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电子,生命的精灵

时间:2010-04-15 09:22来源: 作者:辛丑 阅读:

 

宇宙中、天地间,活泼的电子无处不在,似乎已经无人不晓。但是,我们如果要说电子是生命的精灵,那就恐怕难有智者会予以认同的了。
事实上,世上几乎所有的生物,都需要氧气,以供机体通过氧化还原的方式,来维持生命的新陈代谢。而且我们知道,氧化还原反应的本质就是反应物之间的电子转移,从而改变物质的性状。毋庸置疑,生命体中电子的重要作用则已不言自明了。再如,当我们感知外界的信息时——无论是视觉的、听觉的,还是其他形式的,这些信息经由我们的大脑进行处理和大脑随机作出的指令,则无一例外的都是以电子作为载体的信息流,因为人脑本身就是一台高速运行的电子系统。一旦当我们的脑电波即标志大脑活动的电子流消失时,那么人的生命也就归于终结。至此,人们或许会说,确实电子在生命活动中扮演了及其重要的角色,但是它们还称不上是生命的精灵。
也许,我们可以从生命起源的探索中来进一步认识电子的神奇作用。1953年,当时美国芝加哥大学的研究生米勒(S.L.Miller),在其导师尤利(H.C.Urey)教授的指导下,完成了一次震惊世界的科学试验:即在一套模拟原始大气成分的密闭装置中,进行了历时一周的火花放电,以模拟原始地球条件下的闪电,——结果共生成了20种有机物,特别是其中含有构成蛋白质基本单位的多种氨基酸。这无疑验证了19世纪70年代恩格斯就曾预言的那样,“生命的起源必然是通过化学的途径实现的”。从中,电子的作用则已崭露头角。
米勒试验和其他类似的原始生命物质模拟合成的过程,显而易见,相较于无论起源于地球还是外星的数以亿万年计算的生命演化的历程而言,则显得何其地短暂,何其地轻而易举!然而直到今天,《生命起源的奥秘:再评当前各家理论》(由Charles B. Thaxton,Walter L. Bradley和Roger L. Olsen撰写)一文则指出,“我们在合成氨基酸方面的成就有目共睹,但是合成蛋白质和DNA的努力却始终归于失败;两者形成了强烈的对照”。——这究竟是什么原因所导致的呢?
其实,当代的生命科学已经揭示了,蛋白质是一类具有特定功能的生命单元。譬如抗体,就是一种功能高度专一的蛋白质,它不仅能够识别入侵生物体内的外来物质——如细菌和病毒等,并且能够对入侵者发起攻击,以消除其有害作用。因此我们不可设想,一个功能系统仅有硬件而无功能性软件就能够“履行职责”,就能够“活”了起来。况且,2007年3月27日出版的《美国科学院院刊》刊登了我国科学家在蛋白质功能设计领域取得了重要进展的科研论文,报道了北京大学来鲁华教授所领导的课题组,成功地将一个蛋白质的关键功能性残基嫁接到另一个不同结构的蛋白质上,并使其具有前者相同的功能。不言而喻,实际上蛋白质确确实实地具有其特定的功能性程序,否则科学家们便无从“嫁接”以复制,从而达到功能设计的目的。但是,米勒试验或者之后相类的科学实验,却并无配备程序员和编程所需的开关电路,因而能够生成有机小分子的实验环境并不具备自动形成生物程序的客观条件。——正是由于生命软件的缺失,科学家们在合成蛋白质和DNA方面所付诸的努力,才无可避免地始终归于失败。不然的话,米勒同行或者及其后人或已再次震惊世界,向世人展示地球生命的起点。然而,他们所留下的却依旧还是未能填补的空白。
如今的系统处理器的常识告诉我们,程序软件的形成需有开关电路和弱电的参与。而地球生命的共同祖先——甲烷嗜高热古菌,近年来则被大量地发现生活在洋底的地热口处,即位于地壳遗留的熔洞或板块的缝隙处。而地壳的熔岩则通常含有导电体和半导体硅等材料。于是,地壳运动所产生的弱电便通过导体和半导体的开关电路源源不断地流出,犹如“地神”在孜孜不倦地编写着各式各样、无以数计的生命程序,刻录在周边的有机分子上,赋予它们以灵魂;并且遵循了适者生存的原则,从而造就了地球的原始生命。——因而电子,无处不在的电子,难道不就是生命的精灵么?
更具启发意义的则是,时而令吾忧而时而为之喜的计算机病毒,——很小一段的人工数码程序,却具有了生物病毒相类的生命特征——在适应的环境中不仅能够进行自我复制,居然还能“作祟”而导致系统的病变。显而易见,数码程序俨然成了产生生命奇迹的灵魂!虽然这种生命现象是人类“深思熟虑”的行为结果,但也说明了在自然条件下生命程序自然形成的可能性,即在数十亿年漫长的岁月里,“地神”通过无数万亿次的努力,终于“巧夺天工”,促成了地球生命的诞生。

总而言之,无论是地球生物的形成和生生不息,还是当今电子病毒一类的非蛋白体生命特征的产生,这无疑是电子,这个永不疲劳的精灵在忙碌奔波,在无私地奉献自身的能量,在不断地为生命而创造奇迹。 

(责任编辑:泉水)
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