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步探索(Sagan et al。 ; 1979; Coll etczl。 ; 1998) 。原始大气只是可以提供生命化学进化原材料的场所之一,地球表面的许多区域,甚至宇宙空间都可以提供化学进化所需的物质和能量条件,类似的反应过程还可以广泛地重现。正是因为如此,奥巴林提出了“原始生命曾经在不同时间和不同地点多次发生、分解又重新形成”的推论。

目前有关化学进化的假说观点众说纷纭:如“奥巴林说”,认为生命起源于原始海洋或附近富水环境中的化学渐进演化;“泥土说”,又称“遗传结品说”,主张原始有机物起源于泥十矿物中有缺陷的品格结构;“火山说”认为原始有机物起源于火山喷发;“硫化物说”,认为地球生命起源于原始灼热的富硫化物溶液的沸腾海洋;“深海热泉说”,设想生命起源于深海的特定热泉喷口等等。尽管这些不同的假说所主张的化学进化的场所和能量来源不同,但这并不是一个非此即彼的问题—合成某一种有机物的化学反应的条件和方式并不是唯一的。何况当时地球上的环境变化多端,地表的结构复杂多样;即使是在同一时期,在地球表面不同的亚生命区域,化学进化的形式也可以有所不同。在若干亿年的漫长地质时期,先后在地表的一些不同地区出现适合有机大分子形成和演化的环境,这是完全可能的。

如果推断生命的化学进化发生在3 900 M a年以前,考虑到当时动荡的全球环境,认为生物化合物或它们的前体是来自地球以外的宇宙空间的观点也不可忽视。太阳系的形成是距今大约5 000 M a年前发生的一起宇宙事件,对地球上生物有机物的产生必不可少的有机小分子,也可能是在宇宙中形成的。有些学者认为,这些宇宙中的有机小分子的合成,是通过星际尘埃来实现的。星际尘埃一般认为包括石墨硅、固态的甲烷和氨,也有少量金属,星际尘埃的年龄通常与太阳系的年龄相当。特别是因为有些尘埃具有耐熔的有机质,当它们处于离散星云中的紫外辐射之下,就有可能合成各种不同的有机小分子(Chiar; 1997)。在地球的早期演化过程中,星际有机分子可能通过彗星尾部对地球的“轰击”或者陨石撞击而大量进入地球,成为前生命化学进化的基本原料,或者参与化学进化的过程(Rode;999; Gaffey; 1999)。大量研究表明,彗星和陨石含有多种不同的有机物,其中的一些有机物可以作为生命化学进化的前体物质。这些有机物质本身很可能就是在星际空间的类似原始地球大气的条件下,通过某些化学反应生成的。这种星际尘埃假说存在的问题是:由于在地球演化早期,地表很可能处于高温灼热的状态,外来有机分子即使能够进入地球,也会很快分解。但近来对含碳陨石、星际尘粒和彗星进行的同位素分析表明,星际有机分子进入太阳系或地球之后,仍然具有较高的保存率。

总之,生命的化学进化开始的早期地球环境条件,以及化学进化过程进行的场所和方式等问题的争论由来已久,将来仍然会是一个普遍关注的热门问题。孕育生命的早期地球环境条件还有待于进一步分析和研究,力求为众说纷纭的化学进化学说提供新的思路和证据。生物是自然环境的产物,是由环境的变化造就的。研究早期地球环境与生命起源的化学进化之间的关系,对进一步探讨生物进化以至人类进化与环境变化之间的关系具有深远的意义,也能使我们对生物圈今后的生存和发展有更深刻的认识。

2、生命起源的化学进化过程及时间

生物的化学进化过程,主要是指从地球形成初期直到原始细胞出现,一系列非常复杂的有机化学反应过程。这个生命起源过程与当时的全球环境变化密切相关。地球上开始出现最早的细胞生命,即不但具有与外界分隔的生物膜,同时又有内部膜分隔的、有形态学特征的、生命活动基本单位的最初出现,标志着生命的化学进化的完成和生物学进化的开始(张响,1998)。一般认为,化学进化可分为4个层次:无机分子的生成(NH3 ;H20 。CH4 。CO 。C02、NO)、生物小分子的合成(氨基酸;糖、单核普酸;A T P等高能化合物、脂类等)、生物大分子的合成(多肽、多聚核普酸)和原始细胞的出现。近年来按照将RNA作为生命起源主体与中心的观点,将病毒作为化学进化的第4个层次,似乎也又有一定的合理性。类病毒是具有感染性的RNA分子,一般认为是现存生命的最简单形式,与RNA作为生命起源主体的观点明显吻合。

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