生命的“化學起源說”是怎么證實的？

時至今日，在關于生命起源的問題上，研究取得的最重大的進展，就是用實驗支持、證實了生命的“化學起源說”。

1953年，美國芝加哥大學年輕的畢業(yè)生米勒，在龍瑞教授指導下，設計和研制出一個模擬原始地球情況的實驗裝置。他把甲烷、氨、水蒸氣、氫氣的混合體裝在這個封閉的裝置內，經過連續(xù)一周的火花放電，得到11種氨基酸和其他有機物，即合成了生物小分子。

生物小分子一般是指分子量在1000以下的氨基酸、脂肪、單糖等。這個實驗是生命起源研究史上一個關鍵性實驗。正是這個實驗，提供了幾十億年前，原始地球上合成有機物的生動圖景。關于生命的“化學起源說”，是在100多年前恩格斯提出來的。他總結當時自然科學的成就，提出了三個極為重要的論點：

①生命起源是一個十分漫長的過程，地球上的生命不可能從非生命物質中突然產生。

②生命的起源必然是經過化學途徑實現(xiàn)的。

③生命是蛋白體的存在方式。如果有一天用化學方法制造蛋白體成功了，那么它們一定會顯示生命現(xiàn)象，進行新陳代謝，雖然可能是很微弱的和短暫的。

“化學起源說”是對當時人類認識生命起源的科學總結，米勒的實驗證實了它的基本思想，也深化了它的基本思想。

米勒和奧吉爾在《地球上生命的起源》一書中，以實驗為依據(jù)，明確地指出生命是在地球上發(fā)生的，所有生命都具有共同的基本成分和性質，都有共同的生物合成途徑。

米勒的發(fā)現(xiàn)打開了生命之謎的大門，成為20世紀最重大的發(fā)現(xiàn)之一。

在米勒之后的1959年，德國兩位科學家也做了類似的實驗，所不同的是，他們是用紫外線來模擬地球誕生之初的太陽輻射，結果也得到了氨基酸。這個實驗又證明，只要有能量輻射，就能使宇宙中的一些構成有機分子的原子靠攏，并合成氨基酸。

在米勒實驗的啟發(fā)下，到1970年為止，世界各國已先后在實驗室人工合成了21種氨基酸。

實驗的成功，又促使科學家進一步思考：能否人工合成比氨基酸更高級的生命物質?

1961年，美國生化學家奧羅捷足先登，用無機物首次合成了嘌呤和核糖，把生命物質的合成向前推進了一大步；中國科學家后來居上，在人工合成生命物質方面，從1961年開始走在世界前列。這一年，中國科學家開始了那時惟一知道其結構的蛋白質——牛胰島素的人工合成。經過4年探索，1965年合成了牛胰島素，也就是人工合成了一種含有51種氨基酸的、具有生物學活性的蛋白質。1981年，中國科學家又取得震驚世界的重大研究成果，即人工合成酵母丙氨酸轉移核糖核酸。這是世界上最早人工合成與天然分子相同的核糖核酸。將這種核糖核酸摻到蛋白質中，它立即顯示出生物活性，進一步證實了生命起源于地球的化學演化過程。

人類認識到并證實地球上的生命來源于無機界，無機物完全可以通過化學演化，演化出有機物來。然而，這個認識并不是輕而易舉和一帆風順得來的，它經歷了非常漫長的探索過程，也走過非常曲折的道路。

恩格斯對生命起源的探索提出了什么預言？

“自生論”和“宇宙胚種論”被否定以后，生命起源的探索在風沙彌漫的道路上迷失了方向。許多人非常失望地放棄了進一步的探索，因為他們擔心，即使耗盡畢生精力，恐怕也找不到任何結果。這使宗教的信徒們欣喜若狂。他們說，這一切都有力地證明了，生命只能是上帝創(chuàng)造的。

在這迷霧重重的時候，偉大的無產階級革命導師恩格斯以他敏銳的洞察力、科學的思辯和正確的唯物主義世界觀做基礎，為生命起源的探索指出了前進的方向。他預言說：“生命是整個自然界的結果?！薄吧鹪幢厝皇峭ㄟ^化學的途徑實現(xiàn)的?！?/p>

恩格斯關于生命起源的偉大預見不是憑空產生的，而是扎根在堅實的科學基礎之上。因為當時自然科學的發(fā)展已經證明，自然界的一切物質都處在永恒的發(fā)展過程之中，沒有“從來如此”和“一成不變”的東西。已使當時大多數(shù)科學家所信服的康德和拉普拉斯的星云說指出，地球，甚至太陽都是逐漸生成的。稍后不久震驚科學界的細胞學說和達爾文的進化論又告訴人們，形形色色的生物，包括人類在內，都是從單細胞生物逐漸進化來的。與恩格斯同時代的一些科學家也提出過一些關于生命起源問題的深刻見解。恩格斯正是從這些科學新發(fā)現(xiàn)和新見解中獲取了豐富的思想營養(yǎng)，經過提煉和升華，形成了自己精辟獨到的預見。

恩格斯的偉大預見像明燈照亮了生命起源的探索之路。這個預見被大約100年后的科學實驗所證實。

恩格斯在1878年發(fā)表的《反杜林論》中鮮明地提出了自己的觀點。但他于1895年逝世，沒有來得及看到自己的預言被證實。而現(xiàn)代科學已完全證實了恩格斯的偉大預見，人們清楚地認識到生命既不能從無生命的物質中突然發(fā)生，也不是只能從有生命的物質中原樣照搬；既不是從地球以外的宇宙中飛來的，也不是地球一出現(xiàn)時就存在的。實際上，生命是在地球上，通過自然界物質的運動變化，從簡單的無機物，逐步形成復雜的有機物；又從復雜的有機物中，逐漸出現(xiàn)了能與外界進行物質和能量交換的“活”的物質，這就是最初的生命。

米勒實驗的科學意義

米勒模擬實驗（Miller–Urey experiment）一種模擬在原始地球還原性大氣中進行雷鳴閃電能產生有機物（特別是氨基酸），以論證生命起源的化學進化過程的實驗。1953年由美國芝加哥大學研究生米勒（S.L.Miller）在其導師尤利（H.C.Urey）指導下完成。

此實驗共生成20種有機物。其中11種氨基酸中有4種（即甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸）是生物的蛋白質所含有的。以后，米勒認為，設想原始地球還原性大氣的成分是CH4、N2、微量的NH3和H2O的混合氣體更為合理，因為NH3不可能在大氣中大量存在，它會溶于海水中。他和他的合作者于1972年在上述混合氣體中進行火花放電，結果得到35種有機物，其中有10種組成蛋白質的氨基酸，即甘氨酸（440微克分子，以下均同此單位）、丙氨酸（790）、纈氨酸（19.5）、亮氨酸（11.3）、異亮氨酸（4.8）、脯氨酸（1.5）、天冬氨酸（34）、谷氨酸（7.7）、絲氨酸（5.0）和蘇氨酸（～0.8）。若在分析之前進行水解，還可生成天冬酰胺和谷氨酰胺。若增加H2S，則可生成甲硫氨酸。在CH4、NH3、H2O和H2S混合氣體中進行光解作用，可以找到半胱氨酸。對CH4及其它碳氫化合物在高溫下進行熱解，可以得到苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。到目前為止，用米勒模擬實驗和其它類似實驗，已能合成出20種天然氨基酸中的17種；其余三種（賴氨酸、精氨酸和組氨酸）相信在改進技術之后，不久亦能合成。

由此實驗可以證明：由無機物合成小分子有機物是完全有可能的。

米勒實驗的科學意義：米勒首次在實驗室內模擬原始地球還原性大氣中的雷鳴閃電，結果從無機物合成出有機物，特別是多種組成蛋白質的氨基酸，這是生命起源研究的一次重大突破?！∶桌諏嶒炞C明了生命可單靠自然而產生, 不是“超自然的神”所創(chuàng)造。米勒的實驗是智慧設計的證明, 非像大自然的生命零件盲目地‘自行組裝’成生命?！?/strong>

化學對我們的作用