生命的起源
在初期的地球上,最重要的是地球在缓慢的演化过程中,发展了某些机能,它既能保护自己不受太阳辐射的破坏,又能
利用太阳能维持生物的生命。在过去无数亿万年中,全部的太阳辐射能,通过毫无阻碍的空间,普遍地
照射在地球上,它的频率高达每秒1022周,其威力足以毁灭一切生命。但是这
个无生命的地球随着时间的推移逐渐地产生了防护和调节作用,创造了有助于有生命物质诞生的周围环境。前苏联物理学家弗拉基米尔·伊凡诺维奇·维尔纳德斯基对此称之为“生物圈”(包括人类在内的一切生物所赖以生存的地球表层
(包括大气圈、水圈和岩石圈)的生物学环境,称为生物圈。
生命最初的保护是依靠水的作用。由于熔融的地球的热量,使水在华氏212度时化为蒸汽,变成包围地球的、辐射线不易穿透的云层。在云层之下,地球的温度开始急速地下降,
虽然地球中心仍是熔融状态,但地壳表面逐渐冷却凝固、挤
压、褶皱和断裂,从而形成深谷和高峰。随着地球的继续冷却,云中的蒸汽变成水就开始降雨。大雨连续下了几千年。雨水填满了所有裂缝和鸿沟,淹没了洼地,而且也漫到山区,几乎覆盖了全部南半球。于是诞生了生命的起源地———海
洋。
深海海底生命的源泉是大约30亿年前,大雨停止后,地球进入了第二个发展阶段。由于水流冲击地球上不稳定的和有火山活动的地表,把岩石颗粒、碎块和含有化学溶解物质的“汤液”,夹带流入海
洋。在放电和太阳辐射作用下,这些化学物质开始构成复杂的分子。其中具有四价键的碳,特别能同其他元素结合而形成多种物质。现在约有2000种以上的有机化合物中都含有
碳(现在已知各种有机化合物约200万种。———译者注)。如果没有碳的存在,也就没有生命的诞生了。
近几十年来,科学家曾用射线辐射具有与海洋的原始“汤液”成分相似的混合物,由此产生了少量的在生命的基础
物质中也具有的有机分子。正如生命的起源至今还是个谜一样,生命如何向前发展的问题也还是个谜。不过有一点却可以肯定,如果地球上空最初没有出现一种屏蔽物的话,那么生命或许仍然停留在非常原始的阶段。最初是从地球上放出含
有氧和臭氧的保护性的大气层,介入水和太阳的致命辐射之间。在这层屏蔽物下面,一种新的生命演进过程,光合作用发生了。光合作用使有生命的细菌和藻类,利用太阳辐射能,创
造出许多有机物质并释放出更多的氧气。
光合作用使光能微妙地转变为碳水化合物。它是所有生物必需的食品。在细菌的光合过程中,叶绿素(由碳、氢、镁、氮组成)受到太阳光的照射时,就释放出能量。叶绿素再运用这种能量,吸收并分解水的分子,此时产生的氢再与碳及其
他化合物化合而成醣。同时又把氧释放到大气中。这个过程比现代石油化学合成物的生产过程要精巧得多。这种合成过程是在大小还不到十亿分之一吋的一组细胞内进行的。
同时,通过微小的海生植物的呼吸作用,开始吸进氧气,
排出二氧化碳,最后产生了水及可用的能量。因此,在光合作用开始时吸进的水和碳,最后又被放了出来;而光合作用放出来的氧,又通过呼吸作用重新吸收回去。地球上全部动植物
生命的源泉,就是这两大循环:碳的循环和氧的循环,再加上少量的氮、硫及磷的循环。
生物细胞有这样惊人的化学转变能力,显然已演化到远远超过了在南非发现的约30亿年前的原始细菌化石所具有
的简单分裂作用了。这类更为进化的又演变了十亿年的原始细菌化石,在美国加利福尼亚州东部也曾被发现过。其中类似海藻的生物,已被证明内部含有细胞核。又经过十亿年演化之后,在温暖的有荫蔽的海岸和河流出口处的水中,这些类
似海藻的生物,大量繁殖了起来,通过它们的光合作用放出大量的氧气。今天,我们呼吸的氧气总量的四分之一,就是由海洋中的最微小的浮游生物所产生的,而水和空气相接触的海
面正好是这些浮游生物的栖居地。但是,令人遗憾的是,这些
海面现在经常遭受油轮排出的油的污染。
生物细胞在新的条件下继续进一步演化。在澳大利亚的爱迪阿加拉山附近新发现的“蠕节虫”化石,证明7亿年前已有多细胞的生物存在。这是多细胞生物的首次发现。所有
复杂的生物都是多细胞生物。我们还不很清楚,更为复杂的生物器官是如何演化而成的。仅在最近20年间,我们才懂得,基因这个遗传单位,通过脱氧核糖核酸(DNA)的双重螺旋体,如何将确切的指示传递到细胞中,使生命繁殖。这种现
象,对于人类和最简单的细菌都一样。人体中有600万亿个细胞。这些细胞自行繁殖,相互影响,抵御外感,并能在其自身的DNA的确切指示下,对每天从环境中所遇到的各种情况
作出反应。
最原始的第一批细胞大概是在水的保护下演化出来的。当时火山和地震还震撼着地球,海啸还冲击着陆地。这种自然界的变动过程,正好为生命跃进到第二个阶段做了准备。
有些海生植物被冲到岩石上,并在那里生存了下来。迄今发现的最原始的陆上植物是顶囊蕨的化石,约生存在4.5亿年以前。越来越多的植物在高低不平的地面上生长,大概也跟着出现了动物。鱼类逐渐演变成了两栖动物,鳍像腿一样帮
助它们爬过被海水冲刷的湖泊沼泽地。鱼鳃后来也发展成为肺,能呼吸氧气。约在3.5亿年以前,生物大规模地向陆地移居。大量植物覆盖了地球的多石的表面,在整个地球表面上
遍布了生有绿叶的新型植物,进行光合作用和呼吸作用。大
气中不可缺少的氧气,有四分之三就是经过植物的光合作用产生的,从而供给地球上所有生物呼吸所需的氧气。
当植物滋生蔓延到炎热的赤道地带或南北温带时,树木和植物都使自己适应了气候的变化,并开始形成了生物落。
典型的植物滋生,有北方的针叶树,澳大利亚的桉树,热带的棕榈树等。植物的根部的生长使岩石碎裂,再加上多年的风雨侵蚀作用,造成一层薄薄的宝贵的覆盖土壤,养育了所有植物和各种形态的生物。有些土壤细菌,能固定空气中的氮
气,为植物提供了养分,这种氮也成为所有生物的脱氧核糖核酸的基础。氮通过空气、土壤及生物的循环,不过是地球上生物圈中所常见的自然循环的一例而已。这种自然循环是生物
圈的体系中所不可缺少的。实际上,所有生物的养分都连续不断地在大气、水和土壤之间循环。
只要是有空气、水和土壤的地方,生物就能在那里生长。生物圈的范围在大气中不能超过1.7万呎以上,在海洋中深
度也很少超过1万呎以下,而一般有用的岩石圈部分除了深挖的矿井以外,只是几呎厚的土壤。正是由于生物与空气、水和土壤三部分之间,连续不断地彼此交替,才构成了维持生命的生物圈。
所有的生物为了谋取自身的生存和繁殖,都必须适应他们生活的环境。不适应环境的就要被自然淘汰。但是,仅仅是自然淘汰作用,还不足以说明生物的无穷多样的适应性能。
实际上,各种生物都有他们不同的生存场所,并且具有各种各