《生命和家园 12》

在科幻故事里，亮闪闪的金属星球塞伯坦很自然地产生出变形金刚这般的金属质汽车人生命形态。地球地壳的主要物质是氧元素和硅，铝和铁等较重的元素，但是生命体却是由较轻的元素组成。比如，人体里氧元素占了百分之六十五的比重，碳元素占百分之十八，氢元素占百分之九，氮，磷，硫和钙等元素占百分之六，而其它所有的元素不到百分之一。地壳里碳元素的含量不到千分之一，但是碳对地球上的生命有机物而言至关重要。碳原子外层有四个电子，可以与别的原子形成多达四个配位键。因此，碳元素在和别的元素的结合可以有极其众多的组合结构，其中包括长链式分子。同一族的硅元素也是地壳和地幔里非生物的无机硅酸盐的核心元素。因为硅原子较重，比碳原子有更大的物理惰性，也因为硅原子极其愿意和氧原子结合形成稳定的化学结构，硅元素无法代替碳元素在生命物质中的作用。地球的环境中不太可能产生硅基生命物质和生命体。

达尔文在提出物种起源和演化理论的同时也是思考生命起源的问题。1871年，他假想一个温热的小池塘里有各类的氨和磷酸盐。在光，热和电的作用下，蛋白质由化学反应形成了，并且继续进行更复杂的变化。四十多亿前，也就是地球诞生后的五亿年里，地球上的活动频繁。太阳系外层巨行星的轨道迁移扰动内层的小行星坠落撞击在地球上。这时的海洋已经形成。由火山喷发带出来的气态物质形成地球的原始大气层，其中含有氮气，水蒸气，二氧化碳，甲烷，一氧化碳，二氧化硫，和刺鼻难闻的氨气和硫化氢。但是没有氧气。高化学活性的氧元素和别的元素牢牢地结合在一起。虽然这时处在青年时期的太阳辐射的能量只有现在的百分之七十，但是因为大气中高浓度的温室气体，以及月球的潮汐作用，地球表面温度还很高。1952年，二十二岁的米勒在导师尤里的指导下，完成了一个历史性的模拟实验。他成功地利用电火花的作用将水蒸气，甲烷，氨气和氢气合成出蛋白质的基础分子，氨基酸。以后米勒用同样的方法制造出生命体所需的二十种氨基酸中的十一种。福克斯又进一步合成以氨基酸为基本单元的类蛋白质高分子聚合物。这些类蛋白质可以起到酶的催化作用。

米勒实验证实了地球原始大气在闪电和光辐射的激励下可以形成生命物质。1977年，生物学家在黑暗的深海海底称为黑烟囱的热液喷口附近发现生物和微生物的生态系统。海洋的水通过海底板壳裂缝渗透到岩浆层，能够被加热到摄氏三百多度，再携带岩浆中的化学物质又从裂缝中喷涌出来。就在黑烟囱的高温高压环境中，喷出的碳氮等气体与海水和岩石反应，被证实了可以生成生命的有机分子。不仅仅限于地球大气，与生命有关的基础物质，比如氨基酸，脂类，糖类碳水化合物，以及核酸碱基和核苷酸，都可以在地球上的一些极端环境中产生。这些生命物质同样在地球外太空和宇宙中普遍存在。有种说法认为生命最为关键的基因物质是由陨石或者彗星从太空带到地球来的。但是我更愿意相信地球生命原发于地球。

—写于2022年10月19日（图片来自网络）