坦承道:“我们能不能有一天研究出导致生命来源的化学进化过程?这个问题可能没有答案 就算一个活细胞在实验室里制造出来,仍不能证明自然界在数十亿年前采用同样的步骤。” 然而,米勒实验遇到的最严重挑战却是关於原始大气层的性质问题。长期以来人们认为 原始大气是还原性的,没有氧气存在。由无机物合成胺基酸等的实验也是在无氧状态下进行 的。如果有氧气存在,这种合成作用或者不能发生,或者分解作用超过合成作用。近一、二 十年来关於原始岩石及太空研究的资料指出,地球的大气层中不一定含有大量的甲烷、氨气 等还原性气体,而且有含氧的可能性。特别值得指出的是,无人驾驶的海盗号( Viking)太 空船在火星登陆後发现,火星没有生物存在,但火星却有氧化性的气层。因而地球的原始气 层中含氧的可能性是不能排除的。虽然对於大气中含多少氧气才能完全阻止氨基酸等有机物 的形成,尚无定论,若地球的原始大气层中确实含有氧气的话,米勒等人的实验的意义就当 完全重估了 DNA的形成 退一步说,既使米勒等人的实验确实在原始大气中实际发生过,也就是说,假定氨基酸 等能在原始大气中由无机物产生,这离生命的起源仍然还有遥远的距离。生命有许多特点, 最主要的是要有新陈代谢( Metabolism)和繁衍後代( Reproduction)的能力。这两种能力都 来自於DNA的功能。生物的新陈代谢是由基因调控的,而基因则是DNA的片断。除少数 原核生物(主要是植物病毒)靠RNA繁殖外,绝大部分生物都由DNA的复制实现繁殖的。 所以,要产生生命,首先要产生DNA(或RNA)。最简单的生物噬菌体(专门吃细菌的病 毒)就主要是由一个外壳和内含的DNA分子组成的。但DNA的自然形成面临著两大难关 DNA本身并不复杂,是由四种不同的核苷酸相联而形成的长链。复杂是DNA分子中 这几种核酸排列的顺序? Sequence)。DNA正是藉著这四种核苷酸的不同排列顺序产生了 不同的基因并由此产生不同的生物及其他生命所必须的化合物。像我在第一章提到的那样, 这四种核苷酸在DNA分子中不同排列组合的可能性之巨大,远远超出人们的想像。然而这 些巨大的排列组合的可能性中,只有一种可能性是可以产生第一个生命的。自然产生这一正 确组合的可能性之小就不难明了了。梁斐生在《真金不怕洪炉火》一书中引用过1967年诺 贝尔化学奖获得者爱根博士( Manfred eigen)的演讲中所说的话:“一个含有221个核苷酸 的分子,其复杂程度的数学量等於这些核苷酸所能形成的不同排列的总和一共是42或者是 1013,而“1013个这样的分子就足以充满整个宇宙”!这1013次随机组合之中,只有一次 组合是可以产生第一个生命的。这是什麽意思呢?如果让这1013个分子随机组合,而组合 的速率为每秒一万次(10),假设宇宙的年龄为三百亿年(108秒),那麽,从宇宙形成 到现在,一共可以产生的组合方式是10次(10x10x10),还不足以产生一个有正确 核苷酸排列组合序列的DNA分子!根据美国太空总署的资料,最简单而“有生命”的蛋白质 分子至少含有四百个氨基酸。也就是说,需要至少由一千二百个核苷酸组成的DNA分子使 该蛋白质能够产生。人们在最简单的原核生物中看到的DNA分子,含有几千个,而不是221 核苷酸。可见,无论宇宙的年龄有多长,“进化”速率有多快,单靠随机组合而产生第一个生 命所必须的DNA分子的可能性几乎等於零 其次,DNA分子形成时,需要一种叫DNA聚合的蛋白质,把一个个的核苷酸连接 起来成为DNA分子。但我们知道,是一种蛋白质,要在DNA链上的基因的指控下才能 合成。像“先有蛋还是先有鸡”的问题一样,在第一个生命产生之际是先有DNA分子呢还是坦承道：“我们能不能有一天研究出导致生命来源的化学进化过程？这个问题可能没有答案。 就算一个活细胞在实验室里制造出来，仍不能证明自然界在数十亿年前采用同样的步骤。” 然而，米勒实验遇到的最严重挑战却是关於原始大气层的性质问题。长期以来人们认为 原始大气是还原性的，没有氧气存在。由无机物合成胺基酸等的实验也是在无氧状态下进行 的。如果有氧气存在，这种合成作用或者不能发生，或者分解作用超过合成作用。近一、二 十年来关於原始岩石及太空研究的资料指出，地球的大气层中不一定含有大量的甲烷、氨气 等还原性气体，而且有含氧的可能性。特别值得指出的是，无人驾驶的海盗号（Viking）太 空船在火星登陆後发现，火星没有生物存在，但火星却有氧化性的气层。因而地球的原始气 层中含氧的可能性是不能排除的。虽然对於大气中含多少氧气才能完全阻止氨基酸等有机物 的形成，尚无定论，若地球的原始大气层中确实含有氧气的话，米勒等人的实验的意义就当 完全重估了。 DNA 的形成 退一步说，既使米勒等人的实验确实在原始大气中实际发生过，也就是说，假定氨基酸 等能在原始大气中由无机物产生，这离生命的起源仍然还有遥远的距离。生命有许多特点， 最主要的是要有新陈代谢（Metabolism）和繁衍後代(Reproduction）的能力。这两种能力都 来自於 DNA 的功能。生物的新陈代谢是由基因调控的，而基因则是 DNA 的片断。除少数 原核生物（主要是植物病毒）靠 RNA 繁殖外，绝大部分生物都由 DNA 的复制实现繁殖的。 所以，要产生生命，首先要产生 DNA（或 RNA）。最简单的生物噬菌体（专门吃细菌的病 毒）就主要是由一个外壳和内含的 DNA 分子组成的。但 DNA 的自然形成面临著两大难关。 DNA 本身并不复杂，是由四种不同的核苷酸相联而形成的长链。复杂是 DNA 分子中 这几种核 酸排列的顺序?Sequence）。DNA 正是藉著这四种核苷酸的不同排列顺序产生了 不同的基因并由此产生不同的生物及其他生命所必须的化合物。像我在第一章提到的那样， 这四种核苷酸在 DNA 分子中不同排列组合的可能性之巨大，远远超出人们的想像。然而这 些巨大的排列组合的可能性中，只有一种可能性是可以产生第一个生命的。自然产生这一正 确组合的可能性之小就不难明了了。梁斐生在《真金不怕洪炉火》一书中引用过 1967 年诺 贝尔化学奖获得者爱根博士（Manfred Eigen）的演讲中所说的话：“一个含有 221 个核苷酸 的分子，其复杂程度的数学量等於这些核苷酸所能形成的不同排列的总和一共是 4 221 或者是 10133 ”，而“10 133 个这样的分子就足以充满整个宇宙”！这 10133 次随机组合之中，只有一次 组合是可以产生第一个生命的。这是什麽意思呢？如果让这 10133 个分子随机组合，而组合 的速率为每秒一万次（10 ），假设宇宙的年龄为三百亿年（1018 秒），那麽，从宇宙形成 到现在，一共可以产生的组合方式是 10 次（10 x10x10 ），还不足以产生一个有正确 核苷酸排列组合序列的 DNA 分子！根据美国太空总署的资料，最简单而“有生命”的蛋白质 分子至少含有四百个氨基酸。也就是说，需要至少由一千二百个核苷酸组成的 DNA 分子使 该蛋白质能够产生。人们在最简单的原核生物中看到的 DNA 分子，含有几千个，而不是 221 核苷酸。可见，无论宇宙的年龄有多长，“进化”速率有多快，单靠随机组合而产生第一个生 命所必须的 DNA 分子的可能性几乎等於零。 其次，DNA 分子形成时，需要一种叫 DNA 聚合 的蛋白质，把一个个的核苷酸连接 起来成为 DNA 分子。但我们知道， 是一种蛋白质，要在 DNA 链上的基因的指控下才能 合成。像“先有蛋还是先有鸡”的问题一样，在第一个生命产生之际是先有 DNA 分子呢还是