一個生物博士對進化論的看法 （5）

五、生命的起源


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　　在生命起源問題上，創造論和進化論的觀點也截然不同。創造的模式認為從原始到高級的各種生物都是由大能的神各從其類造出來的；生命只能源於生命，各種生命皆來自永生的神。但進化模式卻認為生命是在漫長的進化過程中，由無機物變成有機物，由有機物演化出氨基酸、蛋白質，最後演化為最簡單的單細胞生物，產生了生命。和宇宙的起源一樣，地球上生命的起源已經完成，無法重複，故已超出了科學研究的範疇，無法直接用科學方法闡明。現在我們從以下幾個方面來比較一下這兩種模式在生命起源方面的合理性。

　　米勒的實驗

　　一九五三年，生物界發生了兩件大事。一是James Watson和Francis Crick發現了去氧核醣核酸（DNA）的雙螺旋結構，揭開了生物遺傳的秘密。另一件事是米勒（Stanley L. Miller）從無機物中製造了氨基酸等重要的生命所必須的物質，被認為是支持生命由無機物逐漸進化而來的「無生源論」的重要科學證據。

　　米勒當時是芝加哥大學的研究生。他模擬人們認為的在生命出現以前的原始地面氣層的成分，在一個燒瓶中加入氫氣、甲烷和氨等還原性氣體和水蒸氣。將燒瓶密閉后插入兩支電極，通電后可以產生電火花。七天後，他從燒瓶中收集到一些有機物，其中竟有幾種氨基酸！他的實驗結果轟動了科學界。因為蛋白質是由氨基酸組成的；按恩格斯的說法，「蛋白質是生命存在的形式」。有了蛋白質，生命的產生就指日可待了。因此，人們以為米勒的實驗所揭示的也許就是生命從無機物起源過程中的重要一步，證明生命是進化論而來的。四十多年來，米勒和其他人用類似的實驗方法，利用不同的能源，如紫外光、高溫、震動波等，從還原性氣體中獲得了更多種類的氨基酸、葡萄醣、核醣、以及核酸所含的幾種礆基等生物體內的重要有機物。

　　然而米勒的實驗並不象當時許多人預想的那樣，拉開了創造生命的序幕。相反，對米勒的實驗的意義，人們提出愈來愈多的質疑。比如，關於反應物的濃度問題。米勒實驗中所加入的反應物（各種還原性氣體）的濃度遠遠高於原始氣層中這些氣體的實際濃度。反應物濃度低，則這種由無機物生成有機物的合成反應就難於進行，或者一旦合成后立即又會分解。

　　有人指出，按米勒和他的同事們所假設的原始氣層環境計算，米勒實驗中製成最多的甘氨酸的分解速度比合成速度快，因此在原始大氣層中形成的甘氨酸的97%在抵達地面之前就分解了，剩下的少量甘氨酸要擴散到三十英尺深的深海中才不致被紫外光破壞。

　　再則，有人推算，米勒實驗中的電火花在兩天內提供的能量相當於原始地球表面四千萬年所接受的能量的總合。也就是說，米勒在燒瓶中觀察到的化學反應，在實際原始氣層中是難於發生的。

　　李志航博士指出，「怪不得連從事此項研究的Brooks與Shaw兩人都得承認：『這些實驗宣稱是無生物的合成結果，實際上卻是借著有高度智慧與活生生的人精心設計而成功的。』」 堅持進化論觀點的美國國家科學院在一九八四年出版的一本書內也坦承地說道：「我們能不能有一天研究出導致生命來源的化學進化過程？這個問題可能沒有答案。就算一個活細胞在實驗室里製造出來，仍不能證明自然界在數十億年前採用同樣的步驟」1。

　　另外，許多生命所需的物質都有旋光性(光通過這些物質時會被折射)。醣類都是右旋的，生物所必需的二十種氨基酸全是左旋的。但米勒等人得到的氨基酸卻是右旋和左旋各佔一半。由對等的左、右旋的氨基酸變成全部左旋的氨基酸，很難用隨機機制來解釋。

　　然而，米勒實驗遇到的最嚴重挑戰卻是關於原始大氣層的性質問題。長期以來人們認為原始大氣是還原性的，沒有氧氣存在。由無機物合成氨基酸等的實驗也是在無氧狀態下進行的。如果有氧氣存在，這種合成作用或者不能發生，或者分解作用超過合成作用。

　　近一、二十年來關於原始岩石及太空研究的資料指出，地球的大氣層中不一定含有大量的甲烷、氨氣等還原性氣體，而且有含氧的可能性。特別值得指出的是，無人駕駛的海盜號（Viking）太空船在火星登陸后發現，火星沒有生物存在，但火星卻有氧化性的氣層。因此，地球的原始氣層中含氧的可能性是不能排除的。雖然對於大氣中含多少氧氣才能完全阻止氨基酸等有機物的形成尚無定論，若地球的原始大氣層中確實含有氧氣的話，米勒等人的實驗的意義就當完全重估了。

　　DNA的形成

　　退一步說，即使米勒等人的實驗確實在原始大氣中實際發生過，也就是說，假定氨基酸等能在原始大氣中由無機物產生，這離生命的起源仍然還有遙遠的距離。生命有許多特點，最主要的是要有新陳代謝（metabolism）和繁衍後代（reproduction）的能力。這兩種能力都來自於DNA的功能。生物的新陳代謝是由基因調控的。基因是DNA的片斷。除少數原核生物（主要是植物病毒）靠RNA繁殖外，絕大部分生物都由DNA的複製進行繁殖。所以，要產生生命，首先要產生DNA（或RNA）。最簡單的生物噬菌體（專門吃細菌的病毒）就主要是由一個外殼和內含的DNA分子組成的。但DNA的自然形成面臨著兩大難關。

　　DNA本身並不複雜，是由四種不同的核亘酸相聯而形成的長鏈。複雜的是DNA分子中這幾種核亘酸排列的順序（Sequence）。DNA正是借著這四種核亘酸的不同排列順序產生了不同的基因，並由此產生不同的蛋白質及其他生命所必須的化合物，進而發展出不同的生物性狀。正如在第一章提到的那樣，這四種核亘酸在DNA分子中不同排列組合的可能性之巨大，遠遠超出人們的想象。然而這些巨大的排列組合的可能性中，只有一種可能性是可以產生第一個生命的。隨機產生這一正確組合的可能性之小就不難明了了。

　　梁斐生博士曾引用過一九六七年諾貝爾化學獎獲得者愛根博士（Manfred Eigen）的演講中所說的話：「一個含有221個核亘酸的分子，其複雜程度的數學量等於這些核亘酸所能形成的不同排列的總和一共是4221（4的221次方）或者是10133（10的 133次方）」，而「10105 個這樣的分子就足以充滿整個宇宙！」這10133次隨機組合之中，只有一次組合是可以產生第一個生命的。這是什麼意思呢？如果讓這10105個分子隨機組合，令組合的速率為每秒一萬次（104），假設宇宙的年齡為三百億年（1018秒），那麼，從宇宙形成到現在，一共可以產生的組合方式是10127次（10105x1018x104），還不足以產生一個有正確核亘酸排列組合序列的DNA分子2!

　　根據美國太空總署的資料，最簡單而「有生命」的蛋白質分子至少含有四百個氨基酸。也就是說，需要至少由一千二百個核亘酸組成的DNA分子使該蛋白質能夠產生。人們在最簡單的原核生物中看到的DNA分子，含有幾千個、而不是221核亘酸。可見，無論宇宙的年齡有多長，「進化」速率有多快，單靠隨機組合而產生第一個生命所必須的DNA分子的可能性幾乎等於零。

　　其次，DNA分子形成時，需要各種霉的參與;而霉是一種蛋白質。但是，蛋白質要在DNA鏈上的基因的指控下才能合成。象「先有蛋還是先有雞」的問題一樣，在第一個生命產生之際是先有DNA分子呢，還是先有這種DNA形成時所必須的蛋白質（霉）呢？答案是，必須兩者同時形成，缺一不可。憑機遇單是形成DNA分子已幾乎無可能，更何況還要靠機遇同時形成各種霉聚合。如果一定要用進化的、隨機產生的觀點來解釋第一個DNA分子的形成，未免太牽強了。

　　化石的證據

　　如果生命真是從無機物逐漸進化而產生，然後由簡單到複雜，由低級到高級不斷進化的話，化石中一定可以找到這種進化的證據。可是化石的證據對進化論的觀點是非常不利的。在地質和古生物學界，把寒武紀早期（約5.7億年前）作為「隱生宇」和「顯生宇」的分界。因為在寒武紀之前的地層幾乎找不到生物的化石，而寒武紀早期，幾十個門（Phylum）的動物的化石突然同時出現，被稱之為「寒武紀生命大爆炸」。這是進化論無法解開的一個死結。

　　詹腓力博士（Dr. Phillip E. Johnson）在他的著作中指出：「化石記錄問題之中使達爾文主義者最頭痛的難處是『寒武紀大爆炸』（Cambrian Explosion）。大約在六億年之前，幾乎所有動物的『門』（Phylum）同時在地層中出現，完全沒有達爾文主義者必須有的祖先的痕迹。正如道斯所說，『這些動物化石就好象有人故意放進去的一樣，完全沒有進化的歷史可以追尋。』達爾文在世時還沒有證據顯示寒武紀之前有任何生物存在。他在《物種起源》中承認『這現象目前仍未能解釋，而且的確可以用來作為有力的證據打擊我現在要討論的觀點。』達爾文又說，如果我的學說是確鑿的話，『寒武紀之前的世界必定充滿各種活物』」 3。

　　但古生物學研究的結果正與達爾文所預期的相反。本世紀以來在加拿大哥倫比亞省發現的伯基斯（Burgess Shale of British Columbia）動物群，澳大利亞弗林斯德山脈發現的埃迪卡拉（Ediacarans）動物群和一九八四年在中國雲南省昆明市附近的澄江縣發現的澄江化石生物群，都進一步證實，在寒武紀，大量的動物門類同時突然出現，展示了地球上生命的形式的爆炸性的突變，無進化痕迹可尋。一些古生物學家報導說，他們在古老的岩石中（被認為在三十億年以前）找到一些原核生物（如細菌、藍綠藻等）的化石。此類化石有時是難以分辨真假的。即使這些化石是可靠的，這些原核生物與寒武紀突然出現的複雜的真核動物之間無任何進化關係。

　　進化論者的一種推測是，寒武紀動物群的祖先可能是軟體動物，很難形成化石。但這種推論是站不住腳的。因為，在伯基斯頁岩中有很多軟體動物的化石。在澄江化石群中，許多動物的軟體組織如胃腸、口腔、神經等都保存完好，清晰可辨。

　　一九九五年四月在中國南京召開了「寒武紀生命演化大爆炸、環境和資源國際討論會」。與會者高度評價了我國澄江化石生物群的研究成果。同時，《人民日報》（海外版）於一九九五年五月二十五日發表了紐惟恭的題為〈澄江化石生物群研究成果矚目〉的評論文章。文中寫道：「近十年來，該所（指中國科學院南京地質古生物研究所-筆者注）對澄江化石生物群進行了系統的綜合性研究，採集了成千上萬的珍貴化石標本，發表了許多重要論文，引起全球古生物學界的轟動。研究表明：寒武紀生命『大爆炸』是全球生命演化史上突發性重大事件，現代生命的多樣性起源於此，又經過幾次重大突變演化而成。對其進行深入研究，可能對傳統的進化論是個動搖。」

　　接著，《人民日報》（海外版）在一九九五年七月十九日又發表了另一篇署名為丁邦傑的評論文章：《向進化論挑戰的澄江化石》。文章說，「十九世紀，英國科學家達爾文創立了著名的生物進化論。其中一個核心論點便是：生物物種是逐漸變異的。但是，經科學家長期研究發現距今5.3億年的寒武紀早期，地球的生命存在形式突然出現了從單樣性到多樣性的飛躍。於是，『寒武紀生命大爆炸』的命題被提出來了，只是由於種種原因，在過去相當長的時間裡，這一命題難以被充分認識。」

　　最近，《人民日報》(海外版)(一九九九年十一月五日)在頭版新聞報導說，中國古生物學家在「寒武紀生命大爆發」的研究中取得重大突破：發現了地球上最古老的脊椎動物「昆明魚」和「海口魚」。報導說：「寒武紀生命大爆發是地球三十八億年生命演化歷史上規模最為宏大、影響最為深遠的生物創新事件，它在不到地球生命發展史1%的『瞬間』創生出了 90%以上的動物門類。」(可詳見Nature雜誌一九九九年十一月四日號所載的專文)

　　多年來，達爾文的進化論在中國被視為不容質疑的科學真理。今天這種「闖禁區」的文章能在中國最權威的報紙《人民日報》登載出來，意義深遠。這說明，一批誠實、嚴肅的科學家基於研究結果，已開始衝破各種思想束縛，勇敢地向不符合客觀事實的權威理論挑戰。我相信，這僅僅是開始。

　　地球的生命來自外星球？

　　由於生命由無生物逐漸進化而來的「無生源論」或「生物自生論」的觀點遇到上述許多無法逾越的難題，不少科學家開始放棄了這種觀點。李志航說：「怪不得因發現核酸DNA結構而世界聞名的Crick氏這樣說：『每次當我寫一篇關於生命來源的文章后，總發誓以後絕不再寫這類文章，因為猜想的東西太多，確知的事實太少了。』 (可惜，發了誓以後他還繼續寫！)」4但其中一些人仍不願接受神創造生命的創造模式，轉而提出「生物外來論」（Panspermia）的假說。Francis Crick也說過：「若生命沒有藉自然程序來開始，除非我們贊成特別創造的論點，否則生命必始於他處，並將地球殖民地化」5。科學家們一直在隕石中找微生物，但至今沒有成功。原以為火星很可能有生命，但無人駕駛的太空飛船一九七六年在火星登陸后發現火星是生命的荒漠，連水都沒有。美國太空總署並不灰心，又先後向月亮、金星、水星、土星和海王星等發射了飛船，結果仍使人失望。即使如此，科學家們又把希望寄托在太陽系以外的外太空。不少人相信，外太空可能有高級智慧生物，並由他們把原始生命送給地球的。美國國會於一九八九年撥款一億美元，用以「尋找外太空智慧」（Search for Extraterrestrial Intelligence）的計劃。

　　尋找外太空智慧並非無稽，筆者對UFO等也有濃厚興趣。但是，如果在諸多事實面前仍堅持排除生命有超然起源的創造論的觀點，轉而求助於外太空生物，並不能解釋生命起源的終極原因。即使有一天科學家真的證明了地球上的原始生命來自外星球，我們仍會面對我們今天所面對的難題：外星球的原始生命又是如何起源的呢？