《生命和家园 13》

无论是通过何种途径，地球的原始海洋里存在了建构生命的所有基本分子部件。这些分子还可以组成更大的有机分子。但是，我们迄今对生命分子到生命体的演化过程还不够了解。除了结构的形成，生命体的出现就必须要从非生命的化学反应中演化出新陈代谢和复制与繁殖的机制。现在我们只有许多的猜测和分散不系统的实验证据。

先说新陈代谢。德国人维克特索舍是一个接受过生物化学训练的专利律师。他对生命起源的问题充满兴趣和热情。他的一些大胆的想法意外地得到科学哲学家波普尔的支持。1988年，维克特索舍提出铁-硫世界假说。在热液喷口附近，喷流出来的黑色硫化铁物质沉澱，形成疏松多孔的岩石。硫化铁可以将热液喷口喷出的硫化氢气体还原出氢气，释放能量，而氢气又和海水中的二氧化碳合成为有机物。

硫化铁的重要性在于它的催化作用，以实现逆克氏循环的新陈代谢反应。一个有两个碳原子的醋酸分子和二氧化碳分子结合形成三个碳原子的丙酮酸分子，丙酮酸分子和二氧化碳分子结合形成两个碳原子的草酰乙酸分子，如此反复，最后形成六个碳原子的柠檬酸分子。而柠檬酸分子又分裂成一个醋酸分子和一个草酰乙酸分子。两支物质进入到下一轮循环的化学反应。当引入氨气时，氨分子和丙酮酸分子反应可以形成氨基酸。维克特索舍证明氨基酸连接可以形成多肽。通过这个逆克氏循环反应，像氨基酸，糖类，及脂类的生命物质都可以合成出来。在还没有酶蛋白可以用作催化物的情况下，这个原始系统可以完成能量转化合成和物质合成增长的新陈代谢过程。罗素和马丁又认为，硫化铁岩石的多孔结构提供了一个既有热量和物质流动又相对稳定的环境。生命物质积集在孔室里，有了一个类似细胞的内环境。硫化铁的孔壁薄层又分隔开偏碱性的喷液和偏酸性的海水。所形成的离子势能差也能促进生命物质的新陈代谢反应。

逆克氏循环反应可以复制生命物质。但是，现代生命体复制另有其它的形式和机制。在米勒在实验室里实现生命物质的第二年，沃森和克里克完成了二十世纪最伟大的生物学发现，生命遗传物质脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋结构。DNA是两股在磷糖骨架上由四种脱氧核苷酸组成长链分子。这两股分子再由脱氧核苷酸上的碱基相互配对耦合而形成螺旋阶梯结构。腺嘌呤（A）对胸腺嘧啶（T），鸟嘌呤（G）对胞嘧啶（C）。DNA的碱基序列决定了各种功能的蛋白质的形成和结构。DNA分子本身又要为生命体的成长和遗传进行复制。DNA双链首先打开分离。各链再通过碱基配对生成两组DNA双螺旋分子。DNA的整个自我复制过程都需要蛋白质的参与。所以，DNA和蛋白质是一个相互不可或缺的相互协同的系统。简单的原始生命体的自我复制必须有另一种机制。

具有遗传功能的分子还有核糖核酸（RNA）。类似于DNA，RNA也是由四种核苷酸组成的带有基因序列的链状分子。它们在现代生命体里起到基因传递和编译的功能。与DNA不同，大多数RNA分子是单股的长链结构，所以活性较强。1982年，切赫和奥尔特曼发现了核酶，一种具有催化作用的小分子RNA。这个发现强有力地坚持多年来关于生命起源的RNA世界假说。生命之初，高活性的RNA分子在自催化反应中自我复制。这些活动很可能就在热液喷口附近的硫化铁孔室环境中。在这以后，由氨基酸组成的多肽和蛋白质逐渐形成，并且接管了RNA的大部分化学催化反应功能。DNA也开始形成。

—写于2022年10月22日（图片来自网络）