第一篇 知识荟萃
第一章 从非生命到生命——浅谈生命的起源
《西游记》第一回中，说在花果山正当顶上，有一块仙石。自开天辟地以来，每受天真地
秀，日精月华，感之既久，遂有灵通之意。内育仙胞，一日迸裂，产一石卵，似圆球大小。
因见风，便化作一个五官俱备、四肢皆全的石猴子。那猴在山中，却会行走跳跃，虎豹为群
，獐鹿为友，猕猿为亲；夜宿石崖之下，朝游峰洞之中。这段由石头变猴子的神话，因为具
有“永久的魅力”，多少年来在我国民间广为流传，脍炙人口。但是神话毕竟不是科学。
迄今为止，生命从何而来，它是如何起源的，这仍是一个没有完全解开的谜。
在众多的关于生命起源的理论中，人们比较倾向于化学进化学说。
根据大爆炸宇宙理论，宇宙起源大约在200亿年以前，银河系起源至少在130亿年前，太阳
的形成发生在46亿年前。原始的太阳比现在太阳的质量大1 000倍，初期
它的温度并不高，由于内部物质的收缩，物质分子间相互摩擦，相互碰撞，便产生了许多热
量。热量辐射不出去，内部的温度越来越高，这样更加剧了物质的运动，中心部分的温度会
迅速升高，达几千度以上，结果引爆了太阳的主要成分——氢，发生热核反应，放出了巨大
的光和热。这个热核反应的熊熊烈火一直燃个不停，给生命的孕育、细胞的诞生、万物的成
长，提供了源源不绝的能源。
少年时代的太阳，就和天真烂漫的小孩一样，活泼、可爱，它围绕着银河系旋转。它又像一
位花样翻新的滑冰能手，为了展示其技能，它高速旋转，结果从它身体的外围抛出一块又一
块的原始物质。这些物质仍被它吸引，围绕着它旋转，后来，它们又互相凝聚，由小变大，
最终形成了环绕太阳的九个子女——九大行星，即金星、木星、水星、火星、土星、地球、
天王星、海王星、冥王星，其中地球就是由太阳生出来的。
地球出生的时间约在46亿年前。出生时太阳给了它由固体尘埃聚集成的身体，又给了它以氢
氦为主的气体外衣。地球娃娃的降生，在宇宙中来说，只不过是沧海中的一粟，算不了什么
大事，也提不到什么正式的议事日程上来。
然而，我们的母亲——地球，却有火热的心肠和得天独厚的条件，它孕育出了一批又一批的
细胞王国，建造了一个丰富多彩的生命世界。
由于原始地壳薄弱，内部温度很高，地球内的物质像开锅的沸水，随着火山的一起爆发，烟
雾缭绕的大气冲破地表。
原始大气的成分是，二氧化碳、甲烷、氮、水蒸气、硫化氢、氰化氢等。在40亿年前的原始
大气层里，根本没有氧气的存在，也没有像现在环绕地球25公里高空的臭氧层存
在，不能隔绝太阳射来的紫外线。没有氧分子，并不影响生命的孕育，作为生
命所需要的氧原子在其他气体小分子中已经存在。紫外线能射到地面上来，正好为生命
的孕育提供了可贵的能源。此外高空中，电光闪闪，雷声隆隆，也为生命的孕育提供了足够
的能量。
化学进化有原始大气作为丰富的原料，又有紫外光、放电、火山爆发、放射线等充足的能源
，它们就是化学进化第一阶段的内因和外因。由无机小分子生成有机小分子的阶段开始了。
化学进化的第一阶段像一幕闹剧，演出的日期在距今40～50亿年前，演出的舞台在原始大气
之中，演员由甲烷、氨、氢、水和二氧化碳等担任。原始地球的能源
好像舞台上强烈的灯光和演出中的音乐伴奏。在电光闪闪、雷声隆隆、火山喷射、热气腾腾
的场景中，原始大气的诸成分“跌”、“打”、“滚”、“爬”，化分、化合，剧情不断发
展，最终甲烷、氨、水等无机小分子生成氨基酸、嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖、卟啉等
有机小分子。由于这幕闹剧仅牵涉到碳、氢、氧、氮等几个元素，把它取名为碳、氢、氧、
氮大闹天宫倒也合适。
碳是大闹天宫中最主要的角色，它在化学进化中起着中坚和骨干作用。碳的重要性是由它的
特殊结构所决定的。一个碳原子核里含有6个中子和6个质子，周围有6个电子围绕着旋转。
它的外围电子轨道还可以接受4个电子，这便使每个碳原子具有4个化学键，都能用所谓的键
挂上其他原子。例如原始大气中的甲烷(CH4)就是一个碳原子连接4个氢原子组成的分子。
这种一个原子和其他原子连接的本领并不稀罕，因为它是所有原子的通性。碳原子之所以出
类拔萃，主要显示在碳与碳、碳与其他原子能连接成长链的能力上。连接起来的链可以有任
意长短，也可以有任意长短的分支，还可以首尾相接形成各种各样的环。环和链又能连环。
由于碳原子连接的方式层出不穷，可以形成无限多的复杂的集合体，化学进化在很大程度上
就是碳化物的进化。因此，碳作为“大闹天宫”中的主角应该是当之无愧的。
在碳、氢、氧、氮“大闹天宫”中，能源起了重要的促进作用。原始大气的成分直接沐浴在
太阳光下，接受着各种各样的能量。特别是紫外线化学活性很强，它能打断CH4、H2O
、NH3的化学键，把C、H、O、N等原子从分子中“解放”出来，然后，任它们在广阔的空
中舞台中大闹特闹。由于各种原因这些原子集中在一起，并以各种各样的方式结合起来
，又重新生成了许多化合物。在这些化合物中，有无机物也有有机物，有老面孔也有新花样
，有简单的也有复杂的。有机物生成的速度是缓慢的，但自然界有的是时间，日积月累，这
些有机物越来越丰富了。
生命的先驱——小分子有机物的生成，就是地球上生命的起源。
大约在39亿年前，地球温度已下降到100℃以下。高空中的大量水蒸气便凝结成雨，大雨滂
沱，倾盆而下，不知下了多少岁月，积水形成了湖泊、河流，再进一步汇集出现了原始的海
洋。
空中大量的有机小分子，这时也随昼夜不停的大雨，被作为“天兵天将”派到还十分荒凉的
地球上。地球上处处是茫茫大水，它们只好随波逐流，最终纷纷汇入了富饶的海洋。
原始的海洋富庶无比，大量小分子有机物质的汇集，就像一锅“有机汤”。假如这锅“有机
汤”中只含有百分之一的有机物质的话。它的总数量也将超过1 000亿万吨!如此丰富的养料
，却没有任何生物享用，也绝对没有任何敌对竞争，真不愧为生命诞生的水栖乐园，特别是
大量的有机小分子物质，可以互相融合，频繁地接触，这比高空更为理想。
经过漫长的岁月，在太阳送来的紫外线和地层释放出来的热能帮助下，小分子有机物在生命
孕育的化学大道上迅跑，第二次飞跃生成了大分子有机物。这些有机大分子，要逃避为它的
出生帮过忙、又能杀伤它的强烈紫外线作用，需要一个安全地带，于是纷纷向理想的海洋中
层转移。
在海洋中层，这里聚集了大量的大分子物质，它们又互相作用，才生成了更为复杂的蛋白质
和核酸分子为主的物质体系。在这原始的蛋白体具有简单的“界膜”，能与周围的水溶液分
隔，就像小油珠似的“团聚体”，这就是最原始的生命。这是经历了10亿年的化学进化，由
无机物到有机物，再到生命的质变。
生命的诞生，犹如破云而出的阳光，使一度死寂而荒凉的地球上，开始出现了无限的生机。
32亿年前的原始小生命，在富饶的海洋中大口大口地“吃”有机物，由小长大，繁殖后代。
经过狂风巨浪、雷电交加的考验，小生命愈来愈坚强了。在和自然的搏斗中，小生命演化得
越来越复杂了，在身体的外围包了一层蛋白质和磷脂物质结构的“细胞膜
”样物质。这样，第一个细胞王国就诞生了。
由非细胞形态的生命飞跃为细胞形态的生命，加快了生命进化发展步伐。
细胞王国开始了生生息息，繁衍后代的生活。于是，大量的单细胞生物迅速占据了整个海洋
，它们乘风破浪，追逐游戏着，完全一副“浪荡公子”的样子，饿了，它们就以海洋中丰富
的有机物为食。这样，久而久之，随着后代的增多，种类的增加，终于“坐吃山空”，海洋
中的有机物将要被它们消耗殆尽了。这些靠吃现成的有机物过日子的生物，将面临着被饿死
的危险。
可是天无绝“命”之路。化学演化中早已合成了叶绿素的核心卟啉环。生命具有无限的变异
潜力，在厌氧的生物中发展出一支含叶绿素的蓝藻。它们利用光能进行光合作用，把无机物
直接合成有机物。从此，生命自己解决了“粮食”问题。
光合作用产物之一——氧，使大气圈逐渐产生了臭氧层。臭氧屏障，阻止了紫外辐射，保护
了生命。光合作用产生的氧，还促使还原性大气向氧化性大气转化，从而使生物由无氧酵解
向有氧氧化发展，大大提高了生物能量代谢的效率。
自养生物利用光能把水、二氧化碳和氨盐合成了糖和蛋白质等有机物。异养生物通过吃自养
生物又把有机物分解成水、二氧化碳和氨盐等，从此生物界出现了自养和异养、合成和分解
的矛盾。由于这两对矛盾的对立统一组成了一个完整的生态系统，为以后的生命大发展开辟
了崭新的道路。于是真核细胞出现了，植物、动物出现了，最后随着动物的进化，又在它们
的高级类型中分化出了具有自我意识的人类。
