6月23日 神秘的生命起源 袁訓來

　　主講人簡介

　　袁訓來，中國科學院南京地質古生物研究所研究員，北京大學地質系碩士畢業，畢業後分配至南京地質古生物研究所工作。主要研究早期生命起源的演化及其發展。

　　內容簡介

　　生命起源是一個亙古未解之謎，地球上的生命產生於何時何地？是怎樣產生的？千百年來，人們在破解這一謎底之時，遇到了不少陷井，同時也見到了前所未有的光明。生命起源之說，第一個謎是生命起源的時間問題。第二個是生命起源的方式問題，生命是怎樣起源的？它在什麼地方起源的？

　　從古至今，有很多說法來解釋生命起源的問題。如西方的創世說，中國的盤古開天地說等。但直到十九世紀，伴隨著達爾文《物種起源》一書的問世，生物科學發生了前所未有的大變革，同時也為人類揭示生命起源這一千古之謎帶來了一絲曙光，這就是現代的化學進化論。生命起源的化學進化論首先在1953年首先得到了一位美國的學者米勒的證實，米勒描述的生命起源的事件應該是什麼樣子的呢？那就是在早期，地球上因為它含有大量的還原性的原始大氣圈，比如說甲烷、氨氣、水、氫氣，還有原始的海洋，當早期地球上閃電作用把這些氣體聚合成多種胺基酸，而這多種胺基酸，在常溫常壓下，它可能在局部濃縮，再進一步演化成蛋白質和其他的多糖類、以及高分子脂類，在一定的時候有可能孕發成生命，這就是米勒描述的生命進化的過程。

　　地球上的生命也許就產生在距今38億年到40億年之間，但是我們應該清醒的明白，我們距離揭開生命起源這一亙古之謎，還有一段遙遠的科學歷程。從無機物到有機物，到有機化合物到有機生命體的演化，同時還具有很多的偶然性，並不是有這種環境，有這種形成條件，它就能產生生命。有人曾經比喻說，這些無機物好像一個垃圾堆裡面什麼都有，塑料、塑料瓶子、鐵，廢棄金屬、油，而生命，一個單細胞，就像一輛精美的奔馳車，在一陣颱風過後，這些垃圾組裝成了一個奔馳車。因此我們可以想像，這個生命起源的過程是非常非常地艱難。因此，也許我們在這個藍色的星球，是生命的惟一的樂園，因此請保護我們的地球，珍惜地球上的生命，我們不能奢望地球上第二次的生命起源。

　　全文

　　大家好，我今天給大家講的題目是《神秘的生命起源》。生命起源是一個亙古未解之謎，地球上的生命產生於何時何地？是怎樣產生的？千百年來，人們在破解這一謎底之時，遇到了不少陷井，同時也見到了前所未有的光明。在兩千五百年前的春秋時代，老子在《道德經》裡寫到，道生一，一生二，二生三，三生萬物。用現在的話說，就是地球上的生命是由少到多，慢慢演化而來。它們有一個共同的祖先，這個祖先就是一，而這個一是由天地而生，用今天的話說，可能就是由無機界所形成。

　　在中世紀的西方，《聖經》上描繪的上帝，在七天之內造就萬物之說，也是非常流行。今天看來，生命起源並不像這些古老傳說，或神話描繪的那樣，但表明了人類長期以來，對生命起源之謎傾注了極大地熱情和關注。但生命起源應該是怎樣發生的？科學又是怎樣對這一千古之謎進行探索的？我們已經取得了哪些進展？還有哪些問題沒有解決？這就是我今天要給大家介紹的內容。

　　首先，生命起源之說，第一個謎是生命的時間，起源的時間問題。在中世紀的西方，人們對《聖經》的上帝造人的故事是深信不疑的，在1650年，一位愛爾蘭大主教根據聖經上所描述的，計算出上帝創世的確切時間是公元前4004年，而另一位牧師甚至把創世時間更加精確地計算到公元前4004年10月23號上午九點鐘。也就是說，生命起源距今的話，是六千年前，這當然不是真的，而真的是什麼呢？真的就是用科學的回答，科學是怎麼回答這個生命起源的時間呢？那就是說用化石，是保存在巖石中的化石來回答。我們知道，生物死亡後，它們的遺蹟在適當的條件下，就保存在巖石之中，我們把它們稱作化石。地質歷史中形成的巖層，就像一部編年史書，地球生物的演化歷史，就深深埋藏在這些巖石之中，年代越久遠的生物化石，就保存在巖層的最底層。

　　迄今為止，我們發現了最古老的生物化石是來自澳大利亞西部，距今約三十五億年前的巖石，這些化石類似於現在的藍藻，它是一些原始的生命，是肉眼看不見的。它的大小只有幾個微米，到幾十個微米，因此我們可以說，生命起源它不晚於三十五億年。同時我們知道地球的形成年齡大約在46億年前，有這兩個數據我們就可以看到生命起源的年齡，大致可以界定在46億年到35億年之間。今天，隨著科學的發展，地質學家認為，在地球形成的早期，地球受到了大量的小行星和隕石的撞擊，它是不適合生命的生存。與其說當時地球上有生命，還不如說它在毀滅生命，因此地球上生命起源的時間，它不早於40億年。另外，在格陵蘭的38.5億年的巖石中發現了碳，這個碳的話，我們知道，碳分兩種，一個無機碳，一個有機碳。另外，這個碳的話，它有重碳和輕碳之分，因此我們可以根據這個碳之中的輕碳和重碳之比，就來可以推測這些碳的來源。科學家根據碳的同位素分析，推測這些碳它是有機碳，是來源於生物體。也就是說，這樣我們把生命起源的時間大大縮短了，也就是在距今40億年到38億年之間，自從地球上生命起源之後，一直到現在45億年，就是生生不息的生命演化史。

　　好，首先我們現在已經有了生命起源的時間概念，是距今40億年到38億年之間。那生命是怎樣起源的？它在什麼地方起源的？這樣我們不得不回顧一些有關生命起源的假說。

　　第一個是創世說，在《舊約全書》的第一章寫到，上帝在七天之內創造了世間之萬物，在中世紀的西方大家普遍接受這個觀念，可以說一直到現在，這種觀念還被很多人接受，當然這也不是真的。第二個呢，是自生論，比如說希臘人認為，昆蟲生於土壤，春天萬象更新，種子從泥土裡萌發，昆蟲從去年留下的卵殼中破殼而出。但這不是生命的起源，而是生命的延續，可以說這個自生論，現在已經被徹底拋棄了。與這個類似的說法，還有比如說埃及人認為生命來自於尼羅河，在中國古代也有腐草生螢之說。

　　第三個有關生命起源的假說，就是有生源論，這個在19世紀的西方也相當地流行，有生源論認為，生命是宇宙生來就固有的，你要問我生命從哪裡來的，你首先給我回答一個問題，宇宙怎麼起源的？物質怎麼來的？你給我回答了物質是怎麼來的，生命我就可以說是從哪兒來的，其實這是一個不可知論。在20世紀的後半葉，有生源論逐漸發展到現在的宇宙胚種論，直到現在，有許多科學家認為，生命必須的酶，像蛋白質，和遺傳物質的形成，需要數億年的時間，在地球早期並沒有可以完成這些過程的充足時間段。因為它就兩億年，因此他們認為生命一定是以孢子或者其他生命的形式，從宇宙的某個地方來到了地球，這種觀念也是有一定的依據的。

　　二十世紀四十年代以來，人類用天體物理的手段，在地球之外探測了近百種有機分子，像甲醛，胺基酸等等。其中兩種天體可以與地球上的生命有關，它可能給地球帶來生命或者有機分子，一個是彗星，一個是隕石。我們知道這兩顆天體裡邊它含有大量的有機分子，比如我們把一些彗星稱為髒雪球。它們不僅含有固態的水，還有胺基酸，鐵類，乙醇、嘌呤、嘧啶等有機化合物，生命有可能在彗星上產生而帶到地球上。或者在彗星和隕石撞擊地球時，由這些有機分子經過一系列的合成而產生新的生命。當然這種胚種論也存在著不同的觀念，它有兩種致命的弱點，一個是生命是否能在宇宙中進行長期的遷移？還能不能夠存活？我們知道天體之間的距離是以光年為計算的，天體之間交流可能需要成千上萬年，從一個星球到了另外一個星球。那在這種真空裡面，暴露在這種大量的宇宙射線之中，活的生命它是不是在千萬年中還能夠繼續萌發呢？這是一個最大的問題，第二個從無機分子到有機化合物的過程，這種過程，比如說彗星上我們看到有機小分子形成，在地球上也能夠形成，這是不用置疑的。

　　1859年，伴隨著達爾文《物種起源》一書的問世，生物科學發生了前所未有的大變革，同時也為人類揭示生命起源這一千古之謎帶來了一絲曙光，這就是現代的化學進化論。生命起源的化學進化論首先在1953年首先得到了一位美國的學者米勒的證實，既然你說地球早期溫度都是比較高，又充滿了很多還原性氣體，還有水，那麼我就把這些氣體，把水放在一個瓶子裡面，看看它是不能產生生命，或者產生有機化合物。米勒在1953年把氨氣、氫氣，還有水、一氧化碳放在一個密封的瓶子裡面，在瓶子裡面兩頭插上金屬棒，完了通上電源，通過這個類似於閃電的作用，確實在幾天之後產生了大量的胺基酸。那麼就是說在地球上面，在閃電下，在常溫下，也能成為無機分子，合成有機分子。我們知道，你胺基酸的話，是組成蛋白質的最重要的物質，可以說，組成生命起源最重要的物質。因此，米勒描述的生命起源的事件應該是什麼樣子的呢？那就是在早期，地球上因為它含有大量的還原性的原始大氣圈，比如說甲烷、氨氣、有水、有氫氣，還有原始的海洋，當早期地球上閃電作用把這些氣體聚合成多種胺基酸，而這多種胺基酸，在常溫常壓下，它可能在局部濃縮，再進一步演化成蛋白質，蛋白質和其他的多糖類，以及高分子脂類，在一定的時候有可能孕發成生命，這就是米勒描述的生命進化的過程。

　　但是這種溫暖水池說，也遇到一些問題，其中有兩個問題，第一個問題是現在地質學家認為，地球早期大氣圈它並不是含有大量的還原性氣體，它是含有大量的二氧化碳和氮氣，比米勒的這個氣體多一些惰性。在閃電的情況下，你並不能形成大量的胺基酸。第二個，溫暖的水池在地球早期並不能長期形成，為什麼呢？因為當時地球早期，剛才說過它有大量的隕石、流星，還加上地球本身的放射性，溫度很高，你這個溫暖水池一旦生命產生了，一個隕星過來，溫度在瞬間之內可能達到上千度、甚至幾千度，生命已經絕滅了，只能再來一次生命的起源。但是我們現在就這麼想，現今的地球上是不是有溫度比較高，還有還原性氣體，還有生物存在呢？那麼，有兩件工作可以說具有劃時代的意義，一個是1967年美國學者布萊克，在黃石公園的熱泉中發現了大量嗜熱生物，我們知道蛋白質一般的話超過六十度，就會凝固的，煮雞蛋六十度七十度以上雞蛋就熟了，但是生物，是不是在六十度以上還能夠生活呢？在以前是不敢想的。

　　第二個就是1977年克裡斯，他在太平洋底的熱泉中，同樣也發現了大量的嗜熱微生物，這個溫度它要更高，它可能達到二百到三百度。它壓力呢，也有二百到三百個大氣壓，它的環境是什麼樣子呢？它確實有大量的還原氣體，有硫化氫、有甲烷、有氫氣、還有一氧化碳，這個環境確實非常類似於四十億年前早期地球的環境，那麼生命起源它是不是就在這個時候產生的呢？這是我們現在看到的情況，但是化石中有沒有在火山噴口或者是熱泉中發現的微生物呢？確實有，我們在這方面，我們在化石方面也取得了非常重要的進展，比如說在2000年，羅斯瑪森，澳大利亞的一個科學家，他在澳大利亞距今大概32億年左右的火山沉積裡面發現了大量的保存完好的絲狀體。這說明在32億年前，生命在熱泉的附近已經大量生存，那麼這是現在最新的，最流行的，也可以說迄今為止最科學的有關生命起源的假說，就是生命起源於熱泉，或者海底熱泉，俗稱「黑煙囪」的附近。

　　海底熱泉和陸地上的熱泉它們都有很多共同的特點。第一個它溫度高。第二個它含有大量的還原性氣體，除了二氧化碳以外，還有一氧化碳、氫氣、氨氣還有硫化氫。第三個特點就是它們都含有大量的生物，比如說藍藻、光合細菌、硫細菌，特別是一類古細菌，在高溫下異常地繁盛，它在超過一百度的時候大量繁盛，而離開了這樣的環境，比如溫度一降下來，它馬上就進行休眠，而且並不能正常的生活，那麼這些生物是不是就代表了最早的，最原始的，地球生命起源的時候，這種原始的生命形式呢？

　　第一個早期地球溫度都很高，產生的最早生命形式，應該是一些能適應高溫的生物，而熱泉中，生物恰恰就是嗜熱的微生物。第二個，熱泉的環境與早期的地球環境有很多類似之處，比如說它有高溫，還有大量的還原性氣體、一氧化碳、氫氣、氨氣，還有硫化氫等等。第三個，在高溫的熱水環境的話，它是有利於小分子的有機化合物脫水，聚合成有機高分子，比如說現在我們用有機小分子胺基酸合成蛋白質的話，它就是在熱水中，通過這個熱聚合反應，脫水以後形成這樣的高分子，特別是在這種熱水口附近的話，形成了黃鐵礦，俗稱「愚人金」。它是由硫和鐵組成的，在它的表面的話，它非常有利於高分子的合成，因為這個硫化鐵表面是一個非常好的一個天然的催化劑。第四個有利的證據是熱泉口向外層海水之間它有一個溫度，和水化學鑑別的梯度，這個梯度的話，也是有利於各種化學的連續反映，我們知道熱泉口它噴出來的時候，它的溫度可能到達二百度到三百度，特別是在海底洋中脊附近，而海水的溫度的話，這種海底的溫度一般在0到4度，這樣的話，從三百度，一直到四百度，它有一個溫度梯度，這種溫度梯度的話，對有機化合物合成的話，可以說存在一個連續的反映。第五個也是最重要的一點，就是現在熱泉中的生物的話，它確實是生物演化速度的最根部的類型，也就是說它的基因是最古老的類型。

　　現代生物學家，他通過生物分子學的研究，他把熱泉中的一些嗜熱古細菌，跟現在的普通細菌進行了基因的對比，發現它們基因的相同點，不超過60％。那麼就是說這些古細菌它們含有非常多的古老的基因，也就是說，它們很有可能就是生命起源時候的這種類型。應該說，生命起源我們研究生命起源它最好的證據，還是在地球上，40億年到38億年間的巖石和化石所包含的信息。但是，經過40億年的變化，地球已經面目全非，現在的地球即使你有40億年到38億年的巖石，它也進入了大量的變種，信息也幾乎全無。

　　因此我們把目光不要局限在只是在地球上，如果說生命是宇宙之中一個普遍的現象的話，除了地球之外的其他天體上，是否也有類似於地球早期的這樣的環境呢？如果有的話，也許能為研究生命起源打開新的窗戶，我們第一個目標是什麼地方呢？不是火星是月球，現在地質學家認為，月球是40億年前，一顆大的行星撞擊地球，而從地球上迸發出去。形成了當今的月球，這個時間正好是40億年，如果地球上有生命起源的話，我們在月球上看看，那不就是解決這個問題了嗎。在中國的古代神話中有嫦娥奔月的這個說法，月球上有月桂、有月兔，還有浪漫的愛情故事，但是二十世紀六十年代到七十年代，隨著前蘇聯和美國的太空人登陸的成功，這個神話徹底破滅了，月球其實是一個沒有生命，沒有水，沒有氧氣，不適合生命生存的荒漠的星體。

　　那麼我們第二個目標是什麼呢？第二個目標是火星，因為火星也許在40億年以前，有著跟地球類似的經歷，火星的物質成分跟地球非常近似，它的軌道也跟地球非常近似，那麼火星上是不是有生命呢？我們到火星上去幹什麼呢？我們尋找生命起源，要從哪幾點入手呢？一般來說是三點，第一個在火星上尋找是不是有活的生命？如果有活的生命，那好了。那生命的話，可能真是在宇宙中起源的，或者地球上的生物也許來自火星，或者來自其他的彗星。第二個我們尋找液態水，因為我們知道，水是萬物之源，水是生命之源。現在地球上我們所理解的生命形式是離不開水的，所以尋找液態水也是非常重要的一個指標。第三個尋找與生命有關的化合物，如果我們現在沒有活的生物的話，過去有沒有呢？過去的生物是不是形成了一些化合物？它是不是以化石的形式保存在這些巖石之中呢？所以我們到火星上尋找生命，抱著三個目的。

　　1957年美國的海盜號太空飛行器發回到地球的信息時，火星上沒有生命，沒有液態水的存在，它是一個荒蕪乾渴的紅色的星球。但是人類並沒有氣餒，20世紀90年代，美國宇航局加大了對火星的探測力度，通過火星探測者號、火星拓荒者號太空飛行器和哈博望遠鏡得到的圖片，和其他的有關天體物理的信息資料顯示，火星上過去很可能有過液態水的存在。一些航天資料顯示，火星上有類似於像我們發生大洪水山前的衝積扇的構造，還有水、河道、像地球上乾涸的河床的河道，還有水侵蝕巖石的痕跡。另外還有非常特別的一點，在火星的兩極，發現了類似於地球上凍土解凍的情況，這是我們的航天資料。

　　但是我們如果有儀器，帶上儀器帶上人，在火星上去進行探索，或者獲得一塊石頭，進行分析一下，這些事情不是一目了然了嗎？所以在1999年初，美國呢，發射了一個火星極地著陸器，它帶著了精密的分析儀器，準備在火星的極地進行仔細地研究。但是非常不幸，在1999年底，本指望這些儀器能夠得到有關火星上是否有水的直接的信息的話，但就在進入火星的大氣層中，跟地球上失去了聯繫。

　　那麼我們對火星的研究，那就束手無策了嗎？現在至少在現階段並不是，我們有來自火星上的隕石，非常幸運，在1984年，人們在南極的冰蓋上面，發現了一顆隕石，這個隕石拿回來以後呢，對它進行它的元素和做氣體化學分析，發現這個隕石呢，它的氣體它的同位素，跟火星上非常類似。所以他們認為這個隕石是來自火星，這個隕石是在一萬年前，掉在冰蓋上，南極的冰蓋上。

　　通過這個隕石的放射性同位素年齡測定呢，這個隕石40億年，距現在有40億年左右，正好跟地球上生命起源的年齡是一樣的。那麼幾十年來，科學家通過了大量研究這個隕石，一些研究者認為，這個隕石上含有了生命的跡象，有哪幾個方面的證據呢？有三個，第一個這個隕石裡面含有數種沉積礦物，因為沉積礦物它是有水的情況下形成的，所以科學家從中推斷，火星上可能有水，特別這些礦物裡面有一種是磁鐵礦物。他認為這種磁鐵礦，它只能由生命的形式存在，這是第一個證據。第二個，在這個隕石的表面通過化學分析，獲得了多種多環的芳香烴，他認為這種多環的芳香烴的話，與生命的形式有關。第三個它是通過掃描電鏡仔細觀察，發現了形態非常類似細菌的生物化石。這化石並不是很大，只有幾百個納米，因此，在1996年，美國宇航局向全世界宣布，在40億年前火星上曾經有過生命，當然這是一家之言。這顆隕石裡面，這個有關生命存在的信息是不是真的呢？當然有很多學者對這些證據提出了置疑。第一個就拿磁鐵礦來說，你認為只能由生命生存，我同意，你認為這個沉積礦物它也是由生命生存，我也同意。它是生命有水的形式下才能沉積，我也同意。但是你要知道這個隕石是在南極的冰蓋上找到的，那冰全是水，你在隕石撞擊冰蓋的時候，可能有很多的水溶化了，隕石撞擊這個地球的時候，它可能形成很多裂隙，如果有液態水，溶化的水，從這個裂隙進去的話，那不也可能形成一個自身的沉積礦物嗎？另外你認為這個磁鐵礦，你也可能，有人認為磁鐵礦的話，也並不是說是生命特有的，在其他物質條件下也可以形成，所以第一條證據的話，就有很多科學家認為它佔不住。第二就是多環芳香烴的問題，同樣你看像南極冰蓋，你是零下40度，或者50度也好，也有大量的菌藻的生存，它是不是汙染的呢？現在的汙染，也許是一萬年以前汙染的呢。所以這條證據的話，你也不能說是一個非常可靠的證據，百分之百的證據。第三個證據，特別是第三個證據它更加靠不住，就是把隕石把它劈開，你看見這些所謂的細菌的化石，這些化石，第一個它太小，它的直徑的話只有幾十個納米，我們知道，你像一個鐵的原子核的話，它可能就有0.6個納米，所以你這個，所謂生物化石它的直徑的話，它可能就是幾百個，甚至由上千個原子核組成。所以這基本的話，在現在我們理解的這個具有細胞膜包裹的原始細胞最小形態是不可想像的。所以這個有關隕石上生命的存在，或者火星上生命的存在，還需要繼續的研究。

　　我們所觀察的第三個天體，就是木星的衛星，特別是第二個衛星，叫木衛二，它的大小跟地球直徑非常類似，在1997年美國的伽利略號太空飛行器對木衛二進行了觀察，他們發現在木衛二表面的話，有大量的裂痕存在，並且是多起的裂痕，通過天體物理學的方法研究，這個星球其實全是由水組成的，這個水是固態的冰，變成了固態的冰，我們從這些很多很多的裂隙可以看起來，多起裂痕看起來，這個星球也許在過去或者某個時候，某幾個時候，這個水曾經溶化過。也就是說，它曾經有液態水的存在，有液態水存在，它是不是也有生命的存在呢？但是這個還是一個未知數，我們需要更進一步的研究。總之，隨著航天科技和其他相關技術的進一步發展，地外生命的探索，為我們研究生命的起源開闢了一個新的途徑。

　　但無論怎麼樣生命起源的過程的話，這三個過程是跑不了：第一個是從無機物到有機小分子，這種過程，比如說你一氧化碳、二氧化碳、水、氫氣、氨氣、甲烷，這些東西你合成有機小分子，像胺基酸、嘌呤、啶、核苷酸、高能化合物、肪酸、有卟呤等這些東西，這個過程是跑不掉的，因為地球生命的起源的話，你從無機界到有機界，所以這個過程。一個過程是不管在什麼地方，在海底也好，在熱泉裡面，在火星上或者在木衛二，都跑不了這個過程，所以研究生命起源的過程的話，是第一個。

　　第二個呢，它是有機小分子到有機大分子這個形式，就是剛才說的胺基酸嘌呤嘧啶這個東西，有機大分子像蛋白質多糖，核酸這個過程，因為蛋白質是組成生物體的主要的物質，還有多糖、糖類、都是組成很多細胞的這個骨架，細胞壁的主要成分，還有核酸、這是遺傳物質，所以這個過程的話，也是跑不掉的。

　　第三個這些生物的大分子，演化到原始單細胞的生命，這也是跑不掉的。一個原始的單細胞，外面有一個膜包裹，裡面有遺傳物質，要進行新陳代謝的交換。所以生命起源的過程其實可以簡單地分成這三個過程：對這三個過程我們現在做到哪一步呢？我們還有什麼沒解決的呢？第一個我們看看從無機物到有機小分子這個過程，其實這個過程的話，在熱泉中，在深海的海底「黑煙囪」中，還是在實驗室中，我們都能夠合成這個米勒的實驗就是一個最經典的實驗，它就是把無機物合成了有機小分子。

　　第二個過程，我們再看看，第二個過程是有機小分子，到有機大分子這個過程，這個過程的話，其實在熱泉，像海底熱泉口，還有陸地上，像黃石公園，我們國家雲南的熱泉都有這種過程，因為這個溫度很高，它有機物在裡面的話它可以進行熱聚合脫水反應，能形成蛋白質，我們在實驗室裡面，這個過程也是可以重複的，所以生命起源的第二個過程也不是難的事情。

　　最難的是生命起源的第三個過程，就是生物大分子到原始單細胞這個過程，可以說這個過程是迄今為止科學家們研究上遇到最大的難題。也是無機生命到生命，無機化合物到有機生命不可跨越的一個鴻溝，這個過程包括哪幾部分呢？換句話說，我們要研究生物大分子，到原始單細胞生命，要從幾個部分來入手呢？第一個我們要研究自我遺傳系統，一個遺傳系統，就是能自我複製的生物大分子這個系統的建立，DNA、RNA這種系統的建立。它怎麼建立的？它怎麼合成的？它們怎麼有遺傳的功能？第二個，蛋白質的合成，它要納入到自我複製系統的控制，這是什麼意思呢？就是它新陳代謝，它是能量和物質在細胞內的交換，接受太陽光、接受化學能，產生有機物，再用這有機物分解而產生能量，這個能量像一個馬達一樣，來運轉這個細胞，是這個過程。這個過程也是非常難的一個過程，第三個過程，生物膜系統的形成，也就是說比如說像細胞壁、細胞膜，生物膜的系統，為什麼重要呢？因為我們知道無機界是沒有隔離的，沒有這種隔離，只有在生物裡面它有一個膜跟外界隔離，同時這個膜也不是絕對隔離，而是跟外面進行物質的交換。它有一些小的空隙，所以這個生物膜系統也是一個非常精密的生物機構，所以在生命起源之中這三個階段或者三個步驟缺一不可，也是非常難的三個步驟。

　　迄今為止，我們把生命起源可以描述成這樣子的：在40億年前的地球上，由無機分子合成的有機小分子，它聚集在熱泉口，或者火山口附近的熱水中，通過聚合反應，形成了生物的大分子，這些大分子進行自我複製，自我選擇，進而通過分子的自我組織，並自我複製和變異，從而形成核酸和活性蛋白質，同時分隔結構同步產生，最後在基因的控制下的代謝反應，為基因的複製和蛋白質的合成提供能量，這樣一個由生物膜包裹著的具有能自我複製的原始細胞，就在地球上產生了。這個原始細胞可能是異養的，或者是化學自養的，它可能類似於現代生物在熱泉附近的嗜熱古細菌，這個描述短短幾百字，就把生命起源的過程描述過來了。但它有四個無法逾越的鴻溝，一個是自我選擇，因為你組成生物大分子或者RNA，DNA，它這些分子都是非常有限的幾種分子。在無機條件下，或者在閃電情況下、或者在熱水中，它形成很多這樣的分子，這些分子怎麼能自我選擇，能合成DNA，RNA，能把其他的大分子拋棄掉，這個過程的話，我們並不知道它，為什麼這樣子？第二個是自我複製，DNA，RNA它自己能夠複製，能夠為下一代遺傳下去，這個過程我們也並不知道。第三個是分隔結構，就是細胞膜，比如細胞膜、或者細胞內部的膜結構，這個過程我們也不是很清楚，它怎麼形成的？像磷脂、精細的生物結構怎麼形成的，我們也並不是很清楚。另外是一個新陳代謝的問題，你怎麼先是吸收外面的能量，這個過程我們並沒有解決，但不管怎麼樣這種熱泉中生命起源假說的話，它確實有很多有利證據的支持，特別是近年來，它取得了一系列最重要的進展。

　　我們知道，熱泉中含有大量的一氧化碳、硫化氫和硫化金屬礦物，特別是黃鐵礦物和硫，一方面硫化鐵和硫，有新陳代謝的出現。硫化鐵是一種非常重要的催化劑，很多化學反應在它的表面或者說在它的晶體骨架裡，進行得非常非常的順利，一些重要化合物已在在熱泉中被發現。例如一種活性物質，像硫化脂就發現在熱泉之中，它與一種非常重要的化合物，一些複合物非常類似，這種化合物提供了能量新陳代謝的一種途徑。

　　所以說這個新陳代謝的途徑的話，可能跟熱泉中的黃鐵礦和硫，以及它們的聚合物有一定的關係。另一方面，遺傳物質核糖核酸，RNA的出現的話，與硫化脂和硫的化學過程有著非常密切的關係。而脫氧核糖核酸，DNA它還可以直接用RNA脫氧演變而來。還有另一個的話，像黃鐵礦的聚合物，就是這個熱泉口中的這個黃鐵礦的聚合物的話。其實，存在於很多重要的生化酶的中心，那些生化酶的話，可能就產生於含有大量的硫熱泉之中。由此看來，地球上的生命也許就產生在距今38億年到40億年間這些充滿硫磺味的熱水池或者軟泥之中。但是我們應該清醒的明白，我們距離揭開生命起源這一亙古之謎，還有一段遙遠的科學歷程。從無機物到有機物，到有機化合物到有機生命體的演化，同時還具有很多的偶然性，並不是有這種環境，有這種形成條件，它就能產生生命。有人曾經比喻說，這些無機物好像一個垃圾堆裡面什麼都有，塑料、塑料瓶子、鐵，廢棄金屬、油，而生命，一個單細胞，就像一輛精美的奔馳車，在一陣颱風過後，這些垃圾組裝成了一個奔馳車。因此我們可以想像，這個生命起源的過程是非常非常地艱難。因此，也許我們在這個藍色的星球，是生命的惟一的樂園，因此請保護我們的地球，珍惜地球上的生命，我們不能奢望地球上第二次的生命起源，謝謝大家。