《生命和家園 13》

無論是通過何種途徑，地球的原始海洋裏存在了建構生命的所有基本分子部件。這些分子還可以組成更大的有機分子。但是，我們迄今對生命分子到生命體的演化過程還不夠了解。除了結構的形成，生命體的出現就必須要從非生命的化學反應中演化出新陳代謝和複製與繁殖的機製。現在我們隻有許多的猜測和分散不係統的實驗證據。

先說新陳代謝。德國人維克特索舍是一個接受過生物化學訓練的專利律師。他對生命起源的問題充滿興趣和熱情。他的一些大膽的想法意外地得到科學哲學家波普爾的支持。1988年，維克特索舍提出鐵-硫世界假說。在熱液噴口附近，噴流出來的黑色硫化鐵物質沉澱，形成疏鬆多孔的岩石。硫化鐵可以將熱液噴口噴出的硫化氫氣體還原出氫氣，釋放能量，而氫氣又和海水中的二氧化碳合成為有機物。

硫化鐵的重要性在於它的催化作用，以實現逆克氏循環的新陳代謝反應。一個有兩個碳原子的醋酸分汲和二氧化碳分子結合形成三個碳原子的丙酮酸分子，丙酮酸分子和二氧化碳分子結合形成兩個碳原子的草酰乙酸分子，如此反複，最後形成六個碳原子的檸檬酸分子。而檸檬酸分子又分裂成一個醋酸分子和一個草酰乙酸分子。兩支物質進入到下一輪循環的化學反應。當引入氨氣時，氨分子和丙酮酸分子反應可以形成氨基酸。維克特索舍證明氨基酸連接可以形成多肽。通過這個逆克氏循環反應，像氨基酸，糖類，及脂類的生命物質都可以合成出來。在還沒有酶蛋白可以用作催化物的情況下，這個原始係統可以完成能量轉化合成和物質合成增長的新陳代謝過程。羅素和馬丁又認為，硫化鐵岩石的多孔結構提供了一個既有熱量和物質流動又相對穩定的環境。生命物質積集在孔室裏，有了一個類似細胞的內環境。硫化鐵的孔壁薄層又分隔開偏堿性的噴液和偏酸性的海水。所形成的離子勢能差也能促進生命物質的新陳代謝反應。

逆克氏循環反應可以複製生命物質。但是，現代生命體複製另有其它的形式和機製。在米勒在實驗室裏實現生命物質的第二年，沃森和克裏克完成了二十世紀最偉大的生物學發現，生命遺傳物質脫氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋結構。DNA是兩股在磷糖骨架上由四種脫氧核苷酸組成長鏈分子。這兩股分子再由脫氧核苷酸上的堿基相互配對耦合而形成螺旋階梯結構。腺嘌呤（A）對胸腺嘧啶（T），鳥嘌呤（G）對胞嘧啶（C）。DNA的堿基序列決定了各種功能的蛋白質的形成和結構。DNA分子本身又要為生命體的成長和遺傳進行複製。DNA雙鏈首先打開分離。各鏈再通過堿基配對生成兩組DNA雙螺旋分子。DNA的整個自我複製過程都需要蛋白質的參與。所以，DNA和蛋白質是一個相互不可或缺的相互協同的係統。簡單的原始生命體的自我複製必須有另一種機製。

具有遺傳功能的分子還有核糖核酸（RNA）。類似於DNA，RNA也是由四種核苷酸組成的帶有基因序列的鏈狀分子。它們在現代生命體裏起到基因傳遞和編譯的功能。與DNA不同，大多數RNA分子是單股的長鏈結構，所以活性較強。1982年，切赫和奧爾特曼發現了核酶，一種具有催化作用的小分子RNA。這個發現強有力地堅持多年來關於生命起源的RNA世界假說。生命之初，高活性的RNA分子在自催化反應中自我複製。這些活動很可能就在熱液噴口附近的硫化鐵孔室環境中。在這以後，由氨基酸組成的多肽和蛋白質逐漸形成，並且接管了RNA的大部分化學催化反應功能。DNA也開始形成。

—寫於2022年10月22日（圖片來自網絡）