《生命和家園 12》

在科幻故事裏，亮閃閃的金屬星球塞伯坦很自然地產生出變形金剛這般的金屬質汽車人生命形態。地球地殼的主要物質是氧元素和矽，鋁和鐵等較重的元素，但是生命體卻是由較輕的元素組成。比如，人體裏氧元素占了百分之六十五的比重，碳元素占百分之十八，氫元素占百分之九，氮，磷，硫和鈣等元素占百分之六，而其它所有的元素不到百分之一。地殼裏碳元素的含量不到千分之一，但是碳對地球上的生命有機物而言至關重要。碳原子外層有四個電子，可以與別的原子形成多達四個配位鍵。因此，碳元素在和別的元素的結合可以有極其眾多的組合結構，其中包括長鏈式分子。同一族的矽元素也是地殼和地幔裏非生物的無機矽酸鹽的核心元素。因為矽原子較重，比碳原子有更大的物理惰性，也因為矽原子極其願意和氧原子結合形成穩定的化學結構，矽元素無法代替碳元素在生命物質中的作用。地球的環境中不太可能產生矽基生命物質和生命體。

達爾文在提出物種起源和演化理論的同時也是思考生命起源的問題。1871年，他假想一個溫熱的小池塘裏有各類的氨和磷酸鹽。在光，熱和電的作用下，蛋白質由化學反應形成了，並且繼續進行更複雜的變化。四十多億前，也就是地球誕生後的五億年裏，地球上的活動頻繁。太陽係外層巨行星的軌道遷移擾動內層的小行星墜落撞擊在地球上。這時的海洋已經形成。由火山噴發帶出來的氣態物質形成地球的原始大氣層，其中含有氮氣，水蒸氣，二氧化碳，甲烷，一氧化碳，二氧化硫，和刺鼻難聞的氨氣和硫化氫。但是沒有氧氣。高化學活性的氧元素和別的元素牢牢地結合在一起。雖然這時處在青年時期的太陽輻射的能量隻有現在的百分之七十，但是因為大氣中高濃度的溫室氣體，以及月球的潮汐作用，地球表麵溫度還很高。1952年，二十二歲的米勒在導師尤裏的指導下，完成了一個曆史性的模擬實驗。他成功地利用電火花的作用將水蒸氣，甲烷，氨氣和氫氣合成出蛋白質的基礎分子，氨基酸。以後米勒用同樣的方法製造出生命體所需的二十種氨基酸中的十一種。福克斯又進一步合成以氨基酸為基本單元的類蛋白質高分子聚合物。這些類蛋白質可以起到酶的催化作用。

米勒實驗證實了地球原始大氣在閃電和光輻射的激勵下可以形成生命物質。1977年，生物學家在黑暗的深海海底稱為黑煙囪的熱液噴口附近發現生物和微生物的生態係統。海洋的水通過海底板殼裂縫滲透到岩漿層，能夠被加熱到攝氏三百多度，再攜帶岩漿中的化學物質又從裂縫中噴湧出來。就在黑煙囪的高溫高壓環境中，噴出的碳氮等氣體與海水和岩石反應，被證實了可以生成生命的有機分子。不僅僅限於地球大氣，與生命有關的基礎物質，比如氨基酸，脂類，糖類碳水化合物，以及核酸堿基和核苷酸，都可以在地球上的一些極端環境中產生。這些生命物質同樣在地球外太空和宇宙中普遍存在。有種說法認為生命最為關鍵的基因物質是由隕石或者彗星從太空帶到地球來的。但是我更願意相信地球生命原發於地球。

—寫於2022年10月19日（圖片來自網絡）