禁地——人工合成生命:複製生命需要什麼條件?

2020-12-06 樹上長的宇宙果

138億年前,一個炙熱且緊密的奇點恰好發生了一場爆炸,就這樣誕生了眾多星雲;46億年前,一顆剛聚集在一起的大石頭,恰好環繞在一顆名為太陽的第三個衛星軌道上;幾百萬年前,一批直立行走的動物恰好佔據了全世界的領地。如果不是那場爆炸,那塊被我們稱為地球的大石頭,生命恐怕還沒這麼容易誕生出來。

生命的共通性

我們可以得出一個明確的結論,生命的誕生是一個很不容易的過程。它不僅需要誕生前十足的幸運,還需要努力去獲取生存所必須的能量,甚至還要自我繁殖以維持生命的延續。之所以我們說是所有的生命而不是單指人類,是因為根據科學家研究,全世界生命可能有著共同的祖先。

聽起來挺讓人吃驚,這樣看來,從結構簡單的細菌到龐大的恐龍,它們在分子級上的特徵都是相同的。經過細緻的研究,我們可以看到核蛋白RNA中的個別基因是所有生命共同享有的。雖然它們的構成方式也更加複雜,但在深層次上,正是這些基因將整個生物世界聯繫在一起的。

人造生命的幻想

既然生命的誕生這麼複雜,當今的科學家為什麼又突然想開始探索人工合成生命這一原本的「禁地」呢?

科學發展到現在這個地步,生物學的微觀研究和物理學的量子研究其實是平行發展的。1953年,當克裡克發現了著名的雙螺旋結構後,生物和物理的微觀世界開始出現兩條岔口。也正是這個時期後,人類開始了人造生命的幻想。

最早的嘗試

那時的科學家認為,既然原始大氣能夠化作生命的暖床,那就做一個類似的環境好了。據推測,原始大氣中富含大量的氨氣和甲烷,就像是現在木星的大氣層,於是人們就在實驗中模擬這種大氣,同時還模擬了原始的閃電。

在這種條件下,我們即便用膝蓋思考都不可能認為它們會成功。閃電確實是點睛的一筆,但這樣的方式就好像把雞蛋扔到熱水裡,卻幻想能孵出小雞來。

合成生命的條件

實驗環境必須和地球的原始環境類似。

從現在的科學角度看,那時嘗試的第一步並沒錯。但現在更能確定的是,原始大氣中有兩種碳氧化氣體的重要性被低估了,分別是一氧化碳和二氧化碳。同時包括原始大氣中氰化物的存在,原始大氣對任何靠氧氣呼吸的生物來說都是一個致命的環境。所以我們才一直說原始大氣是生命的暖床,而並不是誕生的搖籃。

生物能量轉換的中介——磷酸。

磷酸在達爾文的演化概念中也有出場,它的作用在生物體內獨一無二,是生命的發動機。科學家從一塊距今38億年前的巖石中提取過這種物質,這說明生命誕生的時間比我們想像中的更要久遠一些。磷酸單獨存在時也有毒性,只有與碳元素結合在一起,其毒性才會消失。而且磷酸只在活的細胞中出現,可以說沒有磷酸,生命就不可能誕生。

想要人工合成生命,以上兩點也只是基礎中的基礎,更多的細節我們還無從得知。我們甚至還不清楚生命是怎麼從這些毒性物質中走出來的,在科學水平還不夠的時代,人類還是不要輕易走進這塊禁地為好。

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