生命起源前的演化

　　在远古某个时期，生命从非生命物质中产生。不要把这种说法和自然产生说混为一谈。生命的产生是一个需要数百万年漫长岁月的复杂而渐进过程。它需要不再存在的稳定高能资源，需要不复存在的大气成分。生命的起源也许不能毕其功于一役（它在原始地球的不同时期反复发生），但其发生并非容易，而且，在过去的数十亿年的历史中多半不会重现。

　　物质从无机发展到有机乃至生命，复杂性不断增加，这个过程极其漫长，被称作化学或物理演化－－生命前的演化。也称为化学生原假说，这一假说是在20世纪20年代由英国生物学家J．B．S．霍尔丹和俄罗斯生物学家亚历山大·I·奥帕林最先提出的。

　　霍尔丹和奥帕林的理论立足于人类对40亿年前地球诞生期大气的认识（详见《地球：不需要空气面罩》）。大气层主要由氢、氨、甲烷和水蒸气组成，后来失去了氢，氨和甲烷在发生化学过程中变为氮和二氧化碳。高能太阳辐射，特别是紫外线不断辐照大气层。闪电屡见不鲜。地球在重力收缩和放射性元素衰变作用下明显升温。科学家认为地球上兼备适合于生命的演化的物质和能量的条件。

　　然而生命是否真的发生了演化呢？即使在首次提出化学生原假说后，科学家就检验这种假说。1953年，美国生物学家斯坦利·米勒将甲烷、氢、氨和水蒸气组成的“原始大气”作通电和汽化实验。一周后在反应室中发现了氨和糖。氨是所有生命体的必要成分，是蛋白质的结构单元。糖犹如营养物和细胞的结构成分一样重要。

　　迈阿密大学的悉尼·福克斯检验了化学生原假说的下一步。1957年，他将18种不同氨的混合物加热得到大型的类似蛋白质的分子。其他研究人员成功地合成了作为遗传物质DNA和RNA的结构单元的核苷酸分子！美国物理化学家菲利普·埃布尔森于1956年使用包括氮和二氧化碳而不是氨和甲烷的更近代的大气层来检验这一假说（以防生命在这种环境中产生），获得了氨和其他有机物。

　　奇怪的是，向反应室的混合物中加进氧气时，并没有发生有机合成，氧化学性质十分活泼，与其周围的元素和混合物化合形成很稳定的惰性生成物。在变为有活性时，在化合与组成更复杂的分子时，分子必须相对不稳定。

　　尽管任何试验都未能产生生命，即便是最简单形式的生命，但这些成功进行的试验和其他试验仍提高了化学演化假说的可信度，科学家们认为过程如下：地球形成不到5亿年，这段时间很温暖，有机分子累积，形成氨基酸并连接成蛋白质；形成脂肪和油类；形成糖并化合为淀粉；由核苷酸形成核酸（DNA和RNA）。在地球的海洋含有丰富的有机物时，就具备了生命的所有必要成分。液体水是确保分子混合和反应的理想介质。从有机物的大杂烩变为被膜包住的类似细胞结构的原始生命，并在原始生命出现了加速重要化学反应的有用的酶系统以及天然的复制功能，这是一次飞跃，完成这种飞跃也许需要几亿年的时间。

　　生命已经开始。我们见到的从最简单的细胞演变到极其复杂与形形色色的生命，历时35亿到40亿年。