生命何時、何處、特別是怎樣起源的問題,是現(xiàn)代自然科學(xué)尚未完全解決的重大問題,是人們關(guān)注和爭論的焦點.歷史上對這個問題也存在著多種臆測和假說,并有很多爭議.隨著認(rèn)識的不斷深入和各種不同的證據(jù)的發(fā)現(xiàn),人們對生命起源的問題有了更深入的研究,下面介紹幾種著名的假說,以備教學(xué)時參考.1.自然發(fā)生說自然發(fā)生說是19世紀(jì)前廣泛流行的理論,這種學(xué)說認(rèn)為,生命是從無生命物質(zhì)自然發(fā)生的.如,我國古代認(rèn)為的“腐草化為螢”（即螢火蟲是從腐草堆中產(chǎn)生的）,腐肉生蛆等.在西方,亞里士多德（公元前384—公元前322）就是一個自然發(fā)生論者.有的人還通過“實驗”證明,將谷粒、破舊襯衫塞入瓶中,靜置于暗處,21天后就會產(chǎn)生老鼠,并且讓他驚訝的是,這種“自然”發(fā)生的老鼠竟和常見的老鼠完全相同.18世紀(jì)時,意大利生物學(xué)家斯巴蘭讓尼（1729—1799）發(fā)現(xiàn),將肉湯置于燒瓶中加熱,沸騰后讓其冷卻,如果將燒瓶開口放置,肉湯中很快就繁殖生長出許多微生物；但如果在瓶口加上一個棉塞,再進行同樣的實驗,肉湯中就沒有微生物繁殖.斯巴蘭讓尼認(rèn)為,肉湯中的小生物來自空氣,而不是自然發(fā)生的.斯巴蘭讓尼的實驗為科學(xué)家進一步否定“自然發(fā)生論”奠定了堅實的基礎(chǔ).1860年,法國微生物學(xué)家巴斯德設(shè)計了一個簡單但令人信服的實驗,徹底否定了自然發(fā)生說（詳見《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書生物學(xué)八年級上冊》）.2.化學(xué)起源說化學(xué)起源說是被廣大學(xué)者普遍接受的生命起源假說.這一假說認(rèn)為,地球上的生命是在地球溫度逐步下降以后,在極其漫長的時間內(nèi),由非生命物質(zhì)經(jīng)過極其復(fù)雜的化學(xué)過程,一步一步地演變而成的.化學(xué)起源說將生命的起源分為四個階段.第一個階段,從無機小分子生成有機小分子的階段,即生命起源的化學(xué)進化過程是在原始的地球條件下進行的,這一過程教材中已有敘述,這里不再重復(fù).需要著重指出的是米勒的模擬實驗.在這個實驗中,一個盛有水溶液的燒瓶代表原始的海洋,其上部球型空間里含有氫氣、氨氣、甲烷和水蒸汽等“還原性大氣”.米勒先給燒瓶加熱,使水蒸汽在管中循環(huán),接著他通過兩個電極放電產(chǎn)生電火花,模擬原始天空的閃電,以激發(fā)密封裝置中的不同氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而球型空間下部連通的冷凝管讓反應(yīng)后的產(chǎn)物和水蒸汽冷卻形成液體,又流回底部的燒瓶,即模擬降雨的過程.經(jīng)過一周持續(xù)不斷的實驗和循環(huán)之后.米勒分析其化學(xué)成分時發(fā)現(xiàn),其中含有包括5種氨基酸和不同有機酸在內(nèi)的各種新的有機化合物,同時還形成了氰氫酸,而氰氫酸可以合成腺嘌呤,腺嘌呤是組成核苷酸的基本單位.米勒的實驗試圖向人們證實,生命起源的第一步,從無機小分子物質(zhì)形成有機小分子物質(zhì),在原始地球的條件下是完全可能實現(xiàn)的.第二個階段,從有機小分子物質(zhì)生成生物大分子物質(zhì).這一過程是在原始海洋中發(fā)生的,即氨基酸、核苷酸等有機小分子物質(zhì),經(jīng)過長期積累,相互作用,在適當(dāng)條件下（如黏土的吸附作用）,通過縮合作用或聚合作用形成了原始的蛋白質(zhì)分子和核酸分子.第三個階段,從生物大分子物質(zhì)組成多分子體系.這一過程是怎樣形成的呢?前蘇聯(lián)學(xué)者奧巴林提出了團聚體假說,他通過實驗表明,將蛋白質(zhì)、多肽、核酸和多糖等放在合適的溶液中,它們能自動地濃縮聚集為分散的球狀小滴,這些小滴就是團聚體.奧巴林等人認(rèn)為,團聚體可以表現(xiàn)出合成、分解、生長、生殖等生命現(xiàn)象（圖7）.例如,團聚體具有類似于膜那樣的邊界,其內(nèi)部的化學(xué)特征顯著地區(qū)別于外部的溶液環(huán)境.團聚體能從外部溶液中吸入某些分子作為反應(yīng)物,還能在酶的催化作用下發(fā)生特定的生化反應(yīng),反應(yīng)的產(chǎn)物也能從團聚體中釋放出去.另外,有的學(xué)者還提出了微球體和脂球體等其他的一些假說,以解釋有機高分子物質(zhì)形成多分子體系的過程.圖7團聚體簡單代謝示意圖第四個階段,有機多分子體系演變?yōu)樵忌?這一階段是在原始的海洋中形成的,是生命起源過程中最復(fù)雜和最有決定意義的階段.目前,人們還不能在實驗室里驗證這一過程.3.宇生說這一假說認(rèn)為,地球上最早的生命或構(gòu)成生命的有機物,來自于其他宇宙星球或星際塵埃.持這種假說的學(xué)者認(rèn)為,某些微生物孢子可以附著在星際塵埃顆粒上而落入地球,從而使地球有了初始的生命.但我們知道,宇宙空間的物理條件,如紫外線等各種高能射線以及溫度等條件對生命都是致命的,而且,即使有這些生命,在它們隨著隕石穿越大氣層到達地球的過程中,也會因溫度太高而被殺死.因此,像微生物孢子這一水平的生命形態(tài)看來是不大可能從天外飛來的.但是,一些學(xué)者認(rèn)為,一些構(gòu)成生命的有機物完全有可能來自宇宙空間.1969年9月28日,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),墜落在澳大利亞麥啟遜鎮(zhèn)的一顆炭質(zhì)隕石中就含有18種氨基酸,其中6種是構(gòu)成生物的蛋白質(zhì)分子所必須的.科學(xué)研究表明,一些有機分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子可以在星際塵埃的表面產(chǎn)生,這些有機分子可能由彗星或其隕石帶到地球上,并在地球上演變?yōu)樵嫉纳?4.熱泉生態(tài)系統(tǒng)生命的起源可能與熱泉生態(tài)系統(tǒng)有關(guān),這是20世紀(jì)70年代以來,部分學(xué)者提出的觀點.20世紀(jì)70年代末,科學(xué)家在東太平洋的加拉帕戈斯群島附近發(fā)現(xiàn)了幾處深海熱泉,在這些熱泉里生活著眾多的生物,包括管棲蠕蟲、蛤類和細(xì)菌等興旺發(fā)達的生物群落.這些生物群落生活在一個高溫（熱泉噴口附近的溫度達到300 ℃以上）、高壓、缺氧、偏酸和無光的環(huán)境中.首先是這些化能自養(yǎng)型細(xì)菌利用熱泉噴出的硫化物（如H2S）所得到的能量去還原CO2而制造有機物,然后其他動物以這些細(xì)菌為食物而維持生活.迄今科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)數(shù)十個這樣的深海熱泉生態(tài)系統(tǒng),它們一般位于地球兩個板塊結(jié)合處形成的水下洋嵴附近.熱泉生態(tài)系統(tǒng)之所以與生命的起源相聯(lián)系,主要基于以下的事實：（1）現(xiàn)今所發(fā)現(xiàn)的古細(xì)菌,大多都生活在高溫、缺氧、含硫和偏酸的環(huán)境中,這種環(huán)境與熱泉噴口附近的環(huán)境極其相似；（2）熱泉噴口附近不僅溫度非常高,而且又有大量的硫化物、CH4、H2和CO2等,與地球形成時的早期環(huán)境相似.由此,部分學(xué)者認(rèn)為,熱泉噴口附近的環(huán)境不僅可以為生命的出現(xiàn)以及其后的生命延續(xù)提供所需的能量和物質(zhì),而且還可以避免地外物體撞擊地球時所造成的有害影響,因此熱泉生態(tài)系統(tǒng)是孕育生命的理想場所.但另一些學(xué)者認(rèn)為,生命可能是從地球表面產(chǎn)生,隨后就蔓延到深海熱泉噴口周圍.以后的撞擊毀滅了地球表面所有的生命,只有隱藏在深海噴口附近的生物得以保存下來并繁衍后代.因此,這些噴口附近的生物雖然不是地球上最早出現(xiàn)的,但卻是現(xiàn)存所有生物的共同祖先.神秘的生命起源從古至今,有很多說法來解釋生命起源的問題.如西方的創(chuàng)世說,中國的盤古開天地說等.但直到十九世紀(jì),伴隨著達爾文《物種起源》一書的問世,生物科學(xué)發(fā)生了前所未有的大變革,同時也為人類揭示生命起源這一千古之謎帶來了一絲曙光,這就是現(xiàn)代的化學(xué)進化論.生命起源的化學(xué)進化論首先在1953年首先得到了一位美國的學(xué)者米勒的證實,米勒描述的生命起源的事件應(yīng)該是什么樣子的呢?那就是在早期,地球上因為它含有大量的還原性的原始大氣圈,比如說甲烷、氨氣、水、氫氣,還有原始的海洋,當(dāng)早期地球上閃電作用把這些氣體聚合成多種氨基酸,而這多種氨基酸,在常溫常壓下,它可能在局部濃縮,再進一步演化成蛋白質(zhì)和其他的多糖類、以及高分子脂類,在一定的時候有可能孕發(fā)成生命,這就是米勒描述的生命進化的過程.地球上的生命也許就產(chǎn)生在距今38億年到40億年之間,但是我們應(yīng)該清醒的明白,我們距離揭開生命起源這一亙古之謎,還有一段遙遠的科學(xué)歷程.從無機物到有機物,到有機化合物到有機生命體的演化,同時還具有很多的偶然性,并不是有這種環(huán)境,有這種形成條件,它就能產(chǎn)生生命.有人曾經(jīng)比喻說,這些無機物好像一個垃圾堆里面什么都有,塑料、塑料瓶子、鐵,廢棄金屬、油,而生命,一個單細(xì)胞,就像一輛精美的奔馳車,在一陣臺風(fēng)過后,這些垃圾組裝成了一個奔馳車.因此我們可以想象,這個生命起源的過程是非常非常地艱難.因此,也許我們在這個藍色的星球,是生命的惟一的樂園,因此請保護我們的地球,珍惜地球上的生命,我們不能奢望地球上第二次的生命起源.生命起源是一個亙古未解之謎,地球上的生命產(chǎn)生于何時何地?是怎樣產(chǎn)生的?千百年來,人們在破解這一謎底之時,遇到了不少陷阱,同時也見到了前所未有的光明.在兩千五百年前的春秋時代,老子在《道德經(jīng)》里寫到,道生一,一生二,二生三,三生萬物.用現(xiàn)在的話說,就是地球上的生命是由少到多,慢慢演化而來.它們有一個共同的祖先,這個祖先就是一,而這個一是由天地