘留在了时间的深处。千姿百态的生命在今天的地球上活动着,但那些最初最初的原子或者分子都留在了我们不可能触摸的时空最深最深处,我们只能想象,猜测,为我们无法感知的这一切感动得痛心。

还能怎么样?能够了解一些科学家的假设和模拟实验,我想我已经满足了。我们知道自己原来曾经、曾经是一些分子,一些聚合气体,就能想象得到生命的进化是多么可歌可泣的一个旅程。

也许漫长,漫长到我们今天尚未了解生命的全部。

也许瞬间,瞬间到成为化石里的昆虫。但是这——种瞬间的定格,还是不知道彼时彼刻生命到底发生了些什么。

所以,我们在向前走,但也是在回到最初最初的开始。因为我们要弄明白我们的生命。