生命的起源的与演化课程论文

生命的起源

杨帆

（地质学院地质工程11-4 110117433）

摘要：本文论述的生命何时、何处，特别是怎样起源的问题，是现代自然科学尚未完全解决的重大问题，是人们关注和争论的焦点。历史上对这个问题也存在着多种臆测和假说，并有很多争议。随着认识的不断深入和各种不同的证据的发现，人们对生命起源的问题有了更深入的研究。随着人类社会科学的进步，我们探索的领域不断扩大。其中，对生命起源的探索一刻也没有停止，人们都渴望了解：在原始地球早期环境下，物质是如何实现由非生物界到生物界的跨越？抑或，在地球形成早期，肯定存在没有生命这样一个时期，生命又是怎样来的呢？

关键字：生命起源、生命科学、海洋生命

引言

生命起源是一个古老、神秘而又时髦的大课题，长时期来始终被封建迷信所笼罩。在我国号称“鬼城”的四川鄷都县有一座奈何桥，桥两岸生与死遥遥相望，桥下便是阴曹地府，生命与非生命之间果真有一条不可逾越的鸿沟吗？上帝创造人的故事和达尔文的物种进化都是在生命诞生之后的事，不在本论文的讨论范围之列。这里要论证的是在混屯初开之时，地球上的原始生命物质和原始生命形态是如何形成的。

一、关于生命起源的几种假说

1．创世说（神创论）和新创世说：创世说是把生命起源这一科学命题划人神学领域，认为地球上的一切生命都是上帝设计创造的，或者是由于某种超自然的东西干预产生的。19世纪以前西方流行创世说这一学说。近年来，在科学的高速发展的情况下，创世说的支持者为坚持这一非科学的观点，不得不作出新的努力使圣经与科学调和，用科学知识来证明圣经的故事，如将生物学和古生物学的一些“证据”来证明上帝造物和物种不变的观点，这就是现代的新创世说。这一学说无论怎样修饰都是不科学的。

2．自然发生说（自生论）：认为生命可以随时从非生命物质直接迅速产生出来。如腐草生萤，腐肉生蛆、白石化羊等。这一学说在17世纪曾流行于欧洲。随着意大利的医生雷地和法国微生物学家巴斯德等人的实验的成功，这一学说失去了他的生命力。

3．生物发生说（生源论）：认为生命只能来自生命，但不能解释地球上最初的生命的来源。

4．宇宙发生说（自生论）：认为地球上的生命来自宇宙间的其他星球，某些微生物的孢子可以附着在星际尘埃颗粒上而到达地球，从而使地球具有了初始的生命。这个学说仍然不能解释宇宙间最初的生命是怎样产生的。此外，宇宙空间的物理因素，如紫外线、温度等对生命是致死的，生命又是怎样穿过宇宙空间而不会死亡呢？

5．化学进化说（新自生论）：认为地球上的生命是在地球历史的早期，在特殊的环境条件下，由非生命物质经历长期化学进化过程而产生的。这一过程是伴随着宇宙进化过程进行的。生命起源是一个自然历史时间，是整个宇宙演化的一部分。因为有比较充分的根据和实验证明，这一学说为多数科学家接受，但仍需要深入进行研究。

生命起源问题是自然科学界面临的几个主要的未知基础科学问题之一[1]。几乎所有的自然历史及生物学教科书总会有几章介绍生命起源。按照大爆炸理论，大致是从亿年前大爆炸开始的宇宙起源，到约50亿年前太阳系的起源，到约45亿年前地球的起源，到大约37亿年前地球上生命的起源。地球上生命体系是已知的宇宙中惟一的生命体系，也是已知的宇宙中最复杂的分子体系，更是自然演化出的最完美的分子体系。地球上生命的起源过程是如此复杂，生命起源的过程是如此偶然，有人做过一个形象的比喻：如果一只猴子在打字机的键盘上随机跳动能打印出大英博物馆的所有图书，那么在地球上发生生命的几率比这还小。但是，在地球上的的确确自然产生了生命，而且

产生了智慧生命人类这一宇宙最美丽最灿烂的花朵。如果说生命在地球上的起源是一个奇迹，那么对地球上这一奇迹的发生发展的过程及原理的探索

当然是一个激动人心的事业，也是自然科学的主要任务之一。显然，对生命起源的研究不仅有利于深入了解自然的奥秘，揭示生命的奥秘，而且推动自然科学的发展，并无疑对人类的思想史及文明史产生重要影响。

二、人类对生命起源的探索

生命的起源问题就是要研究物质如何在自然条件下由“死”变“活”的问题，这不仅仅是一个科学问题，也是一个哲学问题，是科学与宗教、唯物主义与唯心主义长期争论的焦点，它与宇宙的起源、意识的本质等，都是人们所面临的对自然本质认识的几个未解之谜，它的解决不仅对科学将起极大的促进与推动作用，而且将会在人类思想史上产生重大的影响。

生命起源的研究涉及到许多科学学科，并引出了许多的哲学问题，因此没有哲学思

维而力图勾划出整个研究的前景是难以想象的。这就是为什么在探讨生命现象这一亘古

问题时，无数的哲学家和自然科学家都付出了毕生心血。有关生命起源的文章和论

著[2一3]则不胜枚举，并出现了多种学说，如生机论、创造论、泛生论、星球转移说、机制论、唯物论等等，不过最具有代表性的理论则是奥巴林的化学进化学说，艾根的超循

环理论和卡斯林—史密斯的生命从泥土中起源理论等。

奥巴林学说是以蛋白质为主的大分子群体可以形成与细胞相似的团聚体，通过团聚体中越来越复杂的分子群体的不断积累而产生生命的。这里最先自然出现的是细胞的物理化学的框架，其次是团聚体中的随机分子群体组织成了自我维持的代谢循环即酶，最后出现了比上述更为高级的组织即基因。该理论允许进化可以在有较大误差率情况下进行，群体的代谢只依赖于部分分子的催化活性，所以是高度容忍误差的，而且，在此没有一致性的要求，分子群体中可以有较大的统计涨落，遗传漂变作用可以成为推动进化的主要力量。

艾根的理论认为生命的起源经过了一个大分子自组织阶段，形成协同整合的超循环

组织。一开始就有可以自复制的RNA，是基因在先;进而酶与RNA构成了原始的遗传转录器，是酶随后;细胞则是最后形成的。

卡斯林—史密斯提出的生命从泥土中起源的理论则指出，泥土中的矿物微晶也许

在核酸出现之前就已充当了遗传材料，微晶起到了复制信息并转移信息的功能，泥土在先，酶在其次，然后是细胞，最后是基因。

三、海洋生物的起源—“海底黑烟囱”

海底黑烟囱及相关生物群体的发现是近20年来全球海洋科学取得的最重要的科学成就之一。在海底黑烟囱周围高温、高几、黑暗、缺氧、含硫等极端环境中，生活着特殊的深海生物群落，它们的初级生产者嗜热细菌和占细菌，在基因组序列上最接近地球上原始的祖先，生活环境也与生命起源时地球上的高温、缺氧环境非常类似。地球历史旱期热液系统曾经在地球表而广泛分布，因而嗜热微生物有着广泛的生存空间。通过对生命起源必须具备的物质条件、环境条件、能量条件、安全条件等方而考虑，现代海底黑烟囱周围的水热环境是探索生命起源的理想场所。

生命起源必须具备物质、环境、能量、安全等条件,目前广泛认为生命最可能产生于黑烟囱周围,因为海底黑烟囱可以提供生命起源所需的所有条件,分析如下[4]:

(1)物质条件。黑烟囱周围是化学演化的有利场所,热液喷口喷出CH4、H2、NH3、H2S、HCN和各种金属元素可以提供化学演化各阶段所需的所有原料,并且可以为生命出现以后