一、地球与生命的起源

地球的起源可以追溯到 60—100 亿年以前，在距离太阳大约 150×106 千米处（这个长度称为一个天文单位，A.U.，用以表示星球之间的距离），开始形成一个稠密的中心，这就是地球的雏形，也是宇宙中无穷无尽的偶然事件中的一件。

到了 45—47 亿年以前，地球的轮廓已初步形成。这时，环绕地球的原始大气圈中完全没有 O2，CO2 也非常稀少，可能是一个由 H2、CH4、NH3 和 H2O 等组成的还原性大气圈。地球还不断地向外排出一些气体，主要成分为 CO、CO2 和水蒸汽等，这个过程称为出气作用或排气作用。水星、金星和火星这些类地行星（即包括地球在内的离太阳最近的这 4 颗行星）在其演化的早期都经历过这一过程，有些学者认为这个过程在地球生命演化中起着很大作用， 因为一方面，出 气作用给大气圈增加了对生命至关重要的碳元素，另一方面， 出气过程还会造成一种“流体化”的物理状态，即外溢的气体与致密的颗粒状固体相作用，使固体颗粒微微升起，整个固体层向上扩张，呈现出某种流体的特征。实验证明，H2 和 CO 在使铁陨石粉流体化的过程中，能产生许多碳氢化合物，包括脂肪族、芳香族和异戊二烯。有人推测，现在发现的碳质球粒陨石中的有机物就是由类似的过程合成的。也就是说，这种流体化过程有可能是实现由无机物向有机物转变的途径之一。

然而，在地球形成的早期，原始大气圈对太阳辐射的屏蔽作用很微弱， 强烈的辐射直射地表，频率高达 22 赫兹，其威力足以毁灭一切生命。如果不是由于后来出现了某种防护和调节的作用，则地球上的生命就无从发生。

这种作用的第一个阶段是水的出现。尽管其机制尚不清楚，但有地质学的证据说明，至少在 38 亿年以前，在某种作用下，地球出现了水，因为现在

发现地球上最古老沉积岩的年龄约为 38 亿年。这时地球的温度仍然很高，处于近乎熔融状态，加上强烈的太阳辐射，使水分完全变成蒸汽，在地球上空形成射线难以穿透的浓云。在云层的荫蔽下，地表温度逐渐下降，并冷却凝固，形成地壳，互相挤压，产生折皱和断裂，但地球内部仍处于炽热熔融状

态。随着地壳的形成，近地层气温降低，云中的水蒸汽冷凝成水，开始出现降雨，而且倾盆大雨连续了几千年，使地壳进一步冷却，洼地与鸿沟都充满了水，产生了海洋这个生命的摇篮，也产生了最古老的沉积岩。

第二个阶段是生命的诞生，大约从 30 亿年前开始。这时由于地表坚硬地壳的形成，温度降低，蒸发作用减弱，降雨变得时断时续。流水作用把各种悬浮物与溶解物质带至海洋中，使海水成为含有多种成分的汤液（broth）， 其中包括具有四个价键的碳元素。它具有同其他元素相结合，形成链状和环状化合物的能力，为有机物的形成创造了前提。

至于生命究竟如何从原始海洋的汤液中产生，迄今还有各种不同的看法。恩格斯认为：“生命的起源必然是通过化学的途径实现的”（《反杜林论》）。1928 年维勒用无机物氰酸铵制成尿素，消除了无机物和有机物之间的鸿沟。1953 年美国学者米勒（S.L.Miller）和尤里（H.Urey）首次模拟地球原大气的成分，用甲烷、氨、氢和水蒸汽，通过火花放电，合成了 11 种氨基酸，其中有四种是天然蛋白质的组成部分：甘氨酸、丙氨酸、门冬酸和谷氨酸。此后，其他学者又实现了更多有机物在模拟条件下的合成，如嘌吟、嘧啶碱基、核糖与脱氧核糖、核苷酸、脂肪酸、卟啉和菸酰胺等。这些实验和上文所述的流体化过程均证明了生命起源的化学进化阶段，证明了从无机物转化为简单有机物，不仅完全可能，也是地球历史发展的必然产物。

然而，上述实验尚未能证明这些氨基酸是怎样进一步演化与发展成为生命的。生命的诞生至少要有 2000 个酶，这些酶又是成百上千个氨基酸按一定的规律组合而成的。在原始海洋上靠偶然的碰撞要把它们组合到一起，有人计算过其成功的概率为 1/40000！。相当于一个投骰子的人连续 5 万次都投上“6”一样困难，这种可能性即使存在，也是微乎其微的。

不少人企图用天外来客的假说来弥补生命进化中这个关键性阶段。早在1908 年，著名的瑞典化学家阿伦纽斯（1859—1927）就提出宇宙芽孢传播说，

认为芽孢受光的压力，从宇宙空间飞抵地球。到了 80 年代，英国剑桥大学理论天文学院创始人弗雷德·霍伊尔（他因对天文学的杰出贡献而荣膺爵士衔） 又以新的论据重新提倡生命的宇宙起源假说。他在《聪慧的宇宙》一书（1983 年伦敦出版）中提出了生命并非偶然地在地球上出现，而是在一种具有创造性智慧引导下从太空来到地球的假说。他引证了许多天文学上的新发现，例如许多陨石上都含有大量微型球状炭粒，而这些炭粒有可能是孢子或细菌转化而成的，他还指出星际粒子同细菌的大小极其相似。1981 年日本天文学家对彗星的观察也发现彗星粒子同细菌的大小完全相同。同年，美国天文学者又指出，慧星粒子同有机物所释放的辐射光完全一样。后来，在金星、木星和水星的大气层中也发现了与细菌相似的粒子。根据这些事实，人们完全有理由提出这样的问题：象彗星那样的天体是否会把带有生命的粒子带到地球上来？有人甚至提出了更大胆的假设：几十亿年以前来自天外文明的宇宙飞船溅落在地球原始海洋上，来自太空的生命种子就被接种到了地球上，从此开始了地球生命的演化。地球史的宇宙演化阶段告一段落（图 2.2A）。

图 2.2 宇宙、地球和生命史大事记

（据 G.H.Dury：AnIntroductiontoEnvironmentalSystems，1981）

这种天外起源的假说看起来很诱人，但其中仍然存在着致命的弱点：它并未能从根本上回答生命起源的问题，如果地球上的生命起源于天外，那么，

天外的生命又是怎样起源的？