生命起源的周期性摭議

【摘 要】筆者從生物發展的物質基礎、進化的自然條件和新生命體的重大發現等方面深入研究，發現生命體沿著最初起源的演化規律，能夠繼續適應地球環境的演變進程，生命新物種在地球上有望再度起源的可能性，并從生命起源的化學演化過程、生物合成轉換過程，以及地球的環境塑造等角度來闡述生命再度起源的周期規律。

【關鍵詞】生命起源；新生物種；物質基礎；自然環境；周期性

在地球上，生命的最初起源是通過化學演化過程實現的，是目前生物學界普遍接受的觀點之一。但從整個生物發展史和現代生物進化研究理論來分析，隨著最初起源生物的不斷演化，以及地球環境的不斷變化，生命新物種在地球上有望再度起源的可能性。主要根據如下：①存在物質基礎。生命最初起源之后，有機生命物質的生物合成和轉換過程，將逐漸取代化學演化過程，成為自然環境產生的一種新的方式；②存在自然環境。陸地在海洋生物開發的早期階段，是生命起源的第二搖籃；③出現新生命體。自然選擇決定生命的存在方式，細胞生物是生命最初的起源和發展的生物進化的產品；非細胞生物（病毒）是生命的起源和演化發展再一次的產品。筆者試從生命起源的化學演化過程、生物合成轉換過程，以及地球的環境塑造等角度來闡述生命再度起源的周期規律。

一、存在生命再度起源的物質基礎

科學研究表明，地球的年齡約為四十六億年，有機生命物質產生的化學演化過程，大約發生在地球形成的最初十幾億年里。目前，對有機生命物質的非生物合成的研究，已經取得了較大的進展，并積累了許多資料。氨基酸的非生物合成：1953年美國學者米勒模擬原始大氣成分CH4、NH3、H2、H2O↑等，在放電作用下合成了一些氨基酸。在此后，其他學者先后在類似的條件下，幾乎合成了天然蛋白質中的全部氨基酸。核甘酸的非生物合成：1963年，在加速的電子作用下CH4、NH3、H2O↑轉化為腺嘌呤。1965年在加熱 160℃的條件下， 核甘、磷酸鹽轉化為核苷酸。核苷酸的產生還有其它途徑。蛋白質和核酸的非生物合成：目前也取得了重大的突破。1991年中國科學家趙玉芬通過實驗證明：在磷酰化氨基酸的基礎上，可以同時合成蛋白質和核酸。雖然現在關于化學演化過程的許多具體環節還沒有完全搞清楚。但是，有機生命物質通過化學演化過程，并在原始海洋中不斷積累，為新生命的最初起源奠定了物質基礎，已成為目前相當多的科學家的一種共識。

生命最初起源之后，由于諸多自然因素的改變，但是，由于諸多自然因素的改變，導致有機生命物質產生的化學演化過程的喪失，并不能成為制約生命再度起源的一種因素。因為，在生命最初起源之后，隨著已起源生物的不斷進化和發展，有機生命物質的生物合成與轉化過程，將會逐漸取代有機生命物質產生的化學演化過程。成為自然環境中，有機生命物質產生的一種新途徑。

有機生命物質產生的生物合成與轉化過程，同化學演化過程，雖然在合成原料、合成條件、合成過程等諸多方面存在著差異。但是，二種途徑所形成的有機生命物質蛋白質、核酸等產物，無論是在化學結構上，還是在生物學特性等諸多方面都是基本相同的。

從整個生物發展史來看，生命通過化學演化過程，實現最初起源之后，生物的生存與進化發展在相當長的時期，始終是局限在海洋環境之中的。在海洋環境中，通過生物合成與轉化過程產生的有機生命物質，將會被海洋環境中生存的異養生物：這里主要是指低等、異養腐生生物，作為其生存的營養物質而被完全占有。從而制約海洋環境中，通過生物合成與轉化過程產生的有機生命物質，再度向生命的演化過程。作為制約生命再度起源的一種因素：低等、異養腐生生物，在海洋生物登陸發展之前，其生存與發展始終是局限在海洋環境之中的，并沒有擴展到陸地環境中去。在這期間，陸地環境始終保持著“凈土一片”而沒有任何生機。就是由于某種自然因素的影響，使海洋生物轉移到陸地上來，“登陸”的海洋生物也無法在陸地環境中長時間生存。因為海洋生物由水生到陸生將會經歷一個漫長的進化過程。登陸生物本身在形態結構和生理功能上，也將會發生很大的變化，以適應復雜多變的陸生環境。

從生物進化角度來看，大量的化石研究充分證明，大規模的海洋生物登陸發展在時間上，大約發生在寒武紀初期（距今約六億年）到泥盆紀早期（距今約四億年）之間。從海洋生物登陸的先后來看，海洋中的自養生物的登陸發展，在時間上應早于異養生物。這里主要是因為，只有自養生物登陸發展之后，一方面為異養生物提供了足夠的食物。再者大氣中氧的含量不斷增加，臭氧層的逐漸形成，為異養生物登陸后的生存和發展提供了一個保護傘。

在海洋生物登陸發展的初期，海洋中的低等、異養生物，在其還沒有登陸發展之前，在陸生環境中，通過生物合成產生的有機生命物質，將會不斷積累。生物合成的有機物質的積累，同時會隨著自養生物在陸生環境中，由沿海向內陸，由低海拔向高海拔生存空間的不斷擴展而大規模的增加。

在海洋生物登陸發展初期的陸生環境中，通過生物合成的有機物質的大規模積累，將會通過三種主要途徑被轉化。第一種途徑是作為陸生環境中，生命再度起源的物質基礎；第二種途徑是作為地球上，能源礦產（煤、石油、天然氣）形成的物質基礎的一部分；第三種途徑是作為海洋中的異養生物登陸之后，生存與進化發展的物質基礎。另外，海洋生物登陸發展的初期，由于物質循環在陸生環境中還沒有完全建立，因而，當有機物質再陸生環境中不斷積累時，大氣中氧氣的含量將會相對增加，二氧化碳的含量將會相對下降。在陸生環境中有機物質的積累與分解不穩定、也不平衡。大氣中二氧化碳的增加與減少是不斷波動的，其總趨勢是減少的。大氣中二氧化碳的波動，將會導致大氣溫度的波動。大氣溫度的波動可能是地質學上，冰川的形成與消退的主要原因之一。

二、存在生命再度起源的自然環境

地球表面是由海洋和陸地二部分組成。原始海洋是生命化學演化的中心。現在已經清楚：“具有高度反應的活性分子，雖然是在氣相中生成，但是它們都是在水溶液中發生化學反應。因為，所有的生命物質都涉及液相。”另外，海洋在生命發生的過程中還具有庇護作用，它能夠阻止來自宇宙中的各種有害射線進入到海洋深處。從而有利于海洋環境中有機生命物質向生命的演化。

原始海洋是生命最初起源的搖籃。但是，生命最初起源之后，海洋環境中的異養生物：低等、異養腐生生物，作為制約生命再度起源的一種因素的存在，從而阻止了海洋環境中，通過生物合成與轉化而來的有機生命物質向生命的進一步演化。使海洋環境中不再具有生命再度起源的可能。然而，陸地作為整個地球環境的一部分，雖然在生命最初起源時，不適于生命的起源。但是，隨著整個地球環境的不斷變化，在海洋生物登陸發展的初期，陸地將成為生命再度起源的第二個搖籃。首先，在陸地環境中，由于地殼變動趨于相對穩定，火山、地震的發生，在數量上大量減少、在強度上逐漸減弱。以及水在“海洋——陸地——空中”形成了穩定的循環運動，使得陸地環境不再像早期那樣干熱缺水。雖然水在陸地環境中不像海洋那樣富有，但是，陸地上具有相對穩定的水環境；其次，大氣中臭氧層的逐漸形成，從而更好的阻止了來自宇宙空間中的，各種有害射線對地球表面的輻射。臭氧層的形成，一方面為海洋生物的登陸發展提供了庇護作用，另一方面為陸生環境中，有機生命物質向生命的演化創造了條件。自然環境中氧分子的存在，是影響有機生命物質存在的原因之一。從有關科研資料來看，海洋生物登陸的初期，大氣中氧氣的含量比現在低得多，大約占現在大氣中氧氣含量的1%，即：巴斯德點左右。海洋生物登陸發展的初期，大氣中氧氣濃度較低，不僅有利于有機生命物質的存在，而且有利于生命的再度起源。第四，細胞生物是生命最初起源與進化發展的產物。對于生命再度起源而言，結構較復雜的細胞生物本身，可以被視為一種特殊的生存環境。不過，這種特殊環境在生命最初起源時并不存在

三、存在生命再度起源的生命體

當生命起源的基本條件都已具備之后，在自然環境中，生命是如何由有機生命物質演變成，具有生命活性的生命體的，這是一個有待于進一步通過實驗，進行科學探究的問題。

筆者認為，生命的物質基礎是蛋白質和核酸，生命的發生是多源的。不管是生命的最初起源，還是生命的再度起源，有機生命物質向生命的演化都是多源發生的。主要有三種基本類型：第一種是建立蛋白質和核酸共同存在的基礎之上，具有膜質結構的、能夠獨自存在并表現出簡單生命活性的、多分子體系的生命體；第二種是建立在蛋白質和核酸共同存在的基礎之上，無膜質結構、獨自存在時不具有生命活性的、多分子體系的生命體；第三種是單獨建立在蛋白質或核酸存在的基礎之上，無膜質結構的、獨自存在時不具有生命活性的，單一生命分子。如果我們把具有膜質結構、能夠獨自存在并表現出生命活性的，多分子體系的生命體，稱之為一種結構完整的生命體的話。那么，無膜質結構的、獨自存在時并不具有生命活性的生命體和生命分子，則只能被稱之為生命的“半成品”。筆者將生命體分成兩類：無膜生物和有膜生物。無膜生物即非細胞生物，有膜生物即細胞生物。

自然選擇決定生命存在的方式。生命的多源發生并不意味著都能存在與進化發展，這是因為適者生存、不適者淘汰的自然選擇法則決定的。

就生命的最初起源而言，在原始海洋里多源發生的，原始生命體的存在與進化發展，只有建立在蛋白質和核酸共同存在的基礎上，具有膜質結構，能夠獨立存在并表現出簡單生命活性的，多分子體系的生命體，才能在自然選擇的作用下得以生存和進化發展。而任何一種無膜質結構的，獨自存在不具有生命活性的生命體，都將會在自然選擇的作用下最終被淘汰掉。其主要原因是無膜質結構的生命體：“半成品”，在生命最初起源的原始環境中，并不具有某種特殊的環境庇護。

就生命體的再度起源而言，通過生命再度起源所多源發生的生命體，不管是有膜質結構還是無膜質結構的生命體；是能夠獨立生存的還是不能夠獨立生存的；是建立在蛋白質、核酸共同存在的基礎之上，還是建立在蛋白質、核酸單獨存在的基礎之上，都有存在和發展的可能。這是因為，自然環境的改變為生命體的生存，提供了一個適宜的環境。另外，不斷登陸發展的生物體，同樣可以作為一種特殊的生存環境，為多源發生的生命體提供庇護。在自然選擇的作用下，無膜生物，由于有特殊環境的庇護，要比早期有膜生物的生存能力強。現在的自然環境中，并不存在通過再度起源產生的有膜生物。有兩種可能性：一是起源后，在同最初起源的細胞生物之間進行的生存斗爭中被淘汰了。二是有機生命物質向生命的演化需要較長的時間，因而有膜生物在大規模的海洋生物登陸后還沒有形成。建立在蛋白質、核酸共同存在或單獨存在基礎之上的，無膜質結構的，獨自存在時不具有生命活性的生命體。其存在與進化發展對生命最初起源的生命體寄生，是生物進化發展史上，物種大規模滅絕的原因之一。

就自然環境中的生命體而言，非細胞生物與細胞生物之間存在著諸多差異。生命體的物質基礎：細胞生物是建立在蛋白質、核酸共同存在的基礎之上；非細胞生物有的是建立在蛋白質、核酸共同存在的基礎之上，有的是建立在蛋白質、核酸單獨存在的基礎之上，而不同其它有機生命物質結合。生命體的結構：細胞生物是一類具有膜質結構的多分子體系的生命體；而非細胞生物是一類不具有膜質結構的生命體。生命體的活性表現：細胞生物能夠獨自存在、并表現出生命的活性；而非細胞生物則獨自存在時、并不能表現出生命的活性。生命活性就是指生命體的基本特征：復制、分裂、生長、新陳代謝等。生物的進化：細胞生物之間的存在著或遠或近親遠關系，具有共同的起源。這一點可以從不同領域、不同水平，生物進化研究的結果得以說明。而非細胞生物，不管是在生物進化研究的哪個領域、何種水平，都無法將其納入到細胞生物的范疇。因而，細胞生物是生命最初起源的生命體進化和發展的產物；非細胞生物是生命再度起源的生命體進化和發展的產物。

綜上所述，最初起源生物的不斷進化和發展，是建立在生物合成與轉化基礎之上的，是有機生命物質向生命體的演化；而具有同樣物質自然環境下的新生命體，在陸生環境中存在再度起源的必然。恩格斯說：“否定之否定是一個極其普遍的，因而極其廣泛地起作用的，重要的自然、歷史和思維的發展規律”。生命科學是自然科學的一個領域，同樣遵循這一規律。同其它事物的產生、存在和發展一樣具有周期性。

【參考文獻】

[1]J.阿亞摩夫著（美），周惠民譯：《生命的起源》，科學出版社，1977；

[2]中國科學院圖書館編譯：《生命的起源》，科學出版社，1973；

[3]李難主編：《生物進化論》，高等教育出版社，1982；

[4]劉后一等著，《生物是怎樣進化的》，中國青年出版社，1982；

[5]方宗熙等：《生命發展的辯證法》，人民出版社1976；

[6]北師大等、哲學教材編寫組，《馬克思主義哲學基本原理》，1980。

（作者單位：江蘇省徐州市賈汪區青山泉中學）