我为儿孙讲科学生命科学（二）

绣夫+丙舍

生命的起源

我们所居住的地球已经存在了大约46亿年。在地球形成的早期，它非常热，也非常危险，常常受到流星撞击和火山爆发的侵袭，不可能诞生生命。然而，随着地球逐渐变冷，它的表面也变得比较平静了。从地下持续喷发的水蒸气形成了云朵，云又变成雨滴落下来。在地球上的水中，生命迹象从大约35亿年前开始显现。有些人相信生命是被专门创造出来的，但大多数科学家认为，生命来自于随机发生的一系列化学反应。经过几百万年的进程，这些化学反应逐渐把简单的化学物质塑造成为生命体。

让我们想象一下：当时年青的地球被湖海所覆盖，湖海中含有一些简单的化学物质；由于太阳照射和闪电撞击所产生的能量会使这些化学物质互相反应；逐渐地，某些这样的化学反应会创造出一些能够复制它们自己的化学物质和一些能覆盖它们的膜状物，把它们与外界隔开。

1953年，两位美国化学家哈罗德·尤里和斯坦利·米勒试着证实这样的猜测。结果他们发现，确实能够从简单的物质中制造出复杂的物质。在他们的著名实验中，他们把早期地球的湖海和大气层中存在的简单化学物质，如水、甲烷、氨和氢气的混合物放置在一个密闭容器中。他们希望看到，当这些化学物质互相反应后会发生什么现象。这一实验持续进行了一周以后，他们发现，确实有一些新的复杂物质形成了，其中就有氨基酸。我们知道，氨基酸是与构成生命体组块的蛋白质紧密相连的。

人们一度认为，生命体可能从无生命的物质中突变形成。他们想，蛆虫不是从逐渐腐败的肉中滋生出来的吗？然而意大利科学家拉扎洛·斯巴兰扎尼（1729—1799年）和法国科学家路易斯·巴斯德（1822—1895年）所进行的实验表明，这种想法是错误的。生命体总是经由繁殖产生的。

如果生命在地球上由化学反应而产生，那么这一过程在地球之外也会发生。1996年，美国科学家宣布，他们在来自火星的陨石中发现了微生物化石。但不是所有科学家都确信这些东西是化石，而且他们也不能肯定，它们一定是在这些陨石到达地球前形成的。也有许多人认为，这些化石是由于化学过程蚀刻形成的，而不是什么生命的遗存。

生命的进化

那么，生命究竟是怎样产生的呢？也许你会想，我们如果能退回到几百万年前，看看当时的生命体，那该多好啊！那仅仅是一种幻想，无法实现。于是，科学家们到化石中去寻找这一答案，因为化石就是当生命体被泥浆或砂石突然埋葬后形成的。在这种情况下，动植物的柔软部分会腐烂掉，无迹可寻；但它们躯干的坚硬部分，比如，茎秆，骨头，牙齿和壳等会非常缓慢地转化为石头。遍布全世界的化石显现了生命体在几百万年中逐渐变化的情况。有些物种灭绝了；有些老的物种发展成为新的物种，这种变化过程就叫做进化。

由于一个很偶然的机会，人们从一块化石发现：今天非常大的一个种群—鸟类—是从另一个种群进化而来，这就是始祖鸟化石。它显示这种动物既有像爬行动物身上那样的鳞片和牙齿，也有鸟类的羽毛。藉由这个证据，生物学家几乎可以肯定，鸟类是从爬行动物进化而来。

生物的进化过程

为什么植物和动物会一代又一代地缓慢变化呢？两位英国生物学家达尔文（1809—1882年）和华莱士（1823—1913年）于1858年分别独立地得出了答案。他们知道，某个物种的成员们彼此之间会有轻微的区别，这种区别能够传递到下一代。他们还知道，所有生命体都必须为争夺食物等资源而展开竞争。达尔文和华莱士认识到，带着最有用的特点的新生一代会逐渐产生大多数后代。其结果是，物种将进化，或者变得更能适应其生存方式。这一过程就叫做自然选择，适者生存。1859年，达尔文把这一理论的概要写成一本畅销书：《物种起源》。

达尔文是怎样总结出进化论的理论呢？

经过一次几乎环绕地球的航行，1832年，达尔文乘船到达离开南美洲西海岸很遥远的加拉帕戈斯群岛。达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现了一些体型很小、羽色暗淡的雀鸟。开始时它们并没有引起达尔文的关注，后来他把采集的标本交给了著名的鸟类分类学家约翰·古德，请他分类。约翰·古德的结论是，这些小鸟是一些与现有的雀鸟不同的新物种，但它们在羽色、鸣叫、造巢等方面的行为极为相似，它们最大的不同之处是在喙形上。他按照喙形竟把这些小雀分成了13种。古德的研究结果让达尔文顿悟，认识到了这些小鸟之间的差异具有的重要意义。他把他的顿悟写成了一段话，发表在了《物种起源》的第二版里：“看了这些体型小而密切相关的鸟类在构造上的演进和多样性之后，人们确实会推想，后来由外边引进了一个物种，然后这个物种为了各种不同的目的，发生了变异。”

达尔文有丰富的博物学知识，并曾在南美大陆考察，他知道南美大陆只有一种小鸟属于这种雀形目。但是，他在加拉帕戈斯群岛的几个岛上却捉到了十几种这种雀形目的小鸟，而且每种之间都有差异。最初的雀鸟觅食种子，生活在南美大陆上，而它们的后代逐渐进化成具有不同的喙和不同的生活方式的物种。觅食种子的雀鸟通常有大的强大的喙，而以觅食昆虫的雀鸟却有细而尖的喙。他非常敏锐地意识到，南美大陆的雀形目小鸟在这里已经进化成十几种鸣雀，进而他推断出世界上所有的鸣雀都来自一个共同的祖先，因为它们非常相似。

达尔文按照这种推理方式，最终推论，地球上所有的生物都有一个共同的祖先。