什么是生命之本,生命起源

(美)威廉·C.伯格 著

在雅各布·布伦诺斯基的备受赞誉的电视节目《人类的进化》中,他面对镜头,沉默片刻后向观众提出了一个深刻的问题:“化学元素随机组合,形类的概率是多少?”他的答案简洁而深刻——这个概率是零。同样,化学物质随机组合形成小草或细菌的概率也几乎不存在。布伦诺斯基的观点鲜明:复杂的生命形态都是漫长过程的最终结果,这一过程耗时数十亿年,其间所有的变革都是在特定时刻开启,为后续的改变奠定了基础。

关于进化的本质,生物学家们几代人都对此争论不休。进化是源于逐渐积累的变化,还是突然诞生的新性状,从而成为新物种诞生的平台?显然,基因中碱基序列的微小变化可能只会带来细微的结果,而整个基因的意外重复则可能开启全新的可能性。这两种变化都在生物的演化过程中起到了重要作用。它们历经漫长的时间,逐渐改变了地球上的生物,并且可能以非凡的方式决定了生物的未来。现代社会,作为生命历史进程中最精彩的产物之一,是所有种类的生物共同演化的结晶。从岩石中的历史记录,到单细胞生物的发展过程,再到人类细胞中的基因,都是这部宏大史诗的见证者。

接下来,让我们将这部史诗分为十个阶段,回顾生命发展的壮丽时刻。毫无疑问,生命的起源篇章无疑是这部史诗的开篇。最早的生物化学结可能没有留何痕迹,它们可能被后来的生物所吞噬。在细胞中,蛋白质复在保护性囊泡中开启了新陈代谢的过程。DNA记录着遗传信息代代相传,而RNA则负责信息的传递和表达。目前,形态最简单的生命形式是细菌级别的单细胞生物,它们能够收集并利用能量,生长、繁殖,并将生命活动所需的信息传递给下一代。这些基本特征在所有生物中都是共有的。

现在,生命只能从已经存在的活细胞中诞生。我们细胞内的所有膜结构、线粒体以及其他细胞器,都是从母亲的卵细胞中而来的。所有生命都源自一个单独的细胞,并且在所有活细胞中,只有细胞膜和DNA需要从母细胞中继承,其他成分都可以重新形成。那么,生命究竟是如何形成的呢?

生物有一个令人惊叹的特点:尽管DNA是所有生物的基本信息载体,但细菌构建DNA的方式与古生菌和真核生物截然不同。真核生物拥有类似于细菌DNA的蛋白质编码DNA,以及古生菌DNA中的非编码DNA。有些生物学家认为生命可能并非起源于单一的“最原始细胞”,而是起源于一个由细胞样个体结合、共同交换基因演化的有机生态系统。在深海某些极端环境下,古老的病毒可能与这些早期的生命交换着基因。

有些学者指出,部分有机分子能展现出自我构建的特性,这些特性让它们自发地形成了可自我复制的结构。确实如此!蛋白质分子能自发折叠成复杂的形状,折叠的原则取决于分子链上氨基酸分子的排列。生命的诞生所需要的只是一个稳定的液体环境、相互配合的有机分子、保护性的封闭囊泡、驱动复制过程的能源以及数百万年来尝试和错误的时间。坦白说,如果满足了这些条件,再加上足够的时间,生命在地球上诞生似乎就是一个必然的结果了。