进化之链：生命开始

在宇宙大图景之下，地球及其绕转的恒星不过是新生事物。我们的地球诞生于46亿年前，由太阳形成后的残留物构成，而整个宇宙据说要有110亿至160亿岁。与所有恒星的诞生一样，地球形成时的运动十分剧烈，简直超出人们的想象。即使在地球成形之后，我们这个世界的表面仍一直处于熔化状态，长达6亿年之久。此时，地核内部极为炎热，外部受到了一些小行星的碰撞，导致热气腾腾的海洋升温至沸点。因此，地质学家们将这一时期称为地球史上的冥时代，也可以说是真正的人间地狱时代。

在不断的碰撞运动结束之后，余下的小行星开始在轨道中运行，它们大多处于稳定状态。此时产生了碳、氮、氢及氧元素的各种组合，这些元素“重新排列产生氨基酸及其他基本生物块”。诺贝尔奖得主克里斯蒂安·德迪夫在其1995年的《活力之尘》一书中指出，这些化学元素会在雨水、彗星及陨石的影响下重组，并逐渐在新生地球无生命的表层覆盖一层有机物。

这一碳量丰富的薄层不仅会受到地球本身持续运动的影响，还会受到落到地球表层天体的影响。与我们今天在大气保护之下所接触的紫外线相比，这一薄层所遭遇的紫外线辐射要强得多。这些物质最终会储存于海洋之中，正如英国著名的科学家约翰·波顿·桑德森·霍尔丹1929年在一家著名报刊上所写的：“这种状态会一直持续到原始海洋的粘稠度达到原始热汤为止。”上述过程所带来的主要附属物是一种褐色粘性物质，即一直以来被称为“黏泥”、“黏液”的东西，还有一些能让人们想起童年玩闹时光的东西。那些长期以来一直反对达尔文原创理论（即认为人类与黑猩猩及大猩猩关系紧密）的人，一定会被这一最新说法气得发疯——我们原来一开始就像黏泥一样！

当时，我们的海洋十分黏稠，周边到处都是黏性物质。生命是怎样起源于这些原材料的？这就是谜团的开始。人们普遍认同，作为脱氧核糖核酸（DNA）的近亲，核糖核酸（RNA）决定我们人类及其他生物的遗传特征，发挥着至关重要的作用。然而，关于生命起源真正起因、时间及地点的争论数不胜数。让我们简单看一下几个引发争论的问题。

生物学家及化学家们长久以来一直认为，约38亿年前，地球高温逐渐冷却，小行星的大规模碰撞结束，而此后生命至少又经过了10亿年才出现。这一观点意味着，地球生命的出现不早于28亿年之前，而越来越多的地质学，甚至化石证据表明，细菌的出现要大大早于这一时间。格陵兰的沉积岩由地球上最古老的岩石构成，形成于32亿年之前。岩石中含有一定量的碳元素（即所有已知生命最基本的构成要素），其比例体现了细菌光合作用的特性。很多生物学家开始接受，细菌生命早在这一时期就已经出现——如果是这样，那么比细菌更原始的有机物一定出现得更早。比格尔·拉斯穆森，是西澳大利亚大学的一位地质学家，他最近在澳大利亚西北部的皮尔巴拉克拉发现了35亿年前的微小线状有机物化石，并在澳大利亚西部火山口的沉淀物中发现了“可能是”32.35亿年前的化石。

该证据带来了一个严肃的问题：这样一来，生命起源的时间只需推回至冥时期结束之后20万年左右。在很多生物学家看来，这点时间根本就不够满足那些相关化学过程的需要。

比格尔·拉斯穆森最新的一项发现刊登于1999年6月的《自然》杂志之中，这一发现使研究工作陷入了另一困境。原因在于，生命所需的一些基本生物分子（如蛋白质与核酸）相对来说有些脆弱，只能在较低的温度下存活较长时间。很多化学家长期以来一直坚持，生命一定起源于一种寒冷的环境，甚至是在冰点以下的温度中。然而，拉斯穆森在最初类似于火山口的物质中发现了一些细小纤维，这就意味着它们是在高温的环境下产生的。的确，目前存活的最古老有机物就是存活于现存火山口或温泉中的细菌，这种温泉的水温高达110℃。古老的火山口细菌有力地表明，生命产生于其他一些科学家所赞同的高温环境。

斯坦利·米勒是低温环境的拥护者之一，他曾于1953年在芝加哥大学开展了一系列的实验，并因此而一举成名。当时，斯坦利·米勒还是一名研究生，师从因发现重氢（也称氘气）而荣获诺贝尔奖的化学家哈罗德·尤里。哈罗德·尤里认为，地球早期的大气是由分子、氢气、沼气、氨气及水蒸气混合而成的，其中氢气的含量尤为丰富。（注意，除了作为水蒸气的组成部分之外，这里并不包括其他氧气成分：要在大气中产生氧气，生命本身必不可少。通过光合作用期间排放的二氧化碳，一些更为复杂的生物形式才能最终生成。）米勒将尤里所提出的那些要素放到器皿中密封起来，并一连几天用电源加以冲击，模仿闪电的效果。结果出乎他的意料，玻璃器皿中出现了一丝粉红色的光亮。当米勒对这一实验结果进行分析的时候，他发现了两种氨基酸（所有蛋白质的构成要素），以及其他一些被认为只能由活体细胞生成的有机物质。当初，斯坦利·米勒的导师只是勉强同意他去做这项实验。而今，这一实验不仅使斯坦利·米勒闻名于世，而且还创建了一门新的学科——非生物化学。这门学科研究的重点在于，根据推测在生命出现之前产生的条件中制造生物物质。

“推测”一词在这里发挥着关键作用，地球大气在生命产生之前是怎样的？关于这一问题的推测变化不断。自1953年的米勒实验以来，有关人员多年来展开了大量实验，结果虽然产生了各种重要的分子，但却未能发现任何可以称之为生命的迹象。正如比利时的女细胞学家德迪夫在《活力之尘》一书中指出的，这种实验常常开展于“不太自然的条件之下，而非生命实验过程则需要一种更为理想的自然环境。在这一硕果累累的阶段，米勒最初的实验仍不失为一个最大的收获。实际上，只有这项实验是在无法确定最终结果的情况下，专门针对复制生命起源之前看似合理的环境而构想的”。换句话说，用更可能产生“某种”成果的方式对一项实验加以调整，这种想法未免有些过于简单，但是这些条件本身可能过于省事了。无论如何，在这种实验中没能发现生命，即使是最简单的生命形式——无细胞核的单细胞。《纽约时报》的尼古拉斯·卫德在其2000年6月针对比格尔·拉斯穆森最新发现的报告中写道：“化学家们在实验室中为重现典型的生命分子而尽了最大努力，看来这个问题相当棘手。”

因此，问题主要体现在两个关键的研究前沿，这些研究一直在探寻生命起源的谜团。不但是生命最初出现的日期被推回到了更为久远的年代，这似乎没给生命产生所需的化学变化留出足够的时间，而且这种化学反应本身仍是个难解的谜团。的确，尽管科学界取得了大量科技发展成果，对于遗传物质的认识也得到了极大的提高，但是斯坦利·米勒的实验仍是此类研究中最为清晰的范例。然而，即使这一突破性成果也曾受到过质疑，因为很多科学家目前认为，米勒所用各种要素的比例基于其导师哈罗德·尤里的研究，而这一比例实际上并不准确。根据实验室测试，只要改变这一比例，米勒所发现的氨基酸就不会生成。

此外，一些新的难题为生命进化的大图景带来了几丝阴影，而这一图景曾在发展史的“族谱”上赫赫生辉，上面记录了有机物从无到有的进化史。

进化族谱源自达尔文的理念，最初形成于19世纪，用于说明动物种群的历史。德国自然学家欧内斯特·海克尔绘制了第一幅综合族谱图像，他还创造了“生态学”一词。DNA的发现让人们不仅能够绘制出动植物的族谱，还能够绘制出构成动植物的遗传物质的族谱，让我们对生命的进程理解得更为深刻。为了绘制出这些族谱，研究人员们运用了比较测序法，包括确定核酸（核苷酸）的分子结构顺序及蛋白质中的氨基酸顺序，然后将这一结果与其他有机物的实验结果加以比较。这种方法通过进化或变异过程中的支链机制，越来越有助于发现一支族谱上两个支链之间的距离，这一距离与产生两个支链的有机物相关。这一方法还有助于研究人员确定，生长于高温火山口的一些现存古代有机物已存活了多少年。用字谜的例子来说明测序任务或许最容易理解，即给出一个长单词，参赛选手需要将其中的字母重新排列组合，看看可以拼成多少个更短的单词。

20世纪70年代末，伊利诺斯大学的卡尔·伍斯将比较测序法应用于核糖核酸分子（该元素存在于所有生物体内），期望绘制出一幅比过去推测得更全面的族谱图。结果，绘制出来的族谱图表现出十分清晰的支链，勾画出三种基本的生物门类：原核生物、古生菌及真核细胞。其中，原核生物属于细菌类型的微生物。古生菌是由伍斯提出的一种新类别，属于常常处在炎热地带的细菌有机体的分支。真核细胞这种有机体细胞较大，可以加工一种隔开的细胞核，其中包含所有多细胞有机物，如动植物，包括人类。

然而，自20世纪80年代以来，人们已对这三种门类中更多的基因组进行了解码，而更多的问题也开始显现。这种族谱的依据是基因，而不是伍斯最初制作的蛋白质模型，图样十分与众不同。

此外，各种基因不断地涌现，令人感到出乎意料，甚至有些新鲜。这种变异导致追溯这些基因共同根源的工作变得极为复杂，更为棘手的是，其中暗示着一种原始基因的存在——生命之源——这种基因本身就十分复杂，甚至超过了“初始”基因应有的难度。这一问题唯一一个看似合理的解答就是，假定有些基因的支链并不总是向上延伸成一条直线，而是会在生命出现早期呈水平状地相互转换。这一观念的依据是，细菌至今仍能水平地传播某些基因，让人头疼的是，其中包括那些能令细菌对抗生素产生耐药性的基因。这一推测意味着，生命族谱图上并无一条垂直的主干，而其底部看上去就像杰克逊·波拉克（是一位有影响力的美国艺术家以及抽象派表现主义运动的主要力量。他的创作是由一系列即兴的行动完成作品。他把棍子或笔尖浸入盛着颜料的罐子中，然后把颜色滴到或甩到钉在地上的画布上，凭着直觉和经验从画布四面八方来作画。这些留在画布上纵横交错的颜料组成的图案具有激动人心的活力）的画那样错综复杂，这样一来未免令人感到有些沮丧。

然而，这并未吓到卡尔·伍斯。他指出，长久以来被认定为生命起源的单细胞有机物，可能包含一块公共区域，其中多种细胞会呈水平状地随意互换基因信息。这种推测中的随意性让有些科学家大伤脑筋，因为这意味着，细胞精确复制出我们在DNA中所看到的基因发生得稍晚。这一公共区域最终一定会发展成高层次的住宅开发区，其中每家每户的设计都各不相同——但是这都发生在什么时候呢？

目前，专家们正对DNA平整主干上分出支链的一点进行分析，并推测出其形成的不同日期——从至今10亿年前到接近40亿年前各不相等。同大爆炸理论中关于宇宙起源的问题一样，随着新的发现及测量方法提高了人们的认识水平，关于地球生命起源的理论反而变得越来越抽象。正是出于这个原因，有人仍然相信那些关于地球生命起源的奇特解释，即使这些解释长期以来一直都是遭到蔑视的。

来自外太空的生命是否曾到过地球？当然，小行星、陨石及彗星中都包含形成生命结构的重要元素。此外，众所周知，地球生命正是由这些材料组合而成的——包括那些已然存在于地球及来自外太空的材料。

然而，生命结构是一回事，生命本身却是另外一回事。有些著名的科学家提出了这样一个观点，即早期生命是在外太空形成完备，然后才来到地球的——除了构成生命的要素之外，还包括生命本身。早在1821年，赛尔斯·德蒙里弗表示，地球生命起源于月球。这一观点1890年重现于关于火星的论断中，当时的美国天文学家帕西瓦尔·洛厄尔（他可以准确预测冥王星的存在）坚持认为，在这一红色星球上可观察到多条纵横交错的沟渠，而这只可能是由智能生物建造的。威廉·汤姆森（即开尔文爵士，开氏温标的发明者）于19世纪末提出，将生命带到地球之上的是陨石。

受这些观念折磨最深的要属瑞典化学家斯凡特·奥古斯特·阿累尼乌斯，他所取得的成果奠定了电化学的基础，并因此摘取了1903年的诺贝尔奖桂冠。斯凡特的“生命外来论”认为，细菌孢子能够在一种休眠状态下远距离穿越低温宇宙，而且只要遇到一颗温和的行星，它们就会立即活跃起来。然而，斯凡特当时并没意识到由致命的宇宙辐射而造成的问题。弗雷德·霍伊尔提出了“生命外来论”的另一个版本，这一理论与他的宇宙稳态论相关。霍伊尔甚至主张，诸如1918年西班牙大流感的流行病就是由来自外太空的细菌引起的，而人类经过进化的鼻子有助于过滤这种外太空疾病。弗朗西斯·克里克（与詹姆斯·沃森及莫里斯·威尔金斯一道因发现DNA双螺旋线于1962年荣获诺贝尔生理学/医学奖）与生命起源化学家先驱莱斯利·欧格尔联手进一步支持以下观念，即生命是由某一先进外来文明“播种”到地球之上的。他们将这种假设称为“定向生命外来论”。

UFO（不明飞行物）爱好者们自然乐意有一位诺贝尔奖得主（如克里克）为他们撑腰，而且科幻作家们也常常瞄准这些观点。洛厄尔的火星沟渠多多少少启发了韦尔斯，助其完成闻名于世的小说《世界之战》，该作品已于1898年出版。

尽管很多著名科学家都反对生命外来论（无论该理论是否有固定方向），但是有些科学家仍持更为谨慎的态度。克里斯蒂安·德迪夫写道：“生命外来论的支持者都很有名望，因此该理论不会凭空消失，至少要为此举行一次听证会。”不过，她继续指出，至今还未出现支持该理论的有力证据。这一结论是德迪夫在1995年作出的，而次年美国宇航局就宣布了一个震惊全世界的消息。

美国宇航局的公告涉及一种1984年在南极发现的岩石群，即一些被称为来自火星的陨石碎片（简称SNC陨石，以最初发现三块此类碎片的地点命名）。在一次新闻发布会上，一块这类热议中的岩石被供在一个蓝色丝绒垫子上展出。美国宇航局局长当时的开场白是这样的：“今天，我们即将揭晓生命是否只存在于地球。”这种讲话方式极妙地吸引住了在场的所有记者。

接下来，美国宇航局的科学家们谈起了关于这块岩石已知的奥秘。经相关实验证实，这块岩石形成于45亿年前的火星，它曾深藏火星表层之下达5亿年之久，而在陨石撞击火星表层之后暴露出来与水接触。约1600万年前，由于来自外太空某种物体（可能是一颗小行星）的影响，火星的部分外壳被冲击到太空之中，此后便一直处于一种新的状态。在太空中遨游了几百万年之后，这块外壳于16000年前降落到了地球的南极洲上。1957年，在小说《冰冻之年》中，科幻作家詹姆斯·布莱什讲述了一块岩石的故事，这块在北极发现的岩石最终被证实为一颗行星的残骸。该行星在星球大战中遭到火星摧毁，故事主人公因此而欢呼道，“宇宙史就含在一块冰之中！”尽管新闻媒体对此大肆宣扬，美国宇航局新闻发布会上所展示的故事还是有些缺乏新意。

美国宇航局的这块岩石含有碳酸盐，类似于地球上由细菌形成的碳酸盐，岩石中还发现了细颗粒的硫化铁及其他类似于细菌产物的矿物质。此外，通过电子扫描显微镜检测，岩石还含有一些细微的结构，这可能是火星细菌的化石——这些结构嵌入很深，不可能形成于地球。

美国宇航局可并不愿担风险，于是便请来一位科学家出面表示，陨石中的结构过于微小，不可能是细菌，而且碳酸盐似乎产生于高温之中，因此不可能存在生命。他的怀疑没能阻止新闻界刊登巨大的标题：“火星存在生命迹象！”

科学家们一直辩论着这一问题，他们满口专业术语，足以吓跑任何记者。只要能对一小块化石进行无限小切分，这种物质就多多少少能够得到证实。哪怕只有细胞壁或（更理想的情况下）细胞分裂的证据，我们就能得出答案。遗憾的是，展开这种研究的技术还未发展成熟。

就算等到我们得到答案，即使是积极的答案，到时也肯定会有很多科学家说，这只能证明火星上曾经出现过细菌生命，而我们的地球上也出现过这种生命。但是这既不足以证明生命起源于火星并传播到地球（或是二者颠倒顺序），也无法作为支持生命外来论的证据。不过，人们再也不能说这种可能性是毫无根据的。

到2015年，我们或许可以找到太阳系中除地球之外生命的更有力证据。美国宇航局的木卫二号探测器表面曾发生冰冻，这表明水存在于地下深处的可能性，并证实宇宙中的生命比保守派科学家们所预想得更为常见。近年来，我们已经了解到，生命存在于地球的极端温度之中，这种环境长期被认为不利于任何生物有机体的存活。如果发现木卫二的表层海面上存在任何生命，那么人们对生命外来论的认识就会提高到一个新的理性水平。这还会给科学家们带来更大的研究难度，因为他们一直将地球锁定为生命起源之地，目前他们陷入了这样的两个僵局：

第一，越来越多的证据表明，早期生命涉及多个基因的横向交错，这种情况导致理论研究变得错综复杂。第二，实验室的一些实验旨在从化合物中提炼出生命，而这些实验却总是以失败告终。

人们多么渴望了解地球生命之源，2000年6月13日《纽约时报》的大标题“科学时代”或许最能体现这一点，报上还谈到了在澳大利亚新发现的化石，标题为“生命起源之谜越来越神秘”。