生命是什么?

第二章 产生生命的条件


  我们已知道构成细胞及人类本身的物质是一些从化学上说很普通的原子、分子。从生命在生存中
和死亡后的分析再也找不到其它什么新奇的东西,我们已经知道这些化学元素在很多天体上都有。为
什么只在地球或许只在极少数天体上才能产生生命?使这些元素结合形成生命的力量和原因是什么?
如果我们不相信这是神的力量,最合理的假定是:自然界本身就具有这种力量或趋势,只是要在环境
条件适合时,经过漫长的岁月就能实现。这个过程就是化学进化。
  物体从一个结构层次转化到另一层次除了转化所需能量、转化速度等转化条件外,还有可称为可
选择度的限制。譬如,从各种基本粒子转化到原子这个物体结构层次,已知只有100多种原子结构可形
成(不计同位素),即这个物体结构层次转化的可选择度是很低的。但是从各种原子转化到分子这个
结构层次其可选择度就很巨大,特别是在碳原子参与下当碳、氢、氧、氮、磷等原子同时存在时,生
命就是以这些原子组成的分子构成,或者说,就可选择度而言,生命现象是可以在原子、分子这个物
体结构层次上产生。可以相信,即使可选择度允许和必需的元素存在在很多天体上的环境条件也难以
有形成生命所必需的各种分子的产生和存在,而原始海洋存在时期的地球可能已具备了构成生命所必
需的一些分子的形成和存在条件。各种分子还必须长时间的进行物体结构层次转化直至形成生命,这
过程就是化学进化。
  现代宇宙学认为,在宇宙演化初期形成的原子只有氢、氦等几种轻原子,到形成大部分重原子亦
曾经过漫长的岁月。有了原子就可能有化学反应。在地球演化初期,即使有原子,某些分子结构还不
能产生和存在。一当环境条件变得温和些,原始海洋*(这里所说原始海洋是泛指当时地球表面液态水
聚集之处,不是现代江河湖海的概念)开始形成后,化学反应特别是有机化学反应的种类开始多起来。
由于碳、氢、氧、氮、磷等元素均大量地以各种化合态存在于当时的原始海洋中,使这些小分子分解
和重新组合所需能量也以幅射能、热能、放电等形式在当时存在。由于地表温度进一步降低又没有生
物干扰,有些化学反应开始旺盛,因可选择度允许在原始海洋中形成很多分子结构的机率不会太小。
但是对形成生命有意义的特定度很高的较大分子的几率还是很小,即使是在原始海洋和亿万年时间这
样大的时空域中。大的时空域是可以提高某些高特定度的有机分子的形成几率,但是人们对现代生物
高分子这种东西如何能在原始海洋中形成仍然感到迷惑不解。对此,应该认为,最初始的生命体结构
没有如此复杂,现代生物结构是生命形成后亿万年生物进化的结果。其次是最初始生物体中的一些结
构与功能的形成也是无数次成功的几率叠加的结果,这是说,从有机小分子形成某种较大分子结构的
几率并不低。在已形成这种结构的基础上再形成某种较高级结构分子的机率就不像直接形成那样低了
(但各反应分子必须相处在一起),这就是几率叠加阶梯的概念。我们不能站在化进的起点上以人类
已知的纯化学的经验去推测某些具有较高特定度的有机分子能否形成。
  虽然在原始海洋中直接形成某种生物大分子的几率仍然很低,不过地球上的生命终于产生了,这
使我们意识到在一个天体上如果环境条件合适像地球当初那样产生生命的几率已经够大到成为现实,
究其原因是因为膜对机率叠加的飞跃作用。这将在下一章讨论。
  此外,我们应当相信,不存在单纯的、有目的的化学进化。就是说化学进化不是在什么超自然力
量的作用下有目的进行的一种物质运动。这只是当时原始海洋中各种化学变化中的一部分。在当时的
原始海洋和几十亿年这样巨大的时空域中,不但存在着现在称为化学进化的那些化学变化,同时也存
在着相反方向的或其它什么的化学变化。而只有化学进化这种化学变化由于最终孕育出了生命并繁衍
到现在才为现在的人们意识到其在当时的存在。
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