PDF《生命起源问题》

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0 6 年4月7日收到 DOI: 10.

16262 /j . cnki .

1000 - 8217. 2006. 04.

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2 8 中国科学基金200

6 年 生命 起源过程完全服从已知的物理及化学原理,也是没 有什 么神秘 的 奇迹 . 例如 , 基于已知的化学 原理 碳元素是惟 一 可能构成 生命 分子骨 架 的元 素,生命起 源的 能量 转化主要 与磷酷键 及硫酷键有 关.因为 生命体 系的反 应几乎都 是 在酶 的高效 催化 之 下完成 的,所以生命 起源的研 究过 程也越来越对 催化问题 给予 特 别关 注.近十来 年发现了矿 物(如蒙脱土 ) 催化RNA的合 成,以及部分 R N A 分子催化的合成 反应 等.生命 起源研 究就 是希望基 于 已知 的物理 及化 学原理重现生命 起源过程中的一系列 化学及生化反应.由于生命 起源 问题 的复 杂性,在这一过 程研究中发现 新的原 理 或理 论是可以预期的,在实验 的基 础 上可 以提出假说 . 但是 在严肃 的生命 起源 研究中没有 空想的位 置,更没有 狂想的 位置 .

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2 生 命起 源于地球 在生命起 源的 研究中,一般 认为地球生命 是从地球起 源的 . 虽然 世 界著 名 科学 家如rFanicSCirck及I,eslie O r g e l ( S a lk x n s t i t u t e fo r B io lo g i e a l S t u di e S , S a n D i e g o , U S A ) 等 曾经提 出过 现 代版 的 泛生论 '

, . 但是 , 到 目前为 止 尚无 任何 关于地球 以外存在生命 的证据 , 况且 泛生论 实际上面 临着外星 生命是如 何起 源的 问题 , 所以 泛生论 只是 把 生命 起源问题 换 一个地方 而已.目前 泛生论 已 经不 被认 为是 一 种严 肃的科 学理论 . 需要强调 的是,到目前 为止 还没有发 现任何外 星 生命的痕 迹.虽然在美 国如 哈佛 大学、普林斯顿大学以 及 加州大学 B e r k e le y 分 校有研 究 小组 仍然 在通过对太 空无线 电信号 等 的监 测和 分析 对是 否存在 外星 智慧生命进行研究,美国的SETIIn s i t t u t e ( S e a r e h f o r E x t r a 一Terrestria l In t e lli g e n e e ) 也主要从事外星生命 的探 测及 生命起源相 关 的研 究.但是,到目前 为止没 有任何 关于外 星智 慧生命 存在 的科 学证据,所以不存 在地 球生命是从 外星上迁 移而 来的可能 . 人类的 航天器 已经接近 或登 陆了太 阳系 中的 主要行 星,虽然 近两三年 在 月球极 地及火星表 面发现了水 的痕迹 , 并有假说 提出在月球 或火星的地 层或冰盖 下面存 在 生命的 可 能性 , 尚无 任何有生命 存 在的直接证 据.也许是 出于 人类 对生命起源问题 的本 能关注,媒体对 生命 起源 问题及 外星 生命等 问题 一直 给予 很高的关注 . 在美 国 早就 有美 国 政府 已经俘获 了外 星 人并进行秘 密研究的 报道 , 在好 莱坞外星 人甚至已经与地球 人在银 幕上发 生 了星球大 战.美国媒体 关于美国人俘 获外星 人类似 的报道 图文 并茂 使人 无法 分 辨真 伪.笔者在 美国NASA(美国航 空航 天局 ) 建立的纽约 生命起 源研究中心 进行 博士后研究期 间,有幸 当面 向SETIInstitute的主任 D r . Ji ll T a r t e r 问 及此事 . D r . i l J l T a r e t r 严肃地告 诉我,根本 就 不存 在美 国政 府俘 获 的外 星人,媒体的不断 演绎只有一 个 目的 : 赚钱 .

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3 水 是生命 起源反 应的溶 剂 生命 体 系可 以 看成 一个 超级分子 体系,这个超 级体 系是 由一 系列化 学反应来 维持 的.任何 化学 反 应必 须在一 定的溶 剂 中进行 , 而且 溶剂的性 质对 反 应的进 程及 结果 有重 大影响.在化学合 成中,绝大多数 合成反 应是在有 机溶剂 而不是 在 水溶液 中进 行的.但是,生命 起源研 究 的一个公 认 的原 则是 , 生命 体 系的化学 反应 是 在水 溶液中进 行的,而且很 可能是起源于原 始海洋 . 这就 是 为什 么在近 几年NASA(美国航空 航天局 )及ESA(欧洲 航天 局)进行 的火星 探测,月球探 测等太 空计 划中 , 探 测水 的存 在是 其主 要 的科学 目标之 一.在近 几年 c S i e n c 亡及Nauter等重要 科学期 刊上 多次报道 在火星 及 月球 的极地 上发 现水 的痕迹 . 原 因就是 水是生命 的溶 剂,是生命存在的前提 . 根据 已 知的 化学 原理,水溶液并不适 合许多生命体系反应 的进 行.例如 , 多肤 及核酸等 生命关键分子的合成反 应实质上 就是 化学 上的脱 水反 应.在水溶液 中进 行脱 水反应 无论在 热力 学或 动力 学上 都 是非常 不利 的.但是生命 的奇 妙就在于 , 生命 的所有反应 不仅都 是 在水 溶液中进 行的,而且是 在水溶液中高效进行 的.生命 在其起 源及演化过 程中,发展了多种方 式 使得不 少在化 学看来难 以在 水溶液 中进 行 的反 应在 水溶液 中高 效进 行.最近几 年 化学 上兴起的 绿色化学 的重要 特 点之 一 就是 利用 水溶 液作为化学 反应的溶 剂.而大 自然 在37亿年前 就选择 了 绿色 化学 ,并且已经发展 出了众多我们还 不 清楚 的机理 使 生命 反应在 水溶液 中高效进 行.2生命起源 研究的特点 连续性 原则和 简单性原 则是 生命 起源研 究 的主 要特 点.生命 起源 的连 续性 原则 包括两个 方面,一是 生 命发 生发展过 程 的连 续性,二是生命 起源的各个 阶 段与地球 演化 历史的连 续性 . 生命 起源 的研 究必 须 回答在原 始地 球条 件下,从简单 的生 命小分 子开始第4期王孔江 : 生 命起源 间题