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地理文化未解之谜:关于地球生命起源的奇特解释

时间:2018-09-16 08:28:15

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地理文化未解之谜:关于地球生命起源的奇特解释

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,即使是无细胞核的单细胞。

《纽最简单的生命形式约时报》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,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一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。

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