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步探索(Sagan et al。 ; 1979; Coll etczl。 ; 1998) 。原始大氣只是可以提供生命化學進化原材料的場所之一,地球表面的許多區域,甚至宇宙空間都可以提供化學進化所需的物質和能量條件,類似的反應過程還可以廣泛地重現。正是因為如此,奧巴林提出了“原始生命曾經在不同時間和不同地點多次發生、分解又重新形成”的推論。
目前有關化學進化的假說觀點眾說紛紜:如“奧巴林說”,認為生命起源於原始海洋或附近富水環境中的化學漸進演化;“泥土說”,又稱“遺傳結品說”,主張原始有機物起源於泥十礦物中有缺陷的品格結構;“火山說”認為原始有機物起源於火山噴發;“硫化物說”,認為地球生命起源於原始灼熱的富硫化物溶液的沸騰海洋;“深海熱泉說”,設想生命起源於深海的特定熱泉噴口等等。儘管這些不同的假說所主張的化學進化的場所和能量來源不同,但這並不是一個非此即彼的問題—合成某一種有機物的化學反應的條件和方式並不是唯一的。何況當時地球上的環境變化多端,地表的結構複雜多樣;即使是在同一時期,在地球表面不同的亞生命區域,化學進化的形式也可以有所不同。在若干億年的漫長地質時期,先後在地表的一些不同地區出現適合有機大分子形成和演化的環境,這是完全可能的。
如果推斷生命的化學進化發生在3 900 M a年以前,考慮到當時動盪的全球環境,認為生物化合物或它們的前體是來自地球以外的宇宙空間的觀點也不可忽視。太陽系的形成是距今大約5 000 M a年前發生的一起宇宙事件,對地球上生物有機物的產生必不可少的有機小分子,也可能是在宇宙中形成的。有些學者認為,這些宇宙中的有機小分子的合成,是透過星際塵埃來實現的。星際塵埃一般認為包括石墨矽、固態的甲烷和氨,也有少量金屬,星際塵埃的年齡通常與太陽系的年齡相當。特別是因為有些塵埃具有耐熔的有機質,當它們處於離散星雲中的紫外輻射之下,就有可能合成各種不同的有機小分子(Chiar; 1997)。在地球的早期演化過程中,星際有機分子可能透過彗星尾部對地球的“轟擊”或者隕石撞擊而大量進入地球,成為前生命化學進化的基本原料,或者參與化學進化的過程(Rode;999; Gaffey; 1999)。大量研究表明,彗星和隕石含有多種不同的有機物,其中的一些有機物可以作為生命化學進化的前體物質。這些有機物質本身很可能就是在星際空間的類似原始地球大氣的條件下,透過某些化學反應生成的。這種星際塵埃假說存在的問題是:由於在地球演化早期,地表很可能處於高溫灼熱的狀態,外來有機分子即使能夠進入地球,也會很快分解。但近來對含碳隕石、星際塵粒和彗星進行的同位素分析表明,星際有機分子進入太陽系或地球之後,仍然具有較高的儲存率。
總之,生命的化學進化開始的早期地球環境條件,以及化學進化過程進行的場所和方式等問題的爭論由來已久,將來仍然會是一個普遍關注的熱門問題。孕育生命的早期地球環境條件還有待於進一步分析和研究,力求為眾說紛紜的化學進化學說提供新的思路和證據。生物是自然環境的產物,是由環境的變化造就的。研究早期地球環境與生命起源的化學進化之間的關係,對進一步探討生物進化以至人類進化與環境變化之間的關係具有深遠的意義,也能使我們對生物圈今後的生存和發展有更深刻的認識。
2、生命起源的化學進化過程及時間
生物的化學進化過程,主要是指從地球形成初期直到原始細胞出現,一系列非常複雜的有機化學反應過程。這個生命起源過程與當時的全球環境變化密切相關。地球上開始出現最早的細胞生命,即不但具有與外界分隔的生物膜,同時又有內部膜分隔的、有形態學特徵的、生命活動基本單位的最初出現,標誌著生命的化學進化的完成和生物學進化的開始(張響,1998)。一般認為,化學進化可分為4個層次:無機分子的生成(NH3 ;H20 。CH4 。CO 。C02、NO)、生物小分子的合成(氨基酸;糖、單核普酸;A T P等高能化合物、脂類等)、生物大分子的合成(多肽、多聚核普酸)和原始細胞的出現。近年來按照將RNA作為生命起源主體與中心的觀點,將病毒作為化學進化的第4個層次,似乎也又有一定的合理性。類病毒是具有感染性的RNA分子,一般認為是現存生命的最簡單形式,與RNA作為生命起源主體的觀點明顯吻合。
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