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  第五章:如何造出一个细胞
  21世纪初,生命起源学界有两大主流学说。RNA世界理论的支持者相信,生命是从能够自我复制的分子开始的;而认为新陈代谢能力最先出现的科学家则详细地解释了生命在深海热泉中的起源过程。不过在此期间,第三种理论也开始悄然兴起。
  地球上的所有生物都是由细胞组成的。细胞就像一个个又湿又软的小球,外面包裹着细胞壁或细胞膜。
  细胞的作用在于,把生命的必备物质聚集在一起。如果外膜破裂,内容物流出,细胞就会死亡。这层外膜具有极其重要的意义,因此有一些研究人员认为,细胞膜肯定是最先出现的部分,无论是“基因论”还是“新陈代谢论”,都对人造成了误导。意大利罗马第三大学的皮尔&里基&里斯(Pier Luigi Luisi)便是这种观点的支持者。
  里斯的理由很简单,但又难以辩驳。无论是新陈代谢系统还是能自我复制的RNA,都需要大量化学物质才能进行,如果你没有装纳这些分子的容器,怎么可能实现这些过程呢?
  这样看来,生命的起源似乎只有一种可能。在炽热、动荡的早期地球上,几种化学物质通过某种方式,形成了天然的细胞,又称“原始细胞”(protocells)。问题是,我们如何才能在实验室中造出一个简单的活细胞呢?
  里斯的学说可以追溯到亚历山大&奥巴林生命在起源学刚刚出现时提出的理论。奥巴林提出,一些特定的化学物质会形成液滴状结构,将其它化学物质包含在内。里斯认为,这些液滴状结构便是最早期的原始细胞。
  任何油状物质在水中都会形成液滴。由于这些物质被统称为“脂类”,该学说也就被称作“脂类世界学说”。但仅有这些液滴是不够的。液滴必须足够稳定,必须能以分裂的形式生成“子液滴”,还必须能对进出其中的化学物质加以控制。而现代细胞需要在复杂的蛋白质帮助下才能实现这些功能。挑战在于,如何才能正确地制造出原始细胞呢?虽然里奇在长达十几年的时间里尝试了多种原材料,但结果都不尽如人意。
  1994年,里斯提出了一个假设:最初的原始细胞中一定含有RNA,并且这些RNA可以在原始细胞内部实现自我复制。这个假设十分大胆,而且意味着里斯放弃了最初的“细胞膜论”。但里斯这么做是有充分的理由的。如果细胞只有外膜,内部没有基因,它拥有的功能便十分有限。它或许还可以分裂成子细胞,但无法向后代传递任何与自己相关的信息。只有拥有了基因,细胞才能进一步演化、变得更加复杂。
  该理论很快便获得了杰克&绍斯塔克的鼎力支持。在第三章中,我们曾介绍过他对RNA世界假说所做的研究。而此前由于双方观念不同,他们从未赞同过对方的观点。“我们在这个问题上争论了许多年,最终我们意识到,细胞膜和基因对细胞而言缺一不可,”绍斯塔克指出,“因此我们达成了共识:生命在起源之初,一定既有膜状结构、又有基因系统。”
  2001年,绍斯塔克和里斯进一步统一了结论。他们在发表于《自然》期刊上的一篇论文中指出,我们或许可以通过在简单的脂类液滴中复制RNA分子,人工制造出简单的活细胞。
  这是一个激动人心的想法,绍斯塔克不久便投入到了实践当中,做起了原始细胞的实验。 两年之后,绍斯塔克和两名同事终于宣布自己取得了成功。
  ▲囊泡是指由脂类构成的简单“容器”
  ▲细胞通过分裂进行繁殖细胞通过分裂进行繁殖
  他们设法制成了一种囊泡状结构,外面是两层脂肪酸,中间包裹着液体。为了加速这些囊泡的形成,他们向其中加入了一种名叫蒙脱石的黏土微粒,结果囊泡的生成速度快了一百倍。黏土表面起到了催化剂的作用,就像酶扮演的角色一样。
  并且,这些囊泡还能吸收蒙脱石微粒、以及黏土表面的RNA分子链。这样一来,原始细胞中就有了基因和催化剂,而这些都是通过一组简单的实验装置实现的。
  加入蒙脱石的决定并非一时兴起。数十年的研究表明,蒙脱石以及类似的黏土也许在生命的起源过程中发挥了重要的作用。蒙脱石是一种常见的黏土,广泛运用于多种产品中,如猫砂等。它是火山灰在天气作用下风化分解的产物。而早期地球上存在大量火山,蒙脱石含量很可能十分丰富。
  1986年,化学家詹姆斯&费瑞斯(James Ferris)证明了蒙脱石可以在有机分子的形成过程中起到催化剂的作用。他后来还发现,蒙脱石还能加速小型RNA分子的形成。
  费瑞斯因此推测,这种看上去平平无奇的黏土或许正是生命起源的地方。绍斯塔克借鉴了这一观点,并采用了蒙脱石来加速原始细胞的形成过程。
  ▲最初形成的细胞中必须含有生命所需的化学物质。
  一年之后,绍斯塔克的研究团队发现,他们的原始细胞已经可以自主生长了。随着更多的RNA进入了原始细胞中,细胞外膜受到的压力也越来越大。为了装下它们,原始细胞就需要吸收更多的脂肪酸、将它们融合到细胞外膜中,从而使表面积增大、减小所受的压力。
  最重要的是,它们还会从其它RNA含量较少的原始细胞中吸收脂肪酸,使后者体积不断收缩。这说明原始细胞间也存在相互竞争关系,细胞中的RNA越多,就越占上风。
  这一点实在令人惊奇。既然原始细胞可以长大,它们或许也可以分裂。那么,绍斯塔克的原始细胞能够实现自我复制吗?
  绍斯塔克用实验证明了这些原始细胞是可以分裂的。他让这些细胞从狭小的孔中挤过去,结果细胞被拉成了细长的管状,随后分裂成了两个“子”细胞。该方法很有说服力,因为不需要细胞器的参与,只需施加压力就可以了。但这个方案并不完美,因为原始细胞在挤压过程中会损失一部分内容物。并且它还暗示着,最初的细胞必须被迫从狭小的孔洞中穿过、才能实现分裂。
  而事实上,使囊泡结构分裂的方法还有很多种,如用强劲的水流施加剪切应力等等。关键是,在原始细胞分裂的过程中,不能让细胞内容物流出。
  2009年,绍斯塔克与学生朱听一起找到了解决方案。他们制造了一种更加复杂的原始细胞,外面包裹着好几层细胞膜,就像洋葱一样。虽然听上去很复杂,但这些细胞的制造过程其实很简单。朱听为细胞提供了更多的脂肪酸之后,细胞开始生长,形状也变成了长长的杆状。细胞变得足够长之后,只需施加一点点剪切应力,它们就会分裂成数十个较小的子细胞。每个子细胞中都含有母细胞中的RNA分子,几乎没有损失任何RNA。并且子细胞长大之后,还会继续生长、重复这一步骤。
  在后续实验中,朱听和绍斯塔克成功找到了更多让原始细胞分裂的方法。这个问题看似已经被解决了。不过,这些原始细胞的功能仍然不够强大。里斯希望原始细胞能够实现RNA复制,但到目前为止,细胞中的RNA并没有发挥任何作用。为了证明他发明的原始细胞和地球上最先出现的生命相同,绍斯塔克还需要让细胞中的RNA拥有自我复制能力。
  ▲绍斯塔克的原始细胞可以在极高的温度下存活
  ▲生命分子的行为方式极为复杂生命分子的行为方式极为复杂
  这件事做起来可不容易。本文第三章中介绍过,虽然科学家已经努力了数十年,但依然没能合成能够自我复制的RNA。这也是绍斯塔克早年在研究RNA世界学说时备受质疑的一点,但无人能解决这一问题。
  因此他重新阅读了莱斯利&奥格尔的著作,后者曾在RNA世界学说上下了很大工夫。而就在这些陈旧的文件中,他找到了一些宝贵的线索。
  说到底其实并不困难。我们需要用到一条RNA链、以及大量游离状态的核苷酸,然后用这些核苷酸组成与之互补的第二条RNA链。例如,如果第一条RNA链为“CGC”,那么与之互补的RNA链就是“GCG”。如果你将这个过程进行两次,就能得到和第一条相同的“CGC”链。
  奥格尔发现,在特定情况下,RNA链无需酶的帮助、便可按照这种方式进行自我复制。这或许正是早期生命复制基因的方法。
  1987年,奥格尔已经能够复制由14个核苷酸构成的RNA链了。他的研究到此为止,但绍斯塔克已经从中获得了足够的灵感。他的学生卡塔吉纳&阿达马拉(Katarzyna Adamala)试图在原始细胞中实现这一反应。
  他们发现,这一反应需要有镁的存在才能进行。但问题是,镁会对原始细胞造成破坏。不过他们用柠檬酸盐轻松解决了这一问题。柠檬酸盐广泛存在于柠檬和柑橘中,几乎所有活细胞中都有它们的踪迹。
  在2013年的一项研究中,他们向细胞中加入了柠檬酸盐,发现它们会附着在镁的表面,既保护了原始细胞,又能让基因复制过程照常进行。换句话说,他们实现了里斯在1994年提出的预言。仅用了10年多一点的时间,绍斯塔克的团队就取得了了不起的成就。
  ▲地球是我们所知的唯一有生命存在的地方。
  ▲生命需要多种多样的化学物质。生命需要多种多样的化学物质。
  他们制造的原始细胞能够在维持原有基因的同时、从外界吸收有用的分子。这些细胞可以生长和分裂,甚至还会与彼此竞争。细胞内部还能实现RNA复制。从各方面来看,它们都与真正的生命惊人地相似。
  它们还有着顽强的生命力。2008年,绍斯塔克的团队发现,原始细胞被加热到100摄氏度后仍能存活下来,而大多数现代细胞都经不住这样的高温。这也说明原始细胞与地球上最早出现的生命十分类似,因为在接二连三的陨石撞击下,它们必须能禁得住高温才行。
  “绍斯塔克取得了伟大的成就。”阿尔曼&穆尔基加尼安表示。绍斯塔克花了四十年时间来研究生命起源的问题。他并没有拘泥于繁殖能力和细胞膜究竟哪个最先出现的问题,而是找到了让这两者几乎同时发生的方法。这促进了生命起源理论的统一:也许所有生命功能都是同时出现的。这种新理论已经积累了大量证据,或能用现有学说解决所有问题。
  ▲生命需要多种化学物质才能形成。
  第六章:统一结论
  20世纪后半叶,生命起源理论的研究人员分成了几大阵营。每个阵营的科学家都力挺自己支持的理论,同时对其它理论加以诋毁。上一章中介绍的方法无疑是成功的,但每一种看似正确的理论都存在严重的问题。因此,一些研究人员如今希望能对这些理论加以统一。
  这一观点最初于几年前提出。而人们之所以会提出它,是因为一项乍看上去支持传统的RNA世界学说的研究结论。
  2009年,RNA世界学说的支持者们遇到了一个严重的问题。他们无法按照早期地球可能采取的方式生成核苷酸。这使得人们怀疑,原始生命根本就不是以RNA为基础的。
  约翰&萨瑟兰德从上世纪80年代就开始考虑这个问题了。他一直在思考,为什么制造RNA所用的核苷酸会如此困难,并用了多年时间寻求其它解决方案。
  而他的方案启发他提出了一套激进的新理论:生命的所有关键成分也许是同时形成的。
  “RNA中的一些关键化学成分就是无法组合到一起。”萨瑟兰德指出。每个RNA核苷酸分子都是由糖类、碱基和磷酸基团构成的。但实验证明,我们无法将糖类与碱基融合到一起,它们的形状并不吻合。
  因此萨瑟兰德在实验中使用了一些完全不同的物质。最终,他的研究团队共采用五种简单的分子,包括一种不同的糖、还有氨基氰(cyanamide),从名字上就可以看出,这是一种氰化物。该团队让这些物质进行了一系列化学反应,最终制成了四种RNA核苷酸中的两种。
  这是一次巨大的成功,萨瑟兰德也因此闻名遐迩。很多人认为这一发现进一步证明了RNA世界学说,但萨瑟兰德本人却并不这么看。
  “经典”的RNA世界学说认为,RNA在原始生命中承担了所有的功能。但萨瑟兰德认为这种可能性很小。他相信RNA起到了重要的作用,但不可能事事都由它解决。
  相反,他从绍斯塔克的研究中吸取了灵感。本文第五章中介绍过,绍斯塔克将认为复制能力最先出现的RNA世界学说与里斯的“细胞膜先出现”学说结合在了一起。而桑瑟兰德比他更进一步,提出了“所有关键功能同时出现”的理论。他希望能让细胞从零开始、完整地将自己组装起来。
  他的第一条线索是在核苷酸合成过程中发现的一个奇怪的细节,一开始还被认为视作巧合。
  萨瑟兰德合成过程的最后一步,是将磷酸基团连接到核苷酸上。但他发现最好一开始就将磷酸基团加入到混合物中,因为这可以加快早期反应速度。
  乍看上去,在不需要磷酸基团的时候就将其加入混合物中,容易使情况变得混乱棘手,但萨瑟兰德发现,这种混乱的状况反而有利于反应的进行。
  这让他不由得思考,混合物究竟该达到怎样的混乱程度。在早期地球上,水中肯定糅杂了数百种、甚至数千种不同的化学物质,就像一堆淤泥一样,但这种混乱程度或许也是存在最优水平的。
  我们在第一章中介绍过史丹利&米勒在上世纪50年代所做的实验,当时他使用的实验材料比萨瑟兰德要混乱复杂得多。其中的确含有一些生物所需的分子,但萨瑟兰德指出,这些分子“含量极少,剩下的是大量其它类型的非生物化合物。”
  萨瑟兰德认为,这意味着米勒的实验设置还不够理想。他使用的物质成分过于混乱,导致真正有用的化学物质反而被埋没其中。
  因此萨瑟兰德希望能实现一种折中情况,既不能太杂乱、导致重要物质无法发挥作用,又不能太简单、导致反应受到限制。如果控制好这一程度,生命的几大关键成分或许就可以同时出现了。
  换句话说,40亿年以前的地球上或许就有这么一个池塘,历经多年变化之后,里面的化学物质刚好达到了特定的混合水平,于是第一个细胞就形成了。
  这种说法或许难以令人信服,但萨瑟兰德找到的证据越来越多。从2009年至今,他已经证明了用来合成上述两种RNA核苷酸分子的化学物质还可以合成多种生命所需的分子。
  显然,下一步就是合成更多的RNA核苷酸了。他目前还没能做到这一点,不过在2010年,他合成了一些与核苷酸密切相连的、或许能够转化成核苷酸的分子。
  2013年,他还设法合成了氨基酸的前体分子。在此次实验中,他加入了氰化铜来帮助反应的进行。
  萨瑟兰德在实验中多次采用了氰化物,并在2015年对它们展开了进一步研究。他的实验显示,同样的化学物质组成还可以合成脂类前体分子,而脂类正是构成细胞膜的物质。这些反应需要在紫外线光的照射下进行,还需要加入硫和铜来加快反应速度。
  “细胞的必备组件都可以用成分相同的化学物质来合成。”绍斯塔克指出。
  如果萨森兰德所言不假,那么过去40年间、人们对生命起源的研究就全都是错误的。自从发现了细胞的复杂结构,科学家就一直假设最初的细胞是逐步形成的,隔段时间出现一种新的成分。
  萨瑟兰德指出,在莱斯利&奥格尔提出RNA最先出现之后,研究人员就一直在“试图理清不同成分出现的先后顺序”。但他认为,最理想的方法还是让所有细胞成分同时出现。
  “我们所做的一切,都是对‘让所有成分同时形成太过复杂’这个说法的挑战。”萨瑟兰德说道,“我们当然可以实现这一点。”
  绍斯塔克怀疑,大多数试图合成生命分子、将它们组合成活细胞的实验之所以均以失败告终,都是因为同一个原因:他们的实验材料太“干净”了。科学家们往往只使用自己感兴趣的化学物质,而不考虑早期地球上可能存在的其它物质。但萨瑟兰德的实验表明,只要向混合物中加入少量其它物质,便能引发更加复杂的化学反应。
  而绍斯塔克本人在2005年也亲自验证过这一点。他在试图让原始细胞容纳RNA酶的实验中发现,酶需要在镁的帮助下才能发挥作用,但镁会破坏细胞膜。而他的解决方法也十分令人惊讶:在合成囊泡时,用两种脂肪酸的混合物代替单一脂肪酸。这种混合物合成的囊泡可以不被镁所破坏,因此囊泡内部也就可以容纳RNA酶了。
  不仅如此,绍斯塔克还指出,最初出现的基因也许也是一种混合物。
  现代生物利用纯DNA来携带基因,但纯DNA刚开始时也许并不存在,而是RNA核苷酸与DNA核苷酸的混合物。
  2012年,绍斯塔克的研究证明,这样的混合物可以组合成一种“混合分子”,外观和表现都与纯RNA十分相似。这种混合型RNA/DNA链甚至还能折叠成不同的形状。
  这说明原始生命中是否存在纯DNA或纯RNA并不重要。“我相信最初的聚合物应当很接近RNA,只不过成分比真正的RNA更混杂一些。”绍斯塔克说道。
  不仅如此,我们在第三章中提到的TNA和PNA等分子也可能曾参与其中。我们还不知道这些物质在地球上是否存在,但如果存在的话,最初的生命也许在利用RNA分子的同时,也给它们留出了一些空间。
  这已经不仅仅是RNA世界学说了,而是“大杂烩”世界学说。
  ▲地球形成初期常常遭到陨石撞击。
  ▲也许生命最早是在浅海中形成的。也许生命最早是在浅海中形成的。
  ▲温泉也许正是生命的起源之处。温泉也许正是生命的起源之处。
  这些研究说明,第一个细胞的合成过程也许并不像我们一度以为的那样困难。细胞确实精密复杂,但如果简化程序、草草组装了事,即使功能不那么完善,原始细胞照样能够正常运作。
  这样粗糙的细胞似乎不可能在早期地球上存活下去,但当时它们面临的竞争并不激烈,也没有对它们造成威胁的天敌,因此从某些方面来看,那时的生命或许反而比现在轻松得多。
  但还有一个萨瑟兰德和绍斯塔克均未解决的关键问题:最初的生物必须拥有某种形式的新陈代谢体系。毕竟,生命如果无法获取能量,就必死无疑。
  在这个问题上,萨瑟兰德赞同迈克&拉塞尔、比尔&马丁、以及第四章中其它“新陈代谢论”支持者的观点。“RNA世界学说和新陈代谢论都有道理,”绍斯塔克指出,“我们必须解决新陈代谢的起源问题,化学能的来源非常关键。”
  虽然马丁和拉塞尔有关海底热泉的学说是错误的,但他们理论中的许多方面却十分正确,其中之一就是金属对生命起源具有重大的影响。
  自然界中的许多酶都含有金属原子,这通常是酶中的“活性”成分,其它成分只不过起到了支持作用而已。但最初的生命不可能含有如此复杂的酶,因此它们也许会采用“赤裸裸”的金属作为催化剂。
  冈特&瓦施特肖塞此前就曾提出过,生命最初是在黄铁矿上形成的。拉塞尔也曾强调称,热泉的水中富含金属元素,可以起到催化剂的作用。马丁在对“最后的共同祖先”生物的研究中更是发现了大量含铁的酶。
  此外,萨瑟兰德的化学反应需要依赖铜才能进行,绍斯塔克的原始细胞中的RNA也需要镁才能发挥功能。
  这样看来,热泉或许真的起到了至关重要的作用。“现代生物的新陈代谢体系中确实存在铁硫簇这样的物质,说明生命最初有可能是在热泉中、或热泉周围形成的,因为热泉的水中富含铁和硫。”
  因此,如果萨瑟兰德和绍斯塔克的想法正确的话,热泉理论的一个关键论点就是完全错误的:生命不可能起源于深海之中。
  “我们研究出的化学反应过程高度依赖于紫外线的照射。”萨瑟兰德指出。而阳光是紫外线的唯一来源,因此这些反应必须在阳光下才能进行。“这就排除了生命在深海中形成的可能性。”
  绍斯塔克也认为深海并非生命起源之地。“最糟糕的一点是,深海与大气层中的化学物质完全隔绝了开来,而大气层中有大量氰化物这样的高能催化物质。”
  不过,这些问题并没有完全排除热泉理论的可能性。也许这些热泉所处的水域较浅,能够接受阳光的照射,也能接触到大气中的氰化物。
  阿尔曼&穆尔基加尼安则提出了另一种理论:也许生命最初是在陆地上的某个火山池塘中形成的。
  穆尔基加尼安研究了细胞的化学成分,着重观察了哪些化学物质可以被细胞吸收、哪些则会被坚决排除在外。结果发现,无论来自于哪种生物,细胞中都含有大量的磷酸盐、钾和其它金属元素,但几乎没有钠的存在。
  现代细胞可以控制化学物质的进出,但原始细胞肯定做不到这一点,因为它们缺乏必要的细胞器。因此穆尔基加尼安认为,原始细胞形成之处所含的化学物质成分也许和现代细胞的成分差不多。
  这样一来,海洋立刻就被排除在外了。细胞中的钾和磷酸盐含量比海洋中高得多,钠的含量则比海洋中少得多。相反,靠近活火山的地热池更有可能是生命起源的地方。这些池塘中的金属成分刚好与细胞相吻合。绍斯塔克也支持这一观点。“我最倾向于生命是在陆地上某个地热活动较为活跃的浅水池塘中形成的,”他说道,“这些热泉并不是海底热泉,而是类似于黄石公园的火山热泉。”
  萨瑟兰德提出的化学反应在这种地方很有可能发生。这里的化学成分恰好满足条件,水位线时高时低、因此有些地方偶尔会干涸,还能接收到足够的紫外线照射。
  并且绍斯塔克还表示,这样的池塘很适合他的原始细胞生存。“原始细胞的温度在多数时间里都比较低,利于RNA复制和其它简单新陈代谢活动的进行,”绍斯塔克指出,“但它们的温度偶尔也会短暂升高,帮助RNA链为下一轮复制做好准备。”此外,热水带动的水流还能帮助原始细胞分裂。而萨瑟兰德在研究了这些理论之后,又提出了第三种观点:生命最初可能是在陨石撞击处形成的。
  ▲DNA由许多相似的核苷酸分子构成
  地球在形成后的头五亿年间,常常遭到陨石的撞击,但此后频率便大大下降。如果撞击规模刚好合适,也许便能创造出与穆尔基加尼安假设的池塘相似的环境。
  首先,陨石的主要成分是铁。受到陨石撞击的区域往往含有大量的铁和硫。并且,陨石撞击会使地壳融化,导致了地热活动和热水的产生。
  萨瑟兰德想象,小溪从撞击坑的斜坡上缓缓流下,将岩石中的氰化物溶解在水中,同时接受着来自上方的紫外线照射。每道水流中的化学成分都稍有不同,因此会发生不同的化学反应、产生不同的有机化合物。
  最终,这些水流汇入了撞击坑底部的火山池塘中,所有物质聚集到了一处,第一个原始细胞就这样诞生了。“这是一种非常特殊的情况。”萨瑟兰德表示。但他是在自己发现的化学反应的基础上进行猜测的,“这是唯一能说得通的方法。”绍斯塔克并不确定两种说法中哪种才是对的,但他认为萨瑟兰德的理论更值得重视。
  目前争论仍在继续,短期内依然难下定论。两种假设都需要从化学反应和原始细胞两个方面进行评判,如果哪种假设少了一种关键的化学元素、或是含有某种会破坏细胞的物质,就会立刻出局。
  这也意味着在人类历史上,我们即将首次解开生命起源这个未解之谜。
  迄今为止,绍斯塔克和萨瑟兰德提出的“所有成分共同出现”的理论仅仅是进行了一番大致的描述,但其中的每一步都得到了数十年来的实验证据支持。
  该理论对每一种生命起源学说都进行了借鉴,在博取百家之长的同时,努力解决这些理论存在的问题。
  ▲这些发现改变了我们看待世界的方式
  40亿年前究竟发生了什么,我们将永远不得而知。我们只能努力提出一种符合所有证据的理论。这些证据来自于一系列化学实验、来自于我们对40亿年前地球环境的了解、以及对最早的生命形式的了解。最终,在长达一个世纪的不懈努力之后,这样的理论终于开始逐渐成型。
  这意味着,我们正在接近人类历史上的一道重要分水岭。这道分水岭之后的人都将知道生命起源的真相,而在此之前的人则对此毫不知情。
  在达尔文于1859年发表《物种起源》之前去世的人就不了解人类从何而来,因为他们根本没听过进化论的概念。但如今每个在世的人都知道,我们和其它动物其实是近亲。
  而如果你出生在尤里&加加林1961年进入太空之后,你就会知道,人类是可以前往其它星球的。就算我们不能亲身体验,也都知道太空旅行已经成为了现实。
  这些事实都在逐渐改变着我们的世界观,并增加了我们的智慧(这一点还有待商榷)。进化论让我们学会了珍稀其它生命,因为它们都是我们的近亲。太空旅行则给了我们从远处欣赏地球的机会,让我们了解到这个世界是多么独特而脆弱。
  如今在世的人中,有一部分将成为历史上首批真正理解了生命起源的人。他们将会知道自己最古老的祖先长什么样子、生活在什么地方。
  这些知识将为我们带来巨大的改变。单从科学层面来看,它将帮助我们了解生命在宇宙中是如何形成的、以及生命可能存在于哪些地方。它还将让我们更好地理解生命的本质。但除此之外,我们尚不清楚生命起源将为我们揭露怎样的真相。
  文/叶子
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来源:未知
作者:haoguo
  现在遗传工程已经发展到相当可怕的地步,有人不但要干涉动物、植物的生命过程,而且已经在打人的主意哩。前苏联科学家将一个人的受精卵,移入一只母猩猩的子宫内,让猩猩代人育儿,9个月以后,这只母猩猩顺利产下一个人类婴儿,体重3600克。1987年,有报道说,新加坡遗传工程学家正在进行让母羊或母牛替人类怀胎的试验。据意大利佛罗伦萨大学遗传学教授查利博士说,有一些人正在做另一项试验:将人类的精子与黑猩猩的卵子结合,然后培育出一种非猿非人的东西。他说:&进行这样的试验,从技术上来说是毫无困难的。&试想,这个胎儿一旦出生,必定是一个半人半兽的怪物。难怪有些国家,甚至联合国都要下令限制遗传学的某些发展。他们担心什么呢?大约是担心有一天,突然从试验室里跑出一个比人还聪明,比猴子还敏捷,比大象力气还大,比狼还凶残,既能在陆地上行走如飞,也能在水中自由来去,更能像鸟儿在空中飞翔的怪物。这决不是吓唬人。
  既然动物与植物可以被随意制造,那么人是否也可以被制造呢?虽然有许多人站在维护人类尊严的立场上否定制造人的可能性,但从纯技术的角度讲,人也是可以被制造的,而且人造人已经迫在眉睫了。
  人虽然是自然界里的精品,但在身体结构上,我们人与其他动物基本上是相同的。1953年,生物学家华生、物理学家克里克发明了基因科学,并迅速形成了基因工程,通过多年的研究,现在已经大体搞清楚了人的身体构成。我们每一个人体内都有100兆个细胞,每一个细胞都有一个由四种不同核酸构成的细胞核,被称为DNA分子,它包含了人体的全部遗传信息,科学界把遗传信息量用&毕特&来表示,我们生命百科全书中5&10的九次方毕特的信息量就包含在每一个细胞核中。这样每一个细胞就是一个完整的关于怎样构成身体每一个部分的指令库,当受精卵分裂时,最早两组遗传因子指令按形成人胚胎的发育过程,认真地进行复制。如果用数量来表示的话,一个病毒大约需要10的13次方毕特的信息才能构成,而一个游动的单细胞阿米巴虫则需要4亿毕特的信息量,一个人所需的信息量则高达50亿毕特。
  人的大脑就更为复杂了,它由140亿个神经细胞组成,而每一个细胞又与邻近的细胞之间有着千丝万缕的联系,大脑皮层中大约有100兆个这样的联系。如果把构成大脑的信息量都记录下来,就有2000万卷图书那么多,相当于一个世界上最大的图书馆。我们之所以指出这些,是想说明,人也是可以被制造的。
  目前,世界上的科学家正以美国为首进行一项规模浩大的工程,以破解人类的遗传基因,准备搞清构成人类的全部基因蓝图,试图破译出决定每个人特点的全部基因信息,它包括绘制人体细胞中15万条左右基因的具体位置,确定构成这些基因的核苷酸的精确次序。这就是人类基因组计划,预计完成期是2005年,投入资金30亿美元。一旦这个工程完成,人类就可以通过DNA重组,就是采取类似工程设计的办法,按照人类的需要从不同种的生物基因中提取出所需部分,进行分离、剪接、组合。拼接,然后可以把重新组合好的基因完整移入一个细胞内,进行大量复制,创造出新的物种。中国在1987年制定的&863计划&中开始设立人类基因组研究课题。1993年7月,中国自然科学基金会正式决定将&中国人类基因计划&列为国家重大研究项目。
  1973年6月,美国科学家S.科恩在国际核酸研究会议上报告了一个试验:将两个不同的细胞质粒在体外加工后,将两者重新组合起来,然后将这一组合体导人大肠杆菌中进行复制,结果得到了一个具有双亲遗传特征的新细菌。这个试验的成功,使越来越多的人开始相信,人工创造新物种的时期正在逼近。
  1974年,美国生物学家呼吁全世界停止DNA的研究。1976年,美国卫生研究院公布了&DNA重组分子研究准则&。有消息说,目前德国已有法律规定,如果用基因工程技术制造出危害生态和人类的怪物,研究者最高可以处以死刑。荷兰议会也只批准科学家用&海尔曼&公牛繁殖母牛,而不准它生公牛,以防&人牛&的蔓延。然而,一种科学技术一旦出现,一旦被人们认为有商业价值,那么无论如何也是不能阻止它发展下去的,人们为了利润什么事都干得出来。
  1996年2月,英国科学杂志《自然》上一篇文章一时间轰动了全世界,因为文章宣告了&多利&的诞生。多利是只温顺的小羊,本无奇特之处,问题出在多利的出生上,因为它不是自然繁殖的生物,而是一只完全被人类制造出来的动物,这就是所谓的克隆技术。英国科学家将一只母羊身上的一个活细胞取出,这个活细胞包含了构成这只羊的所有遗传信息,然后再取出一个母羊的卵子,并将卵子的内核挖去,将活细胞核塞入挖空内核的卵子内,再将其送人母羊的子宫使其发育成胚胎。出生后的羊与提供活细胞的那只母羊长得一模一样,就跟放进复印机里复印出来的一样。&克隆&羊的出现,的确让全世界的人难过了很长一段时间,因为从克隆羊中人们终于看到了克隆人的影子,这项技术一旦推行到人类,世界就混乱了,任何一个人都可以随便克隆几个或者几十个、上百个自己。
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