地球生命起源的两难

关于生命的诞生，生物学界已基本认定，第一阶段是从简单的无机化合物在特定的条件下形成原始的有机物质——碳氢化合物及其衍生物，直至氨基酸、嘌呤、嘧啶、核苷酸等有机小分子；第二阶段是从有机小分子进一步发展成复杂的有机物质——核酸和蛋白质等有机大分子；第三阶段是从有机大分子物质组成多分子体系；第四阶段是这些多分子体系演化出具有新陈代谢和自我繁殖功能的原始生命。这样的生命诞生过程，既可以设想是在地球上进行的，也可以设想是在宇宙空间或某些其他天体上进行的，因此而产生了两种同样可能的假说。

关于地球上生命起源的这两类科学假说，一类是“化学进化说”；另一类是“宇宙胚种说”。前者主张地球上的生命源于原始地球从无机物到有机物、由简单到复杂的化学进化过程；后者则认为地球上的生命来自地球外宇宙空间的胚种。在 1993 年巴塞罗那召开的第 10 届国际生命起源学术会议上，与会者所提交的论文仍然反映着生命起源研究上这种两难局面。

化学进化说

1936 年奥巴林（1894—1980）明确提出，地球的原始大气由甲烷、氨、氢和水蒸气组成，由于闪电和太阳辐射的作用可能在地球上产生第一批作为生命物质基础的有机分子。1953 年米勒（1930—）首次以模拟实验成功地证实了奥巴林的假说。米勒以氢、甲烷、氨和水蒸气模拟原始地球上的大气成分，通过加热和火花放电，合成了氨基酸。其后又有许多人在模拟地球原始的条件下的实验中，合成了其他的一些生命物质分子，如嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖、核苷、核苷酸、脂肪酸、卟啉、脂质等组成生命物质的原材料。中国科学家于 1965 年首先在世界上人工合成牛胰岛素蛋白质分子，继之又于

1981 年首先在世界上合成酵母丙氨酸转移核糖核酸。虽然至今科学家对蛋白质和核酸如何发展成具生命特征的蛋白体仍没有一致的看法，但对原始地球上生命物质的形成过程已有许多可理解的设想。

诞生生命的条件可能在地球刚刚形成不久就具备了。这些条件包括组成生命物质的原材料、适当温度和外来能源。原始大气中含有大量的氢而没有游离的氧，也就不可能在大气上层形成臭氧层，太阳发射的紫外线便不受阻碍地射到地球表面，从而为无机物质向有机物质的转化提供了充分的能源。在这种条件下，许多最初的有机物有充分的时间变化和发展，为后来生命机体的产生提供物质基础。在有机物的形成过程中，一方面地球表面的温度降低到 55～66 摄氏度，为生命物质的合成和存在提供了合适的温度；另一方面，彗星、陨石和火山爆发不断提供合成生命物质所必需的碳化物。这样，大气中和地球表面的二氧化碳，由于太阳紫外线、电离辐射、雷击、闪电等作用，在局部高温、高压下分解，有的与水化合成甲醛而放出初生态的氧，有的与水化合成碳酸。碳酸在局部高温、高压下分解并与氨化合成甲醛氨。

甲醛和甲醛氨又相互合成一种最简单的氨基酸——甘氨酸。这些无金属的碳化物的相互作用，以及同地球内冲出的金属碳化物相互作用，并吸收一部分硫、磷等，便可能产生多种有机化合物。这就为更复杂的氨基酸直至蛋白质和核酸大分子的聚成奠定了基础。

通过蛋白质和核酸长期的化学进化，地球上诞生了原始生命。关于地球上原始生命诞生的时间和地点问题至今也不是十分清楚。最古老的生物化石是 32 亿年前后的蓝藻化石，在 38 亿年前的岩石中发现有机分子，这就是目前所知的地球上原始生命出现的上限。至于原始生命的诞生地，人们有各种猜测，多数人倾向于原始海洋。原始海洋中有机分子浓度高的地方，合成速度会超过分解速度，通过蒸发、沉淀、结冰，形成界膜等机制，已合成的原始蛋白质和原始核酸等分子，可能形成稳定的多分子系统，进而发展为原始生命。

宇宙胚种说

诞生生命的条件不仅存在于地球，也存在于宇宙空间或具他星球。这不仅可以设想而且是可以检验的。

早在 20 世纪 60 年代，人们就已通过微波谱线搜寻到四种星际分子，此

后 30 多年来又发现了近百种星际分子。在已发现的星际分子中，有机分子多于无机分子，且有相当数量是地球上或实验室中尚未发现的。在大量的有机分子中，最主要的是甲醛、氰化氢和氢基乙炔分子，它们恰好是生命前物质中的最主要成分。这表明星际空间有形成生命的物质基础，而且通过近几十年来对陨石的分析还发现，其中包含有氨基酸、嘌呤以及 DNA 成分。这表明星际空间也有合成有机大分子的物理和化学条件。对星际消光曲线的研究还发现，星际空间还存在病毒和细菌的微粒，这表明有机物质乃至低级生命形式，在太阳系形成以前就已存在于银河系了。

据此，对于地球上的生命来源，奥巴林提出其他星球“传染”到地球的假说（1957 年），开尔文提出由陨石带到地球上来的假说，霍伊尔（1915—）提出由彗星带到地球上来的假说（1981 年）。在 1993 年召开的第 10 届国际生命起源学术会议上，有人坚持认为，造成化学反应并导致生命产生的有机物质毫无疑问是与地球碰撞的彗星带来的。

霍伊尔是宇宙胚种说的代表。他对星际云中的有机分子如何迸到太阳系作出了猜测，认为天王星和海王星是孕育生命孢子的“温床”，而彗星是将其运到地球上来的“搬运夫”。

天王星和海王星何以有温床的作用？按有些太阳系起源假说，天王星和海王星的形成要比地球晚，在地球诞生后的一段时期内，它们所在区域仍是弥漫的星云物质，经约 3～5 亿年才凝聚成了星体。在凝聚过程中，先是形成大量彗星似的冰质星云，其核径约为 10 公里，外层可能保留着从星际来的有机物质。在形成天体的过程中，星云由于受到小物体的冲击，可能形成局部“热塘”。由于离太阳远而没有致命的辐射，有机物在这里有可能由简单形式发展为相当复杂的生命形式，然后再由彗星带到地球上来。

彗星把生命物质带到地球附近，由于引力的作用，带有生命物质的部分星云可能形成椭圆轨道。它们在接近太阳时就会蒸发而进入星际空间，当它们接近地球时就有可能落人地球大气的上部而最终达到地球表面。

由于彗星挥发含量的成分与细菌和哺乳动物的含量很接近，且与星际霜也很近似，使得许多人觉得宇宙胚种说可以作为假说接受。