一粒幸运的尘埃

4　一粒幸运的尘埃——化学进化论

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化学进化论在自然科学中是指一种阐释从无机物中产生地球生命起源的理论。化学进化论认为：在原始地球的条件下，无机物可以转变为有机物，有机物可以发展为生物大分子和多分子体系，直到最后出现原始的生命体。主张从物质的运动变化规律来研究生命的起源。

霍尔丹

1924年，苏联学者奥巴林首先提出了化学进化论；1929年，英国学者霍尔丹也发表过类似的观点。他们都认为地球上的生命是由非生命物质经过长期演化而来的；这一过程称为化学进化，以别于生物体出现以后的生物进化。

1936年，奥巴林出版了世界上第一部全面论述生命起源问题的专著——《地球上生命的起源》一书。他认为原始地球上无游离氧的还原性大气在短波紫外线等能源作用下能生成简单的有机物（生物小分子），简单有机物可生成复杂有机物（生物大分子）并在原始海洋中形成多分子体系的团聚体，后者经过长期的演变和“自然选择”（即适于当时外界条件的团聚体小滴能保存下来，不适的就破灭了），终于出现了原始生命即原生体。

此后，支持化学进化论的实验证据越来越多，现已为绝大多数科学家所接受。

米勒

1953年，美国科学家米勒设计了一个模拟原始地球条件的实验装置，该装置的火花室与冷凝器相连，其中流动着水蒸气、氢、氨和甲烷等混合气体，火花室里还模拟闪电和宇宙射线给混合气体提供能量。1周后，在装置底部实验瓶的水溶液中，发现了多种有机小分子，其中有些是组成生命物质的成分。米勒实验的结果表明，在类似于原始地球的条件下，无机小分子可以生成有机小分子。

科学家还根据大量的实验资料以及地质学、太空学、古生物学等提供的证据，推测由有机小分子演变为原始生命的过程大约持续了4亿年。迄今发现最早的古细胞化石，存在于距今35亿年～34亿年的古老地层中。由此可见，在原始地球条件下，由非生命物质演变为原始生命的化学进化，是经过漫长的时间而实现的。

原始地球的地壳薄弱，地球内的温度很高，火山活动频繁，从火山内喷出的许多气体构成了原始大气。一般认为是无游离氧的还原性大气，原始大气包括CH₄、NH₃、H₂、HCN，H₂S、CO、CO₂和水蒸气等。

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化学进化的基本过程

在原始地球中，原始大气的主要成分有氨、氢、甲烷和水蒸气等，但没有游离的氧。在紫外线、闪电、热能和宇宙射线的激发下，原始大气中的各种成分分子相互作用而形成有机小分子，这些有机小分子随着雨水汇入热汤似的原始海洋。在原始海洋中，有机小分子经过长期演变，最终形成最简单的原始生命形式。

其主要根据如下。

射电望远镜无线电波谱分析表明，现在离太阳较远、变化较小的行星如木星、土星等的大气，都是由H²、He、CH₄、NH₃等组成的还原性大气。

远古沉积岩所含的铁是氧化程度较低的磁铁矿（Fe₃O₄），而以后生成的“红层”所含的铁则是氧化程度较高的赤铁矿（Fe₂O₃），这反映了原始大气从还原性向氧化性的过渡，现在地球的氧化性大气是蓝藻和植物出现后，通过长期的光合作用逐步形成的。

由于原始大气中无游离氧也没有形成具氧层以阻挡、吸收太阳辐射的大部分紫外线，所以紫外线能全部射到地球表面，成为合成有机物的能源。此外，天空放电、火山爆发所放出的能、地球深处的放射线和宇宙空间的宇宙线以及陨星穿过大气层时所引起的冲击波等，也都有助于有机物的合成。

木星

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化学进化的地位

化学进化不限于原始地球，在宇宙和其他天体上也会发生。星际分子和陨石中有机物的发现证实了这一点。据斯奈德报道，到1978年为止己发现星际分子37种，其中80％是有机化合物。星际分子中有大量的甲醛和氰化氢，与米勒放电实验中最初的中间产物相同，当它们与氨反应再经水解就能生成氨基酸。1969年9月坠落在澳大利亚东南部默奇森镇的陨石，经分析发现含有多种氨基酸，其种类与含量同米勒放电实验生成的相当一致。这就表明，原始大气由无机物生成生物小分子不但是可能的，而且这种过程在宇宙间仍在发生。

化学进化论开始仅仅只是一种假说。但它有很强的科学性，得到了模拟实验、生物合成实验和古生物学等多方面科学事实的证实。在坚实的科学基础上，发展成科学理论。它深刻地说明生命是通过化学演化而形成与发达的。

化学进化论无疑在阐述生命起源方面起着重要的指导作用和无法替代的认识作用，但就整个生命的演化史而言，它仍然缺乏足够的解释。

由简单的氨基酸、核苷酸如何演化成为现代极为复杂的生命体，从发展线索到具体细节。都是朴朔迷离的，难以认识的。

生命的出现，决不仅仅看成是偶然性的产物，也不仅仅看成是自然选择的结果，有它内在的必然性，这种必然性正是需要我们去探索的。任何客观事物的发展，我们应该唯物辩证地去看待、分析，探寻其规律，对于化学生物进化论也是如此。