如何看待生命起源

李淼

生物學家對生命的定義多達四十余種，但沒有一種能夠完全界定什么是生命。因此，科學家在理解“生命的起源”之前，還得搞清楚到底什么是生命。生命起源這個問題真的是很難解決。

我們接著上一期專欄文章《太陽系》談談生命起源問題。為什么說生命起源這個問題很難解決呢？首先，我們知道生命是什么，比如說動物和植物以及微生物。但是，生物學家其實沒有大家都一致的對于生命的定義。比方說，病毒是不是生命？一方面，病毒可以說是生命，因為它們不像我們熟悉的無機物，它們會產生更多的病毒，也就是說，它們會復制自己。另一方面，病毒又離不開它們寄生的生命，不能單獨生存。

我們當然可以認為病毒是生命，它們其實是比細菌還要簡單的生命，只含有RNA或DNA，再加上一點蛋白質。那么，地球上出現的第一個生命是什么？是最簡單的原核微生物，還是比原核微生物還要復雜的含有細胞核的真核微生物？地球上出現生命是一個非常偶然的事件，還是一個必然的事件？就這一點，生物學家也不能達成一致。

生物學家對生命的定義多達四十余種，但沒有一種能夠完全界定什么是生命。因此，科學家在理解“生命的起源”之前，還得搞清楚到底什么是生命。我認為生命在地球上出現是十分偶然的，以至于至少在我們自己的銀河系里不存在外星人。我還認為，生命發生的概率原則上是可以計算的，計算的方式就是用一個比較老的物理學原理，叫做龐加萊回歸。

我們不知道地球上最早出現的生命是什么，但我們至少可以假定它不會比一個可以自己復制的RNA更簡單。這樣，我們可以先計算一下RNA突然出現在地球上的概率。比方說，在整個45億年地球的歷史中，一個簡單的RNA出現的概率到底是多少？萬一，它出現的概率小于千億分之一，我們就可以肯定地說整個銀河系內只有地球上存在生命，因為整個銀河系類似地球這樣的行星不會超過一千億顆。

我們經常聽說，遺傳物質主要是DNA和RNA。它們到底是什么？簡單地說，這兩種大分子長得都很類似，就是雙螺旋，像樓梯，樓梯的兩邊扶手就是這些大分子的兩個螺旋線。可以說，這些大分子都是由四種基本的磚塊碼起來的，每一條螺旋線都是四種磚塊構成的，叫堿基。

DNA和RNA為什么又有區別？搭建DNA有四種“磚塊”，其實也就是比較小的分子;而搭建RNA也有四種“磚塊”，其中三種和DNA中的三種磚塊一樣，而RNA第四種磚塊和DNA的第四種磚塊不一樣。生物學家管這些磚塊叫堿基，我們不要去管它們具體的名稱，反正就是含有不多于10個原子的分子就是了。

RNA的結構和DNA的結構很像，也是旋轉樓梯，只是四種磚頭里的一種和DNA不一樣。簡單說就是RNA可以自我復制，而DNA不能。為啥RNA會自我復制呢？我們用印章來解釋RNA自我復制的原理。將印章沾了印泥蓋在紙上，紙上出現的文字和印章正好相反。現在，看RNA的兩條螺旋，其中一條就像印章，另一條就是印章蓋出來的印。這兩條螺旋很容易扯開，扯開之后，一條蓋一下，出現了它的印，然后結合在一起形成新的RNA。另一條也蓋一下，形成另一個RNA。這樣，出現了兩條一模一樣的RNA，復制大功告成。

DNA不能自我復制，但DNA攜帶遺傳密碼，它決定生命中所有蛋白質核RNA的結構，決定生物如何有次序地合成細胞和組織，確定生物生命周期自始至終的活性和確定生物的個性。這樣看來，計算DNA在地球上突然出現的概率更為重要。

RNA的結構和DNA的結構很像，也是旋轉樓梯，只是四種磚頭里的一種和DNA不一樣。簡單說就是RNA可以自我復制，而DNA不能。