生命是怎样形成的之二——可以自我复制的大分子

生命是怎样形成的之二——可以自我复制的大分子

　　
　　 上次我们谈到了，蛋白质，核酸这样的一些大分子有机物是怎样形成的。尽管米勒的实验已经告诉了我们，持续的闪电和原始大气的成分能够产生大量的氨基酸之类的物质，而且在本世纪六十年代，中科院邹承鲁院士这样一群牛人在世界上率先合成了蛋白质（其实也就是两段几十个氨基酸的多肽而以），但是进一步的能够“自我复制”的生命物质的合成却要比这个要复杂得多。
　　
　　 就好像一只活崩乱条的小猪是生命，但是一碗冒着热气的猪蹄膀（如果不考虑里面的微生物的话）却不能说是生命一样。大量的氨基酸，核酸，或者还有其它的一些有机物不断的在原始大气的闪电中产生，在好几亿年以来，不断的被雨水冲刷到了原始的海洋当中，最后的结果，当然就是当时的原始的海洋就成为了这样一些富含营养物质的“原始汤”。这锅原始汤当然不能算是生命。但是生命就是孕育在这样的一锅汤中。
　　
　　 让我们先来欣赏一下这样的一个非常洪大的场面吧，好几亿年的时间，氨基酸，核酸，各种脂类，多糖，不断的在原始海洋里面富集，如果今天，我们在户外，把和原始海洋成分相同一锅汤放在露天下，不出三天，各种细菌（需氧的和厌氧的）将会在里面繁殖，我们能够看到各种在显微镜下异常美丽的真菌在里面生长，最后，带有苞子的菌丝讲会形成一层能够被我们肉眼看见的毛绒绒的东西………，可是在四十多亿年以前，这些是事情根本都不会发生，因为当时根本就没有生物！
　　 就这样，原始海洋里面的营养越来越丰富，某些机会可以让这些大分子物质聚集起来，比如说，在海岸或者一个水坑的边上，当某些地质变化让一下块水塘在原始的阳光下逐渐干涸的时候，再加上太阳的紫外线之类的能量的进一步影响后，它们结合成大一些的分子。今天，我们几乎不能在实验室之外关察到这样的现象了，这些大分子会讯速的被细菌分解，可是，当时，这样的一些大分子团快聚集在一起，可以平安的在原始汤中飘浮很久很久…………。因为，在那个非常的年代里，细菌的爷爷的爷爷的爷爷的爷爷…………都还没有呢。可是，这样一些聚集在一起的大分子依然不是生命……，最多和熟蹄膀一样，是一块“死”肉而以（当然，体积没有蹄膀那么大，也许只能在显微镜下看到）
　　
　　 终于，（音乐起）一个伟大的时刻产生了，一个非凡的分子偶然形成了，中国人民站起来了，关天网友的砖头拍过来了…………。一个能够复制自己的分子产生了（呵呵如果看过我写的前面一篇文章的人估记就能知道，现在认为这个分子很可能就是在四膜虫中发现的那种RNA分子，或者是其它的，反正当时我也不在场^_^）它并不见得是那些分子当中最大的或最复杂的。但它具有一种特殊的性质--能够复制自己的拷贝。看起来这种偶然性非常之小。的确是这样。发生这种偶然情况的可能性是微乎其微的。在一个人的一生中，实际上可以把
　　这种千年难得一遇的情况视为不可能。这就是为什么我可以断定你买的福利彩票（特别是西安发行的福利彩票）永远不会中头奖的道理（我没有讽刺的意思^_^）。但是我们人类在估计什么是可能或不可能发生的时候，我们不习惯于将其放在几亿年这样长久的时间内去考虑。如果你在一亿年中每星期都购买两次彩票，你平均就会中2240次左右的彩票，而且，在巨大的原始海洋中，不断的有各种大分子物质产生，而基本的氨基酸也就那么二十多种（可能还要加上一些后来不适应被淘汰的分子，或者一些右旋的分子），从概率上来说，产生这种现象并不会让人觉得特别奇怪。某些基督教徒总是喜欢拿这个东西说事，并且总是举出一些象血红蛋白这样的在后来进化过程中形成的更加复杂的分子来说明这种聚合多么的不可能，但是问题是，对于四十几亿年前的原始海洋来说，要血红蛋白来干什么呢？就算是形成了血红蛋白，它的最后下场也一定是在紫外线的照射中分解了。
　　
　　 事实上，一个能复制自己拷贝的分子并不象我们原来所想象那样难得，这种情况只要发生一次就够了。我们可以把复制基因当作模型或样板。我们可以把它想象为由一条复杂的链所构成的大分子，链本身是由各种类型的起构件作用的分子所组成。在复制基因周围的汤里，这种小小的构件多的是。现在让我们假定每一块构件都具有吸引其同类的亲和力。来自汤里的这种构件一接触到它对之有亲和力的复制基因的另一部分，它往往就附着在那儿不动。按照这个方式附着在一起的构件会自动地仿照复制基因本身的序列排列起来。这时我们就不难设想，这些构件逐个地连接起来，形成一条稳定的链和原来复制基因的形成过程一模一样。这个一层一层地逐步堆叠起来的过程可以继续下去。结晶体就是这样形成的。物理学家薛定鄂，就是那个用一个中学生看不懂的偏微分方程来说明量子运动的不确定性（但是我总是觉得关天这个地方，喜欢提到量子不确定性原理的人数学水平多半在高中一年级以下）的那个人，曾经写了一本叫《生命是什么》的书，专门用他的物理知识来讨论这个问题。
　　
　　 突然间，一种新的“稳定性“产生了。在以前，原始汤里很可能并不存在非常大量的某种特殊类型的复杂分子，只要凑活着能够形成一个稳定一点的大分子，这个分子就能够形成并且存在很长时间。可是当第一个能够自己复制的大分子一旦诞生了之后，它必然会迅速地在海洋里到处扩散它的拷贝，直至较小的构件分子日渐稀少，而其他较大的分子也越来越难得有机会形成。
　　
　　 这样我们到达了一个具有全都一样的复制品的大种群的阶段。现在，我们必须指出，任何复制过程都具有一个重要的特性：它不可能是完美无缺的。它准会发生差错。我倒希望我这篇文章没有任何错误，可是如果你细看一下，你可能会发现一两个差错。这些差错也许不至于严重地歪曲书中句子的含义，因为它们只不过是“第一代“的错误。顺便讽刺一下某些认为《圣经》字字珠玑，修改不得的人，其实在印刷术尚未问世之前，那时候如福音之类的各种书籍都是手抄的。以抄写书籍为业的人无论怎样小心谨慎，他们不可避免地要发生一些差错，何况有些抄写员还会心血来潮，有意“改进“一下原文。如果所有的抄写员都以同一本原著为蓝本，那么原意还不至于受到太大的歪曲。可是，如果手本所依据的也是手抄本，而后者也是抄自其他手抄本的话，那么谬种就开始流传、积累，其性质也更趋严重。我们往往认为抄写错误是桩坏事情，而且我们也难以想象，在人们抄写的文件中能有什么样的错误可以认为是胜于原文的。当犹太圣典的编纂人把希伯来文的“年轻妇女“误译成希腊文的“处女“时，我想我们至少可以说他们的误译发生了意想不到的后果。因为圣典中的预言变成“看哪！一个处女将要受孕并且要养一个儿子……“。呵呵，不知道这算不算一种冒犯，不管怎样，我们将要看到，生物学的复制基因在其复制过程中所造成的错误确实能产生改良的效果的。对生命进化的进程来说，产生一些差错是必不可少的。原始的复制基因在复制拷贝时其精确程度如何，我们不得而知。
　　
　　今天，它们的后代DNA分子和人类所拥有的最精密的复印术相比却是准确得惊人。然而，差错最终使进化成为可能。原始的复制基因大概产生过多得多的差错。不管怎样，它们出过差错是肯定无疑的，而且这些差错是积累性的。
　　　　随着复制错误的产生和扩散，原始汤中充满了由好几个品种的复制分子组成的种群，而不是清一色的全都一样的复制品，但都是同一个祖先的“后裔“。它们当中会不会有些品种比其他品种拥有更多的成员？几乎可以肯定他说：是的。某些品种由于内在的因素会比其他品种来得稳定。某些分子一旦形成后就安于现状，不象其他分子那样易于分裂。在汤里，这种类型的分子将会相对地多起来，这不仅仅“长寿“的直接逻辑后果，而且是因为它们有充裕的时间去复制自己的拷贝。因此，长寿的复制基因往往会兴旺起来。假定其他条件不变的话，那就会在分子的种群中出现一个朝着寿命变得更长的“进化趋向“。