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揭开生命的奥秘

时间:2022-02-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:进化模式认为,生命是在漫长的进化过程中,由无机物变成有机物,由有机物演化出氨基酸、蛋白质,然后演化为最简单的单细胞生物,最终进化出各种生命形态。揭开细胞的秘密是否就可以窥探生命的奥秘呢?面对这个问题,进化论声称,生命由偶然形成的细胞开始。我们进一步观察生命的发育时,就会发现蛋白质对它本身毫无意义。而且,细胞决不是由蛋白质堆组成的。

进化模式认为,生命是在漫长的进化过程中,由无机物变成有机物,由有机物演化出氨基酸蛋白质,然后演化为最简单的单细胞生物,最终进化出各种生命形态。那么,作为生命基础的细胞,是怎样形成的?揭开细胞的秘密是否就可以窥探生命的奥秘呢?

最初的生命如何出现在地球上?

面对这个问题,进化论声称,生命由偶然形成的细胞开始。根据这一假想,40亿年以前,在原始地球的大气层内,各种没有生机的化合物,在雷电压力的影响下,促成了第一个活细胞。

在达尔文时期,人们并不知道活细胞的复杂结构,进化论者把生命归因于“偶然和自然事件”的说法就足有说服力了。20世纪的技术,已深入到生命最小粒子的研究,并且揭示细胞是人类所面临的最复杂的系统。今天,我们知道细胞包含生产细胞所用能源的发电厂;生产生命需要的濲和激素的工厂;记录全部待生产产品的数据库;运送原料和产品的复杂的运输和管道系统;把外部原料分解成可用部分的高级实验室和精炼厂,以及适用于控制细胞材料出入的专业化细胞膜蛋白。这些还只是这一令人难以置信的复杂系统的部分作用。

细胞的复杂性:细胞是人类已经见证的最为复杂、最为优化的系统。

分子的结构相当复杂,如何解释它在巧合中形成?活细胞又是怎样在偶然中形成的?为证明细胞曾是偶然形成的,进化论者们进行了无数次的实验、研究和调查。但是,每次努力只能更详细地说明了细胞的复杂设计。因此,更进一步反驳了进化论者的假说。

进化论不能解释细胞怎样产生的基本原因之一,是细胞“不能简化的复杂性”。活细胞的生存依靠许多协调合作的细胞器。这些细胞器缺一不可,否则细胞就不能存活。细胞的发育似乎不允许等待像自然选择或突变等无意识的机制。因此,进化论的质疑者提出,地球上的第一个细胞形成时,一定具备必需的全部细胞器和功能。

进化论甚至无法解释单个细胞的基本组件。在自然条件下,在构成细胞的数千种复杂的蛋白分子中,形成单个蛋白质的可能性很小。

美国生物化学家麦克·贝希(M.J.Behe)在谈到这个问题时,举了一个形象的例子,他认为,蛋白质绝对随机、自然地产生,就如同一个人指望把热水、鸡蛋、面粉、糖和可可粉随机放在一起就能产生一个巧克力蛋糕一样荒唐。

蛋白质是由叫作氨基酸的更小单位组成、按照一定数量和结构排列而成的庞大分子群。这些分子群组成活细胞的建筑群。最简单的蛋白质,由50种氨基酸组成;但有些蛋白质则由数千种氨基酸组成。更重要的是,在蛋白质内单个氨基酸的短缺、增加或移位元都会使蛋白质成为无用的分子堆。每一种氨基酸必须以合适的位置和顺序排列。

蛋白质功能的结构是否可能偶然产生,可以通过简单的概率来推算。一个平均形状的蛋白分子,是由12种不同类型的288种氨基酸组成的;这些蛋白分子可以用10300的不同方式排列。在所有这些可能的排列序列中,只有一种可能形成蛋白质分子的方式,即形成仅仅一个蛋白分子的可能性只有“1/10300”。

我们进一步观察生命的发育时,就会发现蛋白质对它本身毫无意义。我们所知道的最小的细菌之一支原菌H39(Mycoplasma Hominis),含有600种蛋白质。这样的话,我们必须重复对上面600种不同蛋白中的单个蛋白估计的概率了。

那么,这意味着什么呢?

如果连一个蛋白质都不可能偶然形成,那么大约100万个蛋白质偶然而适当地聚在一起,并且构成一个完整的人类细胞,其不可能性就高达数十亿倍。而且,细胞决不是由蛋白质堆组成的。除蛋白质以外,细胞还包括核酸、碳水化合物、类脂、维生素及许多别的化学成分,如在结构和功能方面按一定比例,和谐、精巧安排的电解液。每个蛋白在各种各样的细胞器里起着楼房单元或共同分子的作用。许多学者从概率上证明了现代进化论的错误。在贝希的《达尔文的黑匣子》(Darwin’s Black Box)一书中,他从生命结构的复杂精密性否定了进化的可能。作者根据突变机率计算进化产生新物种的概率:P=(M·C·L·B·S)N,得出这一结果:P=(10-3×10-2×10-1×10-3×10-2)10=10-110。按照一年繁殖10代,种群个体数为1000,相应的进化所需要的时间极为宽松的计算也需要10106年。目前科学认为,宇宙中所有基本粒子总数只有1070个,宇宙年龄只有200亿(2×1010年),进化一个新物种的时间,是宇宙年龄的自乘10亿次,足见进化是不可能的。

蛋白质是生物最重要的元素。它们不仅联合起来组成活细胞,而且在身体的化学变化中起着关键作用。从蛋白合成到荷尔蒙通讯,会看到活跃的蛋白质。

贝希的《达尔文的黑匣子》一书,掀起一场学术上的争论——生化理论对进化论的挑战。

贝希认为,“黑匣子是一个古怪的术语,指某些有一定功能的机器,但它内部的运作不明——或许看不见,或许它的机制根本无法理解”。如前所述,对达尔文时代的人来说,细胞就是一个黑匣子:因为当时没有适当的仪器和手段来探索其中的奥秘。那时的很多科学家都认为细胞结构很简单,只不过是一小团胶质而已。如今在细胞内的微观世界中找到很多生化的系统,包括血液凝结的链锁反应、细胞浆中的运输系统、免疫反应及人体和细菌的鞭毛等非常复杂的分子机器。它们都是由多种配件合成,缺一不可,并且必须同时到位组装起来才成为有功能的整体,不可能从每一部零件各自渐渐进化出来,然后逐一加添上去。

贝希由此认为,细胞机器就像人设计的机器,都具有一种“复杂又不能简化”(Irreducible Complexity)的特征,这是达尔文式的渐进论所不能解释的。贝希和一些科学家进一步推论,生命不可能偶然产生,更不可能是缓慢进化发展到现在的,生命应该是智慧设计的结果。

何谓“智慧设计”?持这种观点的人认为,动植物如此复杂和精妙的结构不可能是自然演进的结果,而是某种高智能设计师的杰作。智慧设计论支持者称,达尔文的自然选择论无法回答生命如何起源的问题,也不能完全解释在过去6亿年的过程中,地球物种如此纷繁多样的原因,因此必定有外界智慧起了引导作用。

科学家们认为智能设计并不反对进化本身、不反对物种内的进化或演变,但是反对全盘以达尔文进化论来解释所有物种的形成。

达尔文在《物种起源》中写道:“自然选择只有通过微小连续的变异来发挥作用。它不会发生巨大和突然的飞跃,但必须通过微小而可靠的,虽然是缓慢的步骤进行。”自然选择这个过程确有其事,并且能解释一些有限的变异和小规模的变化。但是它并不像达尔文所希望的那样,能够解释生命真正的复杂性:一方面是鸟嘴,一方面是鸟的本身,鸟嘴结构的微小变化,并不能解释这种生物的来源。这是两个不同层面的问题。

智能设计论其中一个主要概念是特定复杂性(Specified Complexity)。

以下的范氏图(Venn Diagram)能够帮助我们理解特定复杂性这一概念。当一件对象或事件是有着“复杂性”(Complexity,最少需要500位的数据去组成)而同时具有特定性(Specification,具有功能或符合特定型态的格式),它就可被称为具有特定复杂性。而智能设计论指出:只有智慧才可以引致具有复杂性和特定性的对象,只有智能才可引致具有特定复杂性对象的出现。

我们可以分辨有些对象具备复杂性但没有特定性,像很多天然的山坡;亦有些对象是具有特定性而没有复杂性的,如一双筷子。

不可简化的复杂性(Irreducible Complexity)这个词是由贝希在描述分子机器的时候提出来的。它的意思是说,在任何已知的机体或细胞系统中都有许多组成的部件,其中有些部件是它的功能所必须的,就是说,如果你去掉一个部件,系统就会失去功能。他在《达尔文的黑盒子》中曾指出,这个系统是不能用达尔文的天择或自然选择理论来解释的。

不可简化的复杂性的想法,可用一个非生物机器捕鼠器来加以说明。这种捕鼠器是由5个基本部件组成的:一个挂诱饵的钩子、一个强有力的弹簧、一个被称为锤子的细而弯的杆、一个用以固定锤子的固定棒、一个固定整个系统的平台,如果其中任何一个部件缺失或有缺陷,这个机械装置将不能工作。在这个不可简化的复杂系统里,所有部件必须同时存在才能发挥正常的功能——捕捉老鼠

而细菌鞭毛推进器就是一个这样的系统。它是一个奇妙的微型机械摩打,用来推动细菌在水中运行,令它们更有效率地找寻食物。细菌鞭毛就像一般机器一样,需要各个错综复杂的零件,互相紧扣才可以运作;缺少任何一个零件,整台机器便失去它的功能;所以它是一个具有不可简化的复杂性的系统。

捕鼠器。

左图:细菌鞭毛。在某些菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物,少则1—2根,多则可达数百根。这些丝状物称为鞭毛,是细菌的运动器官。
右图(a、b):细菌鞭毛推进器工作原理图。它像一个奇妙的微型机械摩打。

贝希说:“这个系统是由40种不同的蛋白分子组成的,这些成份是必须的,如果缺少任何部件,鞭毛推进器就不能工作,如果缺少镰刀型的钩或者缺少传动轴等等,整个系统就不能在细胞里面组成了。”从进化论的角度来说,你必须解释怎么才能逐步建造这样的系统。这个系统只有在所有部件都组装好之后才能有功能。

它违背了天择理论。根据达尔文的学说,即使很复杂的生物结构,比如眼睛、耳朵和心脏,都可以随着时间以较小的步骤累积而逐渐地形成。然而,正如达尔文所阐述的随机遗传变异,只有有利于进化中的有机体生存的时候,自然选择才可以成功。

让我们想象一下这样的情景,在地球早期的历史时代里,一个进化中的细菌以某种方式发育出一条尾巴,也许还能固定在细胞壁上,然而由于缺少一个完整的发动机组,这个创新并不能给细胞带来任何优势,相反,拖着这个尾巴,既不能动也没有用,因此不会被自然选择所保留。自然选择只会选择那些有利于生存的变化。

自然选择的逻辑是很严格的,除非鞭毛系统组装完成而且能够发挥作用,否则自然选择无法保留鞭毛系统,因此它不能够传给下一代。鞭毛能够入选的唯一办法是要它发挥作用,这意味着发动机组的全部部件必须最初就要到位。所以自然选择不会给你鞭毛,只有当鞭毛已经存在并能运作,自然选择才起作用。

达尔文式的理论在怎样创造复杂的分子机器上仍然没有作出解释。生命的奥秘我们只是窥探了一二,生命神秘的面纱,究竟何时才能揭开?

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