化學進化的基本過程
孕育生命的原始地球 初生地球的地殼薄弱,地球內的溫度很高,火山活動頻繁,從火山噴出的許多氣體構成了原始大氣。一股認為原始大氣包括CH4、NH3、H2、HCN,H2S、C0、C02和水蒸汽等,是無游離氧的還原性大氣。其主要根據是:①射電望遠鏡無線電波譜分析表明,現在離太陽較遠、變化較小的行星如木星、土星等的大氣,都是由H2、He、CH4、NH3等組成的還原性大氣;②遠古沉積岩所含的鐵是氧化程度較低的磁鐵礦(Fe3O4),而以後生成的“紅層”所含的鐵則是氧化程度較高的赤鐵礦(Fe2O3),這反映了原始大氣從還原性向氧化性的過渡現在地球的氧化性大氣是藍藻和植物出現後,通過長期的光合作用逐步形成的。
由於原始大氣中無游離氧亦未形成具氧層以阻擋、吸收太陽輻射的大部分紫外線,所以紫外線能全部射到地球表面,成為合成有機物的能源。此外,天空放電、火山爆發所放出的能、地球深處的放射線和宇宙空間的宇宙線以及隕星穿過大氣層時所引起的衝擊波等,也都有助於有機物的合成。在上述各種能源中雷鳴閃電似乎更重要,因為它所提供的能量較大,又在靠近海洋表面處釋放,那裡合成的產物很容易溶於水中。
合成
生命分子的合成。
生物小分子的合成,如 胺基酸、核苷酸以及脂肪酸等的合成。1952年美國芝加哥大學研究生S.L.米勒,在其導師H.C.尤里指導下,進行了模擬原始大氣中雷鳴閃電的實驗,共得到了20種有機化合物,其中11種胺基酸中有4種(甘氨酸、丙氨酸、天門冬氨酸和谷氨酸)是生物的蛋白質所含有的。以後其他學者又進行了大量的模擬實驗,或改用緊外線、b射線、高溫、強的陽光等作能源,或改換了還原性混合氣體的個別成分(如以H2S代替H2O、以HCN代替CH4和H2、或增加CO2、CO等),結果都能產生胺基酸;而用氧化性混合氣體代替還原性混合氣體進行實驗,則不能生成胺基酸。現在組成天然蛋白質的20種胺基酸,除了精氨酸、賴氨酸和組氨酸以外,其餘的都可用模擬實驗的方法產生。組成核酸的生物小分子多數亦能通過模擬實驗形成;如有人用紫外線或g射線照射稀釋的甲醛(HCHO)溶液獲得了核糖和脫氧核糖;用紫外線照射HCN獲得了腺嘌吟和鳥嘌吟;用丙炔腈(N≡C-C≡CH)、KCN和H2O在100℃下加熱一天得到了胞嘧啶;將NH3、CH4、H2O和蘋果酸與聚磷酸加熱至100~140℃獲得尿嘧啶;將腺嘌呤及核糖的稀溶掖與磷酸或乙基偏磷酸鹽(ethylmetaphosphate)放在一起,用紫外線照射,可生成腺苷;將腺苷、乙基偏磷酸鹽封入石英玻璃管中用紫外線照射,可產生出腺苷酸(AMP)等。此外脂肪酸也可通過用高能電子照射碳氫化合物和二氧化碳而獲得。
宇宙
化學進化顯然不限於 原始地球,在 宇宙和其他 天體上也會發生。 星際分子和 隕石中有機物的發現證實了這一點。據L.E.斯奈德報導,到1978年為止己發現星際分子37種,其中80%是有機化合物。星際分子中有大量的 甲醛和 氰化氫,與米勒放電實驗中最初的中間產物相同,當它們與氨反應再經水解就能生成胺基酸。1969年9月墜落在 澳大利亞東南部默奇森鎮的隕石,經分析發現含有多種胺基酸,其種類與含量同米勒放電實驗生成的相當一致。這就表明,原始大氣由無機物生成生物小分子不但是可能的,而且這種過程在宇宙間仍在發生。
相關論點
“化學進化”論者,看看“化學進化”論的主要觀點是什麼?以下是化學進化論的觀點:
論點一:生物有生命是因為生物記憶體在“生命分子”。
在幾億萬個可能的有機分子中,生命均基於含有10-100個原子不等的胺基酸或核苷酸的分子。既然生命是這些“生命分子”做成的(如同可燃物質是有燃素組成的)那么,最初的生命也應該是用這些分子產生。
論點二:“生命分子”容易製造。
早期地球上存在各種類型的能源,如火山、地熱、陽光、特別是閃電和紫外線等。這些能源作用於原始大氣,大氣就出現生命。通過米勒等人的試驗已經證明在模擬原始地球的條件下,可以製造出胺基酸、腺嘌呤(核苷酸的一種重要組成成分)。
論點三:地球的歷史有45億年,有足夠的時間去進行各種化學反應。
論點四:海洋“原初湯”理論。
在缺氧狀態下,海洋會將“生命分子”匯集起來,就象一個盛滿營養湯的巨大的碗,“生命分子”不斷結合、破裂,有的分子結合了,凝結成大分子,大分子……在黏土、沙石的作用下經過漫長的歲月……終於變成細胞,並且具有了生命基本特徵:DNA複製、新陳代謝。也許有一個細胞出現,終於爬上了達爾文描述的進化的階梯,無生命的大氣終於變成細胞,它學會繁衍,並將其特性傳給後代……