笔下文学

第一章 探索生命的渊源（第1页）

地球上的生命从何而来

地球和太阳系的其他行星相比，最大的不同之处就在于它上面居住着各种各样的生物。从南极到北极，从东半球到西半球，生命活动的迹象在地球上如此繁盛。然而，这些种类繁多的生物是否一直就存在呢？（1-1-1）

公元前4世纪的亚里士多德认为生命可以从非生命的物质中自然发生。按照他的说法，萤火虫、蜜蜂或蠕虫这样的生物可以由早晨的露水和黏液或和粪土结合在一起生成。亚里土多德的这种观点一直持续到13世纪，当时，人们相信从树上能长出小羊来。

法国化学家巴斯德在1864年进行了著名的“曲颈瓶”实验：他先把肉煮好，去掉肉块，留下煮沸的肉汤，把肉汤放到烧瓶里，再把烧瓶的瓶颈拉成S形，这样就能让新鲜空气进入到瓶子里，而阻止细菌或微生物随空气飘入瓶子里。实验结果证明，即使在这样的S形长颈瓶子里，微生物这样简单而微小的生命都不会自然发生。这个实验有力地否定了自然发生论，为人们正确了解生命是如何发生的提供了启示。

还有一种观点是“宇宙发生说”。这种学说认为宇宙是生命的来源地，陨石是运载生命种子的“飞船”，陨石通过撞击地球的方式，把它们带进了地球。在地球的适宜条件下，来自宇宙的生命就生存发展起来了。但是，宇宙发生说只解释生命是从宇宙空间移居到地球上来的，并没有真正揭示出生命起源的原因。

年轻的化学家斯坦利·米勒是美国圣迭戈大学的一位科学家，1953年他进行了一个有趣的实验。他先把甲烷、氨气、氢气和水蒸气等气体，按照“地球原始状态”时的组成比例，混合在一个玻璃瓶中。然后，他用电流模仿闪电，轰击这些气体。结果发现在玻璃瓶中出现了一种从未见过的橘黄色气体。米勒对这种气体进行了测定，证明这一气体中含有大量的氨基酸等有机物质。

最近一段时间，西方有些科学家又提出了一种新的看法。他们认为40多亿年前最早在地球上出现的第一批生命（即原始生物）起源于火，也就是说生命就是从火里诞生的。这种新看法得到了全球科学界的关注。

美国《新闻周刊》发表文章报道称：1980年美国的圣海伦斯火山喷发，当时火山释放出来的高温和喷发出来的有毒的化学物质使附近苏必利湖中几乎所有的生物遭到了灭顶之灾。但是，最近有一个令人吃惊的消息传来：美国俄勒冈州大学的科学家们在该湖中发现了一些微生物，这些微生物的发现可以证明：由于在火山喷发时有大量的硫酸及硫化物，即使在高温热液中，生命仍然可以存在和繁殖。美国迈阿密大学的番迪尼·佛克斯模拟上述的环境和条件做了类似的试验。试验中他发现，氨基酸——蛋白质的构成原料，在几分钟内就可以聚合成类似蛋白质分子，而且它会在不到24小时的时间中成为类似细菌的生物体。通过以上材料我们可以推测，在40多亿年前，也就是在地球诞生后不久，火山喷发的热液可能曾是原始生命产生的最早的环境，是地球上第一批生命的发源地。（1-1-2）

另外，还有一种新的学说——“化学进化说”则认为:丰富的有机分子存在于早期地球的大气里，经过漫长的岁月，这些有机分子产生了一种相互关联的结构，这种结构能临时组合在一起，时间一长，这种分子周围就产生了一层黏稠状的东西，并且随着外界环境的变化，它能排放出临时组合在一起的另一部分有机分子，也能接受另一类有机分子。这种复合化的分子可被看成是最初的生命，它具备了最简单的代谢和繁殖功能，而这些功能就是生命属性的基本特征。

最近，在格陵兰38亿年前形成的古老的石英岩中，德国和法国的两位科学家发现了单细胞有机物的内含物。这种细胞的形状呈椭圆形和丝状体，通常具有鞘，它的内含物由生物的物质组成。它的细胞壁和鞘的结构以及其繁殖方式，几乎同现代的酵母菌一样。大约需要5亿多年的时间才能形成这种单细胞有机物。所以，大概在43亿年前，生命才开始出现。人们根据最新的考察结果，得出了这样的看法：生命的出现与行星的诞生几乎是同时进行的。

目前，我们虽然无法彻底解开地球生命诞生的奥秘，但是这么多新发现也让寻求生命起源的历程变得奇妙有趣了。

陨石和生命起源有何关系

一个火球从天而降，紧接着是隆隆的巨响。有经验的人大概猜得出是陨石来了。陨石以这种“轰动”的方式造访过世界各地。对于陨石，很早以前人们就有所描述，视它为神秘的天外来客。

那么这个天外来客缘何降落地球？原来，太阳系里一些高速运行的较大流星体或小行星，受到大行星的摄动，就会脱离原轨逆，闯入地球大气层并与地球大气摩擦，发生爆炸，燃烧未尽的残留部分坠落到地球表面上，这就是陨石。（1-2-1）

可以说，陨石是太阳系最古老、最原始的天体物质，它的存在年龄与地球相当，在46亿年左右。而地球上现存的最古老的岩石只有38亿年，有近8亿年的地球演变过程人类从地球本身无法探知。这些降落到地球上的陨石，携带了原来天体的信息，人们希望能够从这些天外来客上面得到解答问题的线索。

通过对陨石中各种元素的同位素含量进行测定，可以推算出陨石的年龄，从而推算太阳系开始形成的时期。对陨石的研究，还可以了解关于人类文明的一些问题，甚至推测到地球生命的演变过程。

科学家相信，陨石能够帮人们解开人类文明研究中的种种困惑。一直以来，在科学界，关于生命的起源问题有很多种说法。其中有一种认为地球生命起源于天外，这种观点大多与天外来客陨石有关。

陨石分为两类：球粒陨石和非球粒陨石。球粒陨石对研究生命起源有着比较重要的意义。因为它们只可能来自宇宙，不仅含有氨基酸，还有烃类、乙醇和其他可能形成保护原始细胞膜的脂肪族化合物。生物化学家曾经用默奇森陨石中得到的化合物制成了球形膜即小泡，这些小泡提供了氨基酸、核昔酸和其他有机化合物，及其进行生命开始所必需的转变环境。

另外，来自一次陨石撞击的热和冲击波可以在原始大气中激合成有机化合物的化学反应。而且，每一次巨型陨石撞击地球，形成巨大的陨石坑，都会影响地球环境，并进而影响地球生命。例如，大约35亿年前，曾经有巨大的陨石撞击地球，这一撞击可能曾掀起厚厚的碎石和灰尘组成的尘埃层，这个尘埃层覆盖了整个地球，陨石引起的巨大海浪荡涤了早期的地球大陆，对生命进化产生了影响。

研究者根据古代岩层证据推断，35亿年前，可能有数块陨石差不多同时撞击地球。陨石撞击时，地球上惟一的生物体是细菌。细菌可以在非常极端的环境中生存。因此细菌不会如恐龙一样因为行星的撞击而彻底灭绝，但撞击对地球生命的影响肯定是巨大而深远的。

据说，在1亿3000万年前，澳大利亚正值恐龙时代，一个巨大的火球突然从天而降，尘埃和碎石形成的巨大蘑菇云慢慢升起，在南半球遮天蔽日达数月之久。而当时正是地球生物一度大规模灭绝的时期。科学界的一种理论假设认为，当时陨石撞击地球扬起的灰尘挡住了阳光，并引发一系列连锁反应，从而导致地球生物的大批灭绝。

这是一颗直径约600米的彗星撞击地球的场景，撞人地面约800米，炸掉了周围大约400平方千米的地面，形成了一个四周岩壁陡立的大陨石坑，这就是后来著名的戈斯峭壁。（1-2-2）

从人造卫星拍摄的照片来看，戈斯峭壁像是有人在澳大利亚西部平原上按了一个巨大的拇指印。戈斯峭壁现在的陨石坑是原坑的中心部分。起初的陨石坑直径大约20千米，现在的坑直径只有4千米。曾经铺满坑的碎石已被长年累月的风雨侵蚀掉了。现在坑缘有两道坚硬的砂岩峭壁，高于平原地面180米。砂岩峭壁是撞击形成的，相同的岩层在地下深达2千米，当年的撞击力之巨大可想而知。

一切都还仅仅停留在理论假设阶段，地球生命究竟与陨石造访之间有没有直接关系仍是一个未解之谜。

但可以肯定的是，陨石是落到地球表面的流星体，是太阳系内小天体的珍贵标本，携带了很多关于原来星体的信息，还见证了地球的变化。因此，研究陨石对研究太阳系的起源和演化、生命起源提供了宝贵的线索。要想在未来揭开地球生命之谜，我们还需要对陨石做更多更透彻的研究。

解读生命的演化进程

有科学研究表明，在30多亿年以前，地球上只有结构简单的细菌类微生物。那么，它们是如何演化成今天这些种类繁多的生物的呢?

科学家们推测：微生物诞生之后生活了很长时间，直到大约在5～6亿年之前，最早、最原始的藻类和动物才开始在原始海洋里出现。那时候，陆地上还看不到生命的迹象，没有森林，没有动物，甚至连一根草都没有，只有光秃秃的岩石和荒凉的土地。

在原始时代的海洋里，除了小得看不见的海藻类绿色植物以外，已经出现了很多低等动物。那个时候，统治整个海洋的是一种叫做“三叶虫”的动物，模样很像今天的虾。它们是当时最能适应地球环境的生物。

三叶虫统治地球几亿年时间，但后来还是灭绝了。其中有一种进化成了能够捕捉别的水生动物的水蝎，适应环境的能力较三叶虫强，但是它后来跟三叶虫一样，也因不能适应环境而灭绝了。（1-3-1）

三叶虫和水蝎灭绝以后，在淡水溪流的泥底里出现了一种新的物种。这种动物的身体又小又扁，行动迟钝，适应环境的能力极强。它们是地球上最原始的脊椎动物。它们全身长着鳞，身体的前部长有骨片，而且已经有了脑，科学家将这种动物称做“甲胄鱼”。

大约过了7500万年，有一种甲胄鱼发展进化，演化成真正的鱼类。它们拥有了脊梁骨和一副能支持全身肌肉的骨骼，它们有腭，嘴巴可以自由地张合。它们的身上长有鳍，尾巴能在水中有力地划动。它们的身体也比原来大了，体形呈流线型。这些新器官有利于它们在水中自由地游动和抵御敌人。

这些鱼不断地繁衍发展，它们后代的踪迹在淡水中随处可见。后来，它们一部分子孙成群结队地迁移到了海洋里，并在那里定居下来。那时候正值鱼类发展的高峰时期，它们的种类特别多，样子也千奇百怪，地球的所有水域都是它们活动的范围。古生物学家把这以后的5000万年，叫做“鱼的世纪”。

在鱼的世纪里生活着两种极为重要的鱼，一类是鲨鱼和它的近亲，它们用鳃呼吸，且骨骼都是软的；另一类是已经有肺的鱼类，它们的骨骼都是硬的。后一类鱼占多数，已经灭绝了的总鳍鱼就属于这一类。

众所周知，肺这种器官能从空气中吸取氧。在鱼的世纪里，经常发生干旱。遇到干旱的时候，成千上万没有长肺的鱼类因缺氧而死去，时间一长，没有长肺的鱼就渐渐灭绝了，而长肺的鱼得以幸存。

过了若干年，地球上的气候又变了，干旱渐渐减少，溶解在水里的氧气又多了起来，足够供给鱼类用腮来呼吸。于是，鱼肺的作用和功能渐渐退化，有些鱼的肺变成了一个能装空气的囊，叫做“鳔”。

在鱼的世纪的末期，陆地上已经布满了羊齿类的森林，森林中的植物有的高达10多米。这样就为脊椎动物准备了丰富的食物。

大约在3．65亿年以前，长着肺的总鳍鱼从水里爬了出来，逐渐在陆地上生存繁衍开来。它们的骨骼同两栖动物的蛙类的腿内骨骼比较相似，它们的胸部和腹部还长有成对的鳍。由于总鳍鱼具备了在陆地上生活的能力，所以后来逐步进化成为陆生动物。