生命前是怎么化学进化的?

如题所述

1824年的春天,在瑞典首都斯德哥尔摩的一间化学实验室里,发生了一件惊天动地的事情。一位当时并不出名的24岁德国青年化学家维勒在研究“氰作用于氨水”时,破天荒地得到了一种有机物,这就是在此之前只能从植物中提取的草酸。1828年,他又用人工方法合成了另一种有机物,这就是人们每天排出的尿液中所含的尿素。他因此而成为第一个用无机物通过化学方法人工合成有机物的人。在此之前,人们是把自然界的物质分成毫不相干的两大类——无机物和有机物。而且大多数科学家都认为,无机物来源于空气、海洋、矿物和土壤,它们是简单的、无生命的物质,人们能够合成它。而有机物则只能从动植物等有生命的活体中提取,是无法用人工方法合成的。维勒的发现动摇了这个传统的观念,打破了无机和有机两大类物质间的界限。

到了20世纪50年代,蛋白体的两个主要角色——蛋白质和核酸的结构都已经被科学家们所认识。生命物质不再使人感到神秘。既然人们已经了解了生命物质的内在结构,又大概地分析出了从无机物到生命物质发展的基本过程,于是人们就想模拟生命形成过程中各种可能的情况。1953年,美国尤里实验室的研究生米勒,在他的导师的指导下,做了一个很有意义的实验。他在密闭的容器中,装进了模拟原始大气成分的气体,如甲烷、氢、水蒸气、氨气等。然后进行反复多次的火花放电,并用模拟太阳紫外线进行强烈的照射。一个星期后,在产生的溶液中发现了多种氨基酸。这一成功的试验有力地证实了“自然界的有机物是由无机物转化而成的”这一推断的科学性。

科学家们还做了其他许多试验,包括模拟火山爆发环境的试验来探求生命之源。同时,科学家们还希望用人工方法依照物质的内在结构,来合成生命物质。在这方面,最初的实验是从人工合成胰岛素开始的。因为胰岛素是形形色色蛋白质中的一种,但它的分子“个头儿”小,结构相对来说简单一些,是由51个氨基酸组成的。在这项科学竞赛中,中国夺得了“世界冠军”。提起这一段历史,的确令中国人感到自豪。当时欧洲、美洲许多发达国家的科研机构都在进行这方面的研究,谁都想获得世界上“第一个”人工合成胰岛素的“桂冠”。然而胰岛素的复杂结构使研究工作困难重重。英国《自然》杂志甚至灰心丧气地宣称:“人工合成胰岛素在相当长的时间内未必会实现。”但是中国科学家不畏艰难,从1959年春天开始,到1965年9月17日,经过6年零9个月艰苦的攻关,终于获得了第一批用人工方法合成的结晶牛胰岛素。用各种方法都证明了,这些人工合成的牛胰岛素与从牛身上提取的天然牛胰岛素具有完全相同的功能和特性。中国科学家们取得的这项科研成果不仅为祖国争得了荣誉,还又一次证明了生命是从无生命的物质中,经过演变、进化发展而来的,它为推进生物学的发展作出了巨大贡献。

如果说,尿素的合成是一个创举,突破了无机物和有机物的界限,开创了人工合成有机物的新时期,那么,胰岛素的合成就是一个更伟大的创举,它突破了一般有机物和生物高分子的界限,开创了人工合成蛋白质的新时代。

人工合成核酸的工作开始得比较晚,因为取得核酸的结晶比较困难,对核酸结构的了解也比较迟,1965年才有人首次确定了一种可溶性核糖核酸(即酵母丙氨酸转移RNA)的一级结构。直到1970年,美籍印度科学家柯拉那等人,才经过5年多的努力,合成了一种由77对核苷酸片段组成的核酸,人们称它为“人工基因”。我国的科学工作者也在1981年用人工方法合成了一种核糖核酸(酵母丙氨酸转运核糖核酸),这是我国在探索生命起源问题上的又一重大成就。

蛋白质和核酸的种类繁多,成分和结构也十分复杂,要看懂它们的结构图就如同要读懂一本艰深莫测的“天书”,所以人工合成蛋白质和核酸的工作十分艰巨。到现在,人们所能够合成的,仅仅是它们中的一些“小个子”,而且为数稀少。但人工合成蛋白质和核酸的时代毕竟已经到来。总有一天,人们会用人工制造的蛋白质和核酸,把生命“制造”出来。现在已经有人在为此而努力。人工合成生命的日子已经越来越近了。

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