生命的起源（下）

高士其

第三部分：从化学变化中看生命的起源

一、蛋白质和其他一切有机化合物都是含有碳元素的

上面讲过，没有细胞结构的生活物质的主要成份是蛋白质，比细菌还要小的滤过性病毒，也是一种特殊的蛋白质，由此可见，在生命根源这问题上，蛋白质所占地位的重要了。蛋口质就是一种很复杂的有机化合物。什么是有机化合物呢？凡是构成动植物身体的物质，以及用动植物身体作原料所制造出来的很多东西，都是有机化合物。例如酒精、醋酸、蔗糖、葡萄糖和淀粉、油和脂肪，以及其他各种各样的食品、衣料、药品、燃料、香料、染料等。那末这些有机化合物究竟和无机化合物有什么分别呢？化学家告诉我们，有机化合物就是碳元素的化合物。有机化合物在它的构成中，都含有碳的成份，有机化合物的主要成份就是碳。我们可以用简单的试验来证明这一点，如果我们拿了一些有机物，如木材、布、皮革、毛发、猪肉之类放在没有空气的地方，加热到很高度的温度，就都会变成碳。相反的，如果我们拿了一些无机物，如石头、玻璃、金属之类，怎样加热也不合变成碳的。

有机化合物，就是碳元素和其他各种不同的元素的化合物，这些不同的元素里，包括有氢、氧、氮、硫。磷、铁以及其他等等。各种有机物，那是这些不同的元素和碳结合而成的。

二、蛋白质和其他一切有机化合物最初是怎样产生的

碳元素是一种非常普遍的元素，在各种天体上，在恒星上，在太阳系的各大行星上，在大大小小的流星上，都可以发现它的存在。

这些碳元素，有的时候是以天然的形态出现，如金钢石和石墨。有的时候是和金属熔化在一起。有的时候是和氢化合在一起。

科学研究证明了，我们的地球在最初形成的时候，它上面的碳元素，也是以这些形态出现的。

当地球开始形成的时候，碳元素就和其他各种元素在一起，尤其是各种更难熔化的东西，各种重金属，特别是铁，碳元素就和它们发生关系，结果产生了碳元素和金属的化合物，这就是地球的中心轴的主要组成部分。

后来地球温度慢慢增高了，这些难熔化的金属元素，也大量地储藏在地球的中心轴上面，它们就变成了现在的矿山和山脉的薄膜，这些薄膜遮住了地球的中心轴。

当我们的地球还在年青的时候，这些矿山和山脉的薄膜，比较现在是稀薄得多，面且很不坚固。宜比较容易破裂，经过那些裂缝和缺口，地球中心轴的物质便涌流出和喷发出到地面上来，它们就和地球周围的大气接触。

今天包围着陆地和海洋，罩盖在地球的身上的大气，主要的成份就是氧和气，氧占大气全部首分之二十一，氮占大气全部百分之七十八。但是在最初的时候，地球的周围并不这样，面是充满了热腾腾的水蒸汽，这水蒸汽就和喷射在地面上的金属碳化物的火流接触了。

在这种情形之下，究竞发生了些什么呢？我们加速金属日化物和水蒸汽的相互作用，能产生碳元素和碳元素的化合物，也就是“碳化氢”。

这些碳化氢就开始和水蒸汽结合起来，变化得非

常迅速，结果产生了许多复杂的有机化合物，因为在水的分子里所包含的原子，除了氢以外，还有氧。所以在新产生的化合物的分子里面，就包含了炭、氢、氧三种不同的原子。

在那时候，还有一种气体也大量地存在于地球的周围中，这种气体，叫做氨。氨就是阿莫尼亚，阿莫尼亚是一种氮和氢的化合物。在那时候碳化氢不但和水蒸汽发生关系，而且也和阿莫尼亚发生关系。在这种情形之下，所产生的化合物的分子，已经是由碳、氧、氢和氮四种不同的原子所构成了。

最初，碳化氢和由它们所构成的，更复杂的有机化合物，是以气体的状态存在在地球的周围中。后来因为地球表面的温度逐渐降低了，在它的周围中的水蒸汽就凝结起来，而变成了地球上原始的海洋，碳化氢和由它们所构成的化合物，就变成了这海洋中的溶化物。

碳化氢和它们所构成的化合物，是包含有伟大的化学力量的。如果我们利用它们作基本的原料，我们就可以在化验室中，人工制造出差不多所有一切的复杂的有机化合物。用碳化氢和水，化学家可以制造出酒精、醋酸、油类和醣类，以及美丽的染料，芬芳的香料，如果同时再加上阿莫尼亚，它就可以制进出各种氮素的有机化合物，其中包括类似蛋白质的东西。

在无数有机化合物中，最重要的，而引人发生兴趣的，就是蛋白质了。我们能在血液、组织、谷物、蔬菜里，在最简单生物的细胞中，在人体中都可以找得到它。

蛋白质确是生命物质的基础。恩格斯曾经指出：“凡是有生命存在的地方，我们就能找到蛋白质的联带存在。……”

关于蛋白质的问题，科学家已经研究了一百多年。可是它依然顽强地保持者它的秘密，有好些关于蛋白质的理论，也没有被科学实验所证实。

苏联社会主义劳动英雄谢林斯基院士和他的同僚格夫利洛夫教授，是第一个解答蛋白质分子构造的问题的人。他们首先揭开了这个复杂物质的秘密，说明了它的构造，以及告诉我们可以用人工方法来制造蛋白质。

苏联科学家奥巴林告诉我们，碳化氢和由它们所构成的化合物，不但在化验室里，就是在原始海洋的水中，也很容易变成醣类和蛋白质，以及其他复杂的有机化合物。

这些有机的化合物，虽然变化得很慢，但是宜们曾不断地引起新而又新的化学变化，由小而大，田简单而复杂，逐渐产生了构造很复杂的有机化合物。这样的由于水和碳化氢中间的相互作用，在原始海洋的水中，发生了一连串的连续变化，形成了复杂的有机化合物，特别是蛋白质，我们今天地球上的一切生物，就是由这些有机化合物所构成的。

三、有机物的溶液到蛋白质的小滴子

上面所讲的有机化合物，最初不过是以一种溶液的状态存在在原始海洋中，它们是谈不到有什么组织和结构的。但是自从有了蛋白质的产生，而且这里蛋白质的溶液是和其他这一类的有机化合物互相混合在一起，它们就变成了一种半液体的胶质东西，科学的名手叫做“团聚体”，这“团聚体”就是蛋白质的小滴子（第五图）。

什么是“蛋白质小滴子”呢？如果我们在一定的温度条件下把白明胶、鸡蛋清和其他类似蛋白质的溶液互相搅和起来，那么本来是透明的溶液，就要变成混浊的了。如果我们把它放在显微镜底下看一看，就可以看到轮廓粗糙、在水里游泳著的小滴子，这就是蛋白质小滴子。

这种在溶液里浮沉着的蛋白质小滴子，已经具有一定的内部结构了。它们里面包含的微粒，不是没有秩序地排列者，而是有一定规律的。所以蛋白质小滴子的出现，自然界中就开始有了一些具有组织和结构的东西了。虽然这种组织和结构还是很简单，而且可是很结实的。

可是这种组织和结构的出现，对生命的起源具有很大的意义，因为每一个蛋白质小滴子能够在不同的溶液里捕取周围的东西，把它们吸收在自己的体内来，而且它们就这样长大起来了。

在我们研究现代最简单生物的组织和结构的时候，我们就能够一步一步地推想，蛋白质小滴子的组织和结构，起初是比较简单，后来经过自然选择，逐渐变成复杂，逐渐变得完善起来了。这些日化最佳的结果，必定会引起“突变”的，引起生活物质新形态的出现，引起最简单的生物的产生。

这种原始的最简单生物的构造比起蛋白质小滴子，已经有了显著的进步，但是它比我们所知道的现代的最简单的生物还要简单得多。自然选择继续进行，经过了几百年、几千年以后，它们越来越适合于它们的生存环境。而同时生物的机体也越来越有组织了。

最初这些原始最简单的生物，都是以有机物为食品的。过了一个时期，这些有机物不够吃了，于是这些原始生物，又学会了依靠无机物来生存的本领，有的能从碳酸气和水中制造出有机物来。有些原始生物，能吸收阳光，利用这种能力以碳酸气和水分为主要原料，制造自己身体所需要的有机物，这样就出现了最简单的植物——蓝绿色的水藻。这种

（图片见原版面）

水藻的化石，可以在最古的地层里发掘出来。

其余的原始生物，都保留着以前的营养方法，于是那时候的水藻，又变成了它们的主要食物来源了，水藻细胞里的有机物，就被它们所利用了。生物界最初的形态就是这样产生出来的。

四、从单细胞生物的产生到人类的出现

原始的海洋是生物的家乡，自从蛋白质小滴子出现之后，生命继续发展，等到了环境和气候逐渐适合于原始生物生存的时候，于是小小的单细胞生物，如细菌、原虫和水藻之类，统治着全世界。

又过了几千万年之从，在海洋的水里，出现了多细胞生物，如水母、软体动物、棘皮动物、跟着而来的就是三叶虫；三叶虫的出世，夺了单细胞生物的宝座，自称为大海霸王。我们今天所见到的昆虫，都是它后代的儿孙。

再过了几千万年，大鱼小鱼都出世了。还有一跳一跳的癞蛤蟆也跟着后面来了，它们出没于水陆之间，号称“两xi”。

以后又出现出没水陆的动物，号称两xi类。出现以后又过了一个时期就有爬行动物的出现。这些洪荒时代的爬行动物，都是奇形怪状，庞大无比。

两栖类和爬行类都没有自己维持一定体温的能力。因此，宜们都是冷血动物。

地面的气候，一天比一天冷了。鸟类和哺乳类动物就依循着爬行类的继续发展道路而发生，它们都是热血动物。哺乳类动物以猿猴鸟最聪明，它利用两手攀登树木，剖吃果实，渐渐有起立步行的趋势。

由于生产劳动的结果，使双手学会了创造工具和使用工具，大脑和双手的合作，越来越密切，也越来越发展，它们就能够逐步克服困难。这样，猿猴就变成人。

结论

从地球的历史上研究生命的起源，我们所得到的结论是地球上生命产生得非常早， 几万万年以前就有根除单的生物出现了。这种最简单的生物，就是我们现代一切生物的祖先。

从显微镜下研究生命的起源，我们所得到的结论是细胞是构成我们动植物的身体的东西，而这些细胞，不但是由同类的细胞所产生，而又也可以由蛋白质发展而成。我们在显微镜下所能看见的，最小最简单的生物是细菌，但是还有比细菌更小更简单的生物，那就是滤过性病毒。我们又知道，细菌不但是由同类的细菌所产生，而且也可以由滤过性病毒发展而成；这种滤过性病毒，也就是一种特殊的蛋白质；也就是一种生活物质和细菌发展的一种形态。这些事实都说明了，生命的起源的线索是要到蛋白质里面去找。

但是蛋白质是一种有机化合物，它和其他一切有机化合物都是从碳元素变化而来的。地球上的碳元素，最初是和金属元素熔化在一起，后来碳元素就和地面上的水蒸汽接触，而变成碳氢化合物，这些碳氢化合物又和水蒸汽、阿莫尼亚相结合变成了各种各样简单的有机化合物。这些简单的有机化合物在原始海洋的水中，经过了许多相五作用，变成了更多更复杂的有机化合物，后来此产生了蛋白质。

蛋白质和其他一切有机化合物，起初是以溶液的状态出现，后来团聚起来，变成了蛋力质小滴子。最初这些蛋白质小滴了的结构比较简单，后来越变越复杂，越变纺完备，逐渐发生了本质的变化，最后变成了原始的生物，变成了地球上一切生物的祖先。

这样，地球上的生命，从开始到现在，从简单到复杂，一共经过了许多阶段的变化，主要的可以分作下面几个阶段：

1、从碳元素到有机化合物（包括简单的蛋白质）。

2、从有机化合物的溶液到蛋白质小滴子，到原始的生物（这原始生物就是和生活物质以及滤过性病毒相类似的东西）。

3、从原始的生物到没有完整细胞结构的生物（如细菌）。

4、从没有完整细胞结构的生物到单细胞的植物和动物（如水藻和原虫）。

5、从单细胞的植物和动物到多细胞的植物和动物（如三叶虫）。

6、从多细胞的动物到鱼类。

7、从鱼类到两XI类到爬行类到鸟类和哺乳类。

8、从猿到人。

从有机物的产生到人类的出现，这中间经过了几万万年的时间，我现在写得很简略，大家看了不一定全懂吧？

你们看了这一篇文章以后，也许在心里都会发生这样一个问题：为什么在今天自然界里不会发生同样的事情呢？为什么现在的生物只能够由同类生物产生呢？我们知道生命发展的过程，是需要很长时间的变化。而现在任何打破物的溶液，不论在哪里出现，都会很快地被散居在空气、水和土壤里的细菌所分解。所以它就不能经过长期的变化，而变成有生命的蛋白质小滴子。

但是，也许我们可以在实验室里，用人工制造生命。现在科学已经能够详细地研究出生物的内部构造，我们一定能够用人工的方法来制造出这种结构。苏联科学家的研究与发现，已经给我们指出实现这种计划的道路了。

我所讲的是一个真实的科学故事，这和宗教的、唯心的说法根本不同。这故事说明了，对于生命的起源的唯物的看法，就是说生命不是精神的东西，而是物质的一种特殊形态，它们是在自然历史发展的一定阶段上产生出来的。这种对于生命的唯物主义的认识，给我们开辟了一条宽阔的道路，使我们能够解放整个生物界，来为我们人民服务，为我们伟大的祖国服务，为全人类的幸福服务。

（中华全国科学技术普及协会来稿）