编者按：今年是美国《科学》杂志创刊125周年，该刊以出版专辑这种特别的方式进行了庆祝活动，引领读者去思考“什么是我们还不知道的”科学之谜。据《科学》编辑部的介绍文章，他们先是请编委会、编辑人员和读者提出能反映重要知识空白的问题，这些问题应是科’学家们试图在今后25年内加以回答，或至少知道如何着手去回答的。他们从收到的大量回音中选定了125个问题，最后又从中挑选了25个作为重点。《科学》声明，这些问题并不能全面概括社会对科学的要求，也并非对今后科学成就的展望，只是较具有根本性质，涉及的范围较广。其中有的很少实用价值，有的则有较大的社会意义；有的是新近才发现的，有的则是长期困惑科学家的老问题。为此，本刊将陆续刊发上述文章，意在激发人们对未知科学的探索。这25个问题是：1.宇宙是由什么构成的？2.我们人类在宇宙中是否独一无二？3.地球内部在进行着什么样的运动？4.意识的生物学基础是什么？ 5.人类的基因数目为何这样少？6.基因变异和人体健康有多大关系？ 7.人的寿命能有多长？ 8.器官再生是由什么控制的？ 9.皮肤细胞怎能变成神经细胞？10.单体细胞怎能变成完整的植株？11.地球上的生命是如何和在何处起源的？12.物种多样性是由什么决定的？13.什么基因变异使我们独一无二地变成了人类？14.记忆是如何被存取的？15.协作的行为是如何进化的？16.大量的生物学数据怎么产生出巨大的图像？17.我们能否有选择地使某些免疫反应中止？18.温室气体下的世界会热到何种程度？19.什么能取代汽油？20.马尔萨斯今后仍是错误的吗？21.更有效的艾滋病疫苗能否制成？22.物理学的多种定律能否统而为一？23.是否有更基本的原理规定着量子测不准原理？24.我们还能把化学自组织推进到多远？25.常规计算的极限是什么？

生命之锅? 据说深海的热水出口处曾是生命开始的地方

在以往的50年中，科学家对生命起源问题进行了不懈的探索。有些人按时间顺序，从研究生命的开始向后追溯到生命的始祖，而有些人却从45)亿年前地球形成时起，不断向前探索无生命的化合物是如何组合成生命体的。

向后追溯的结果让古生物学家发现了至少34亿年前的微生物化石，对这些远古化石的分析，揭示了37亿年前地球上就已经有了促进光合作用的有机体。研究人员怀疑，带有这些痕迹的有机体与现今发现的所有生命一样具有相同的特征，所有自由生存的有机体把DNA中的遗传信息编码并通过蛋白质促使其发生化学作用。因为被称为DNA的脱氧核糖核酸与蛋白质在其生存过程中相互依赖，密不可分。因此很难想像它们中的任何一个会先行进化，然而，人们也很难相信它们会同时从生命起源以前的混沌中脱颖而出。

现今的实验告诉我们，生命的初期形态有可能依附于现今有机体上所发现的第三类分子，即被称为RNA的核糖核酸。RNA曾被认为只不过是一个细胞使者，现在却被证明其具有多种惊人的功能，它不仅在为遗传信息编码，而且像蛋白质那样非常活跃。举例来说，一些RNA分子重叠和阻断着基因，而另一些分子则与蛋白质和其他分子结合为一体。实验显示，RNA可以进行自我复制并执行其他功能以保持原始细胞的存活。

许多科学家现在都赞同这一看法：生命只有过了“RNA世界”这一关后才会具有亲和力。而作为一种催化剂，蛋白质要比RNA有效数千倍，所以当它们一出现，就一直备受自然选择法则的青睐。同样道理，遗传信息虽可以从RNA中被复制，但从DNA中被复制的误差要小得多。

而致力于研究生命起源以前的科学家是如何看待RNA生成的。1953年，芝加哥大学的斯坦利 · 米勒(Stanley Miller)和哈罗德·尤里(Harold Urey)称，实验可以回答这一问题。他们把一根电线通过由氨、甲烷和其他气体组成的混合气体，这种混合气体在当时被认为是一直存在于这个早期世界上的，他们发现，这样可以产生出氨基酸和其他一些重要的生命元素。

这些构成生命的元素是在地球的什么地方汇集而形成原始生命形态是争论的一个主要话题。从1980年代开始，部分科学家认为，生命起始于深海热水处涌出的富含矿物质的热水中。包括对生命树研究在内的“热起始说”的证据告诉我们，现今存活着的微生物的最原始物种在热水中很活跃，不过这一热起始假想已有所降温。最近的研究认为，嗜热微生物不是活化石，相反，它们有可能来源于不太耐寒的物种，进而演化成嗜热物种。有的怀疑论者也表示不解，微妙的RNA分子怎么可能在沸腾的热水中存活。尽管众说纷纭，然而，至今为止，还没有哪一个有说服力的假说能取代热起始说。

今天，许多科学家认为，早期的大气主要是由二氧化碳及其他气体所组成的。近年来的一些实验证明了在这样的条件下，许多构成生命的元素是可以形成的，此外，彗星与陨星有可能从太空中把有机化合物带到地球上来。

正在实施中的研究项目有可能进一步显示生命是如何开始的。科学家们目前正在从事一项显示基于RNA的细胞有再生和演化可能的实验。美国航空航天局(NASA)的“深度撞击”探测器已经发射升空，计划通过对彗星的撞击的研究，旨在缩小对那些可能已坠落到早期地球上的化合物构成要素的研究范围。

在火星上发现存在生命痕迹的消息是最激动人心的。最近对火星的探测表明，在这个红色星球上曾经存在过由液态水形成的浅海，这说明了火星曾是一个适宜于生命存在的地方。火星探测的下一步任务是从火星地表以下或生物化石中寻找生命的痕迹。倘若真的有所发现，那就意味着在火星上曾孕育过生命。也许这是宇宙内的普遍现象。或者说，在一个行星上出现了生命并传播到其他的行星上。说不定，正是一颗40亿年前的陨星把火星上的微生物带到了地球上，从而使我们这个原本贫瘠的行星也开始有了生命。