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生命的诞生：伟大的奇迹
2011-08-04
引自 大石头的博客
本文引用自仰望星空《生命的诞生：伟大的奇迹》

瑞士阿尔卑斯山的Bachalpsee 湖的景色。
1982年印度尼西亚Galunggung火山爆发时，显示的不同自然现象的组合。
巴西亚马逊热带雨林。
巴西与阿根廷交界处的伊瓜苏瀑布（Iguazu Falls）。

电子显微镜下的硅藻类细胞：可以看到制作精巧的细胞壁的外表面。

电子显微镜下的花粉：向日葵，蓖麻，牵牛花等的花粉，直径约数微米到百数微米（10~200 micro-meter）。
生命现象是最普通不过的了，人们早已见怪不怪，也可能完全不当一回事了。
但是，如果仔细想想，生命确实非常奇妙。首先，只有生物才能进行繁殖，或者说自己拷贝自己，蛋糕搁上几天就长霉，大家都不感到奇怪，不过是霉菌在上面一变二、二变四……不断繁殖的结果。但是，非生物就没这般能耐。谁也不指望自己钱包里的钞票能自个儿一变二，二变四的翻番。
说来也有趣，地球上所有的生物，从自以为聪明智慧的咱们人类，到普通的动植物，乃至微不足道的细菌和病毒，大家使用的都是同一套生命系统。这套系统主要依靠DNA、RNA和蛋白质三大台柱来支撑。这三大台柱维持了生命的繁衍生息，无论是人类，还是细菌和病毒都一样。现在一一简单介绍。

系统树（日语），演化树（英语evolutionary tree）， 生命树（英语tree of life）：以完整的基因组序列排出来，地球上所有的生命来自同一个起源。
一
维系生命的三大台柱
1 生命之精髓的DNA
DNA像是一部“天书”，生物的所有遗传信息全都珍藏在里面。而且，所有生物的DNA都使用同一套“文字”来“书写”，书写的内容不同，后果也就大不一样，有的长成人，有的就只能长成猫和狗。
DNA在生物体内还是一位总司令，能按照自身所带的遗传信息，指挥生长发育和繁殖，该长成神经的地方就长神经，该长成毛发的地方就长毛发。
DNA能拷贝自己，一本“天书”拷贝成两本，两本拷贝成四本……细胞或者细菌也就跟着一变二，二变四。世界上已经知道的化合物数以百万计，很多是自然界天然产生的，也有是化学家在实验室里摆弄出来的。说来也真奇，数百万大军中，无论是天然的还是人造的，有这番能耐的就只有DNA这一家子，再无分店（注1）。
任何一部书，必须由三部分组成：
白纸
写在纸上的字
把纸连到一起的缝线
DNA也需要这三件东西。不过，DNA的“白纸”是非常微小的化学分子，结构类似于平常的食糖，区别是食糖分子有6个碳原子，DNA的“白纸”只有五个碳原子，化学上属于戊糖（注1）。戊糖的四个碳原子和一个氧原子绕成一个环，剩下的一个碳原子像条小尾巴似的挂在环外面，模样像英文字母“Q”。
DNA的“书写”字母只有四个，比起汉语拼音26个字母来要少一些，但也完全够用。电脑程序只用“0”和“1”两个符号，也一样管用。这四个“字母”都是带碱性的分子，所以被称为碱基（注2）。
DNA的每张“白纸”上只让“写”一个“字母”（没关系，元宵节灯会，每个灯笼上常常只写一个字，一长串灯笼连到一起，就成了“恭喜发财”之类的吉利句子）。事实上，DNA的“字母”并不是“写”上去的，而是垂直“粘”到“白纸”的边缘上的。
“白纸”上“粘”好“字母”后，往下就得把“白纸”串到一起了。
扮演串线角色的是磷酸。磷酸似乎没硫酸、盐酸那么出名，但是，只有它才能够扮演好串线的角色，其它的酸在这里都不顶用。磷酸伸出两条“手臂”，一条“抓住”一个Q的尾巴，另一条抓住另一个Q的环儿，就把两个Q串到了一起，另一个磷酸再把这两个串好的Q与另一个Q串起来，就这样一个连一个的串下去，最后形成了一长串，每个Q上都粘了一个“字母”，于是，就表达一定意义了。
不过，这些作为“字母”的碱基都不是安分守己的家伙，如果暴露在外，就很容易与别的来路不明的家伙勾勾搭搭，这样的话，这本天书就等于粘上了无数肮脏，再也不管用。
所以，书页必须合起来。DNA采用互相交缠的双螺旋办法来解决：两根DNA单链相互盘成螺旋状，双方的碱基都一律朝里，与对方另一条单链上的碱基互相成对。这样，DNA就像一个旋转楼梯：“白纸”和缝线构成楼梯的外面的两道边，一对对碱基就像里面的梯级，被包裹在DNA内里了。
DNA指挥生命生长发育和繁殖的全过程：
长细胞
长骨骼
……从长大脑，到长毛发，不但位置不能搞颠倒，时间也不能错位，所以，包含了大量的指令信息。人类的DNA里面总共有数十亿对碱基，长度大约有1.8米，不可能直挺挺的插在人体内，其它生物的情况也类似，所以必须将它们“打包”。帮DNA打包的是蛋白质。

动植物的（1）DNA在蛋白质的帮助下，（2）先绕成长串小珠，（3）再绕成圈，（4）再绕成玫瑰花结样式，（5）再卷成螺线管，最后被塞进染色体里。人类共有46条装有DNA的染色体，统统被装进了细胞核里面。

（上图）显微镜下的染色体。（下图）染色体的结构：非常长的DNA被一步一步“叠”起来。
今天的科技能将一个图书馆的藏书内容都压缩在一张光盘里，已经是非常了不起了，而DNA包含每个生物一生的生长发育全部信息指令，压缩在只有显微镜才能看到的细胞核里。
人类大约有100万亿（10的14次方）个细胞
典型的细胞尺寸为10微米
典型的细胞质量为1毫微克
每一个人的每一个细胞里，都藏有同一套“版本”的这样的“天书”，多么了不起的一项伟大工程！
成年人身上共有数以千亿计的细胞，每个人的每个细胞里都藏有同一套“版本”的这样的“天书”，多么了不起的一项伟大工程！
2 作为优秀助手和建筑材料的蛋白质
蛋白质在生命系统里，既是帮助DNA的得力助手，又充当建筑材料。没有蛋白质帮大忙，DNA这个总司令就像根烂草绳那样毫无作为。各种蛋白质还是构成我们身体的肌肉、骨骼、血管、神经、毛发……所有各部分的基本材料。各种各样的蛋白质，如：蛋白酶、胰岛素、血清蛋白、免疫蛋白等，在身物体内帮助运动、促成化学反应、传递信号、储存食物和能量、抗击外来入侵……发挥的功能多得数也数不清。
但是，尽管蛋白质都是多面手，但毕竟不是千手观音，它们的专业分工非常明确细致，往往一件事要好多个蛋白质协同工作才能完成。即使简单如单细胞的大肠杆菌，都有3000多种不同的蛋白质分子，而且，其中很多种类有多得数都数不过来个分子，来负责里面的各项任务。
人类的基因至少可以合成几十万种蛋白质，它们在细胞里各司各职，分工明确。
但是，即使有几十万种蛋白质，如果一个蛋白质只能做一件事，还是远远不够的，实际上往往一种蛋白质能发挥好几种功能，我们的生命调剂系统会非常巧妙严格的按照当时当地的需要，让它们把相应的功能发挥出来。
生命系统的操控功能简直巧妙到了极致。
还有奇妙的是，各种各样的蛋白质虽然千差万别，但是，都是由20个氨基酸合成出来的。
氨基酸是一种化学分子，分子一端的碳原子上，一边连接一个带碱性的氨基，另一边连接一个带酸性的羧基。酸和碱遇到一起是会反应的，两个氨基酸遇到一起，其中的一个的氨基与另一个的羧基发生反应，扔掉一个水分子后，两个氨基酸就连接到一起，各自剩余的羧基和氨基还可以跟别的氨基酸继续反应。这样，20种氨基酸一串二，二串四……串成各种各样的蛋白质。蛋白质分子有大有小，平均由300多个氨基酸组成。
电子显微镜照片：正常人体血管中的淋巴细胞（白血球），红血球，血小板。
3 作为操作手的RNA
DNA没有蛋白质帮忙就动弹不得。
反过来，如果没有DNA，蛋白质连影子都不会有。
蛋白质必须完全按照DNA的指令来合成。
不过，DNA就像所有的总司令一样，从来是动嘴不动手的，合成蛋白质的任务，是由DNA交给另外的一个重要帮手RNA来具体完成的。RNA在生命系统中，主要担任操作手的任务。
RNA的化学组成和DNA大同小异，也有四个碱基，最主要区别：：DNA是双链，绝大多数RNA是单链（注3）。
DNA由酶蛋白帮助先合成好RNA，同时将合成蛋白质的基因信息拷贝到了这个RNA上。这些RNA获得了执行命令后，就立即离开DNA，四处奔跑，搜寻合适的氨基酸，并把找到的氨基酸带回来，然后，在作为合成样板的RNA上合成蛋白质。全部过程还都少不了蛋白酶的帮助。
细菌繁殖和动植物生长都靠细胞分裂，在此之前DNA首先要完成自我复制。
DNA拧成双螺旋，动植物等高级生物的DNA还经过一层层的“包扎”，整个过程必须将“包扎”适当松绑，双螺旋打开，根据DNA上面的指令，RNA去找到合适的碱基，搬运过来，在原来的DNA旁，参照着一个个连接成新的DNA，最后和原来的DNA分离，至少有十多种酶一起协同工作才得以完成。
说明：DNA的复制过程（示意图）
首先，解旋酶（Helicase）与拓扑异构酶(Topoisomerase)，将双螺旋解开，接着，一个DNA聚合酶（DNA polymerase）负责合成前进股(Leading strand)；另一个DNA聚合酶则与延迟股（Lagging trans）结合，制造出一些不连续片段，再由DNA连接酶（DNA Ligase）将这些冈崎片段（Okazaki fragment）黏合在一起。

电子显微镜下的大肠杆菌。
二
原始生命诞生必须闯过道道难关
古时候，许多民族误以为，“生命可以从无生命状态下诞生”，例如，腐烂的东西中生出诸如蛆虫之类的生命。然而，法国科学家巴斯德的一系列实验彻底粉碎了这种梦想。
今天地球上的任何生命，包括最简单的细菌、病毒，也都只能由生命来诞生。每一条生命都必须由它的爹妈生出来，石头里蹦不出孙悟空来。然而，既然要谈原始生命的诞生，因为地球开初之时是一个炙热的火球，任何生命都无法存活，所以，就非得从无生命状态下诞生生命的可能性来进行。
大约35亿年前，地球上诞生了原始生命。当时，地球大气里弥漫着甲烷、氢和氨，今天生命不可缺少的氧则非常稀少，所以，也没有臭氧层，生命杀手的紫外线可以长驱直入，天空电闪雷鸣，地上火山爆发，熔岩滚滚，这就是当初原始生命诞生时的地球环境。
今天所有生物都共同使用DNA、RNA和蛋白质这一套系统，作为他们老祖宗的原始生命，理所应当也是使用这一套系统，然后才可能繁衍发展成为今天各种生物的。
DNA、RNA和蛋白质三者互相依存，少了其中的任何一个，另外两个就完全不可能出现。但是，如果说DNA、RNA和蛋白质这三者，一开始就在当初地球的某块宝地同时诞生，就好比是天方夜谭，没人会相信。
那么，这三个中到底是哪一个先出现，另两个是由它繁衍出来的呢？
现在，有三种不同的观点：
先有DNA后有RNA和蛋白质
先有RNA后有DNA和蛋白质
先有蛋白质后有DNA和RNA
现在，三种观点争论不休，都有些蛛丝马迹的理由，但也都拿不出真正过硬的证据来。现在分析讨论。
首先，横在面前的第一道难关----原料的产生，就休想轻易过得去。
DNA、RNA和蛋白质这三者的基本原料都是有机化合物。这些基本原料比起DNA、RNA和蛋白质这些巨无霸来，都是些小不点儿，但是，就是这些小不点儿也不是好对付的。
化学家们把化合物划分成两大类：
一大类为无机化合物
一大类成为有机化合物
原因是那些无机化合物，如：酸、碱和盐很容易通过简单反应得到，而那些所谓的有机化合物，结构往往复杂得多，历史上，化学家们无论是在自然界还是在实验室里，根本没有观察到可以从无机物中产生出任何有机化合物的蛛丝马迹。因此，长期以为有机物只能从在生命体内产生。直到1828年德国化学家武勒的一次实验中，从无机物中反应产生了尿素。尿素是一种典型的有机物。化学家们这才认识到，有机物是可以从无机物那里得来的。
今天，化学家们对有机化学反应早就轻车熟路了。
对有机化学反应，必须掌握这些诀窍：合适的温度、压力和催化剂。
其中的催化剂是一大关键。催化剂犹如化学反应的媒人，所以也被称为触媒，没有合适的催化剂“说合”，原本应该相互反应的东西，就像彼此没有看见一样，即使呆在一起一万年，也没多少长进。
不同的有机化学反应，要选择不同的催化剂，化学家们的手中的催化剂往往需用到地球表面稀缺的铂、银等贵金属。这些催化剂还很容易中毒，一旦中毒就立刻乌呼哀哉，媒人再也当不成。
一方面催化剂得之不易，很易中毒，而能让它们轻而易举中毒的硫之类东西，地球表面倒是遍地开花。
有机化学反应的副反应多，很多您不想要东西跟想要的东西一起反应出来，事后还不得不想尽法子把它们分离出去。石油化工厂的一座座高耸入云的高塔，就是利用不同化合物的沸点差来进行产品分离的。
在基因和DNA发现之前，很长一段时间里，人们认为是蛋白质构成了生命（例如，恩格斯说过：“生命是蛋白质的存在方式”）。
二十世纪五十年代，米勒等人制造了一套仪器，按照推测来的早期地球大气成分，模仿大气中的闪电放电，居然得到了少许氨基酸。氨基酸是蛋白质的基本原料，所以，这一成果轰动一时。
然而，蛋白质需要的氨基酸共有二十种之多，大部分的结构相当复杂，靠胡乱的放电再也摆弄不出来，原料依旧还是缺胳膊少腿。更有甚者，有批评者指出，当时的地球大气并非完全缺氧，事实上靠闪电电出来的那些氨基酸，在有氧的条件下会很快就分解掉，很可能连这点可怜的本钱也保不住的。
至于DNA和RNA，情况就更加不妙。
供“写字”的“白纸”----脱氧戊糖和戊糖，与甲醇属于同一系列。
甲醇是一种很简单的有机化合物，是这个系列中的最小的小弟弟，结构非常简单，只含有一个碳原子，但是，即使这样也不是能轻易摆弄出来的。工厂里用一氧化碳和氢气为原料生产甲醇，必须在400度高温和200个大气压下，再用氧化铬和氧化锌做催化剂，才能制造出来。
戊糖有五个碳原子，而且还自个儿内部绕成了环。合成的难度更是可想而知。
而碱基则更加复杂，化学家们即使在设备齐全的实验室里，都要经过一道道工序，费好多好多功夫才能合成它们。每一道工序的温度、压力和催化剂都有所不同，每干完一道工序，都得想尽各种办法把产品和各种副产物分离开来，否则，以后的反应就休想顺利进行。
自然环境下能有这样的条件？
所以，地球上从古到今，都找不到一块风水宝地，能从无机物自然生成戊糖或是碱基来。
连原料都过不了关，岂不成了无米之炊？
空中楼阁一样的空说空话，能有什么谈的？
不过，姑且先放一马，硬着头皮再继续往下走。

电子显微镜照片（左起）：红血球，血小板，白血球。
横亘在面前的第二道难关是原料的聚合。
即使蛋白质所需的氨基酸和DNA、RNA的戊糖和碱基都已经产生出来，然而，蛋白质所需的氨基酸共有20种，DNA、RNA的戊糖和碱基等有机原料也各有五种，这些好汉不可能在同一块地方，齐刷刷一起出现吧？如果不是在同一地方诞生，那么又是谁能把它们赶到一起来聚头？即使能聚到一起，恐怕也不会有供这些好汉们替天行道的聚义厅。
蛋白质是由氨基酸合成的，但远不是简单地将氨基酸一个个“串”起来就能合成蛋白质的。20世纪70年代，福克斯等人使尽浑身解数，用极为巧妙的加热技巧，将一些氨基酸串联到了一起。福克斯等人因此大喜过望，将成果发表在科学杂志上。然而，他们得到的不过是一团团黏糊糊的东西，既无有规则的氨基酸序列，也没表现出任何生物活性，根本谈不上是蛋白质。
难度极大的一个问题就是氨基酸们具有立体结构，同一类氨基酸有左右对称的不同两种，就像我们相互对称的左右手那样。左右对称的两种氨基酸的所有物理、化学性质完全相同，因此，休想单凭物理或化学手段将它们分离开来（例如，即使建造成千上万座石油化工厂里的那些高塔，都不可能将任何一对左右对称的氨基酸分开来）。
然而，左右对称的两种氨基酸在生物学功能方面却大相径庭，除了极个别例外，构成蛋白质的氨基酸全都是“左”型的。由于物理化学性质完全相同，在自然条件下，相互左右对称的两种氨基酸将以同样的机会出现。要专门挑出左的来，就像将一副扑克牌洗成两垛，其中一垛必须都是红桃和方块。想象一下，得洗多少次牌，才能偶然得到一次这样的结果？
一副牌中只有26张红牌，稍微像样一点的蛋白质中的氨基酸少则也要上百，都必须是左型的，随机成功的机会要比52张扑克牌洗出一垛26 张全是红牌来，真不知道要小多少。
一方面机会如此之小，而周围的客观条件却不会等你，氨基酸上的酸性和碱性部位都是活跃份子，还没有找上它们，就早已经和周围的其它酸、碱等乌七八糟的东西勾搭抱团，再也不会让你串上去，局面早就一塌糊涂，不可收拾了。
即使把左型的氨基酸全挑选好了，更难的问题还在后面。
构成蛋白质的氨基酸共有20种，稍微像样一点的蛋白质至少要由上百个氨基酸来合成。20种氨基酸进行上百次随机组合的可能性多达20的100次方！而具有生物学意义的蛋白质也就是百万种吧，数量级不过是10后面跟上6个0，与20自乘100次简直小得太可怜了。
即使把原始生命的蛋白质所需的氨基酸打个对折，比如说只要10种，产生一个这样的蛋白质的机会也是1比1000000000……（共计90多个0）。数学家面对如此之小的可能性，必定会大摇起头来，斩钉截铁的说：“这种事情绝不可能发生！”（小概率事件事实上不可能）
因此，凭借自然界的纯粹随机反应，只可能产生毫无生物学意义的东西，产生蛋白质的可能性几乎为零。
然而，即使按要求将所有的氨基酸连接起来，还不过是一串长长的一级结构蛋白质，依然还不具备任何生物学功能，必须再经过二级、三级乃至四级复杂精细的打理和折叠，只有三级和四级蛋白质才具有生物学功能。
要构成三级结构，必须有硫元素等的帮忙。
但是，硫，又是各种有机催化剂的致命杀手！
由此可见，福克斯只拿到一团团毫无活性的粘糊糊的东西，就一点也不奇怪了。

从基因组到细胞（示意图）。
现在，说一说RNA和DNA。
细胞里面有一些构成它们的游离的基本单元，这些基本单元由作为“白纸”的戊糖、作为“字母”的碱基以及作为“连接线”磷酸连在一起构成（注4）。
第一步，当然是要把“字母”粘到“白纸”上去。有位化学家将戊糖和碱基一起加热，粘是粘上去了，可是奇迹并没有出现，得到的东西驴唇不对马嘴（注4）。简单的加热并不能解决问题，自然界怎么总爱挑难啃的骨头？
即使手头上有了一大批基本单元，要把它们连接成长串的DNA和RNA也远非易事。
每个单元上都有多处活跃点，哪一处都会进行不相干的反应，要互相连接到位，谈何容易。
1956年，霍拉纳（Khorana）选择了几种不同的化学药剂将这些DNA单元上的活跃点统统“封包”起来，再采用定向聚合的办法，终于将两个单元连接到了一起。由于工作难度极大，霍拉纳因此获得了1968年度的诺贝尔生理学奖。
今天，已经有自动化仪器将这些DNA单元用人工办法连接起来。在这种先进的仪器中，各个单元上的活跃点统统用相应的化学保护剂保护起来，然后，每连接一个DNA单元，都必须进行脱去保护基、连接、封端和氧化等四个步骤的反应，每个单元的连接耗时大约7-10分钟。速度仅为大肠杆菌复制速度的几十万分之一。帮忙参与的化学药剂多达十余种，大多是复杂的有机化合物。
可是，大自然哪能找到那么多的“义工”心甘情愿的集中到一起来干这种“义务劳动”？另外，即使是最简单的噬菌体DNA都是由好几万个这样的单元串联起来的，细菌的DNA的这些单元则高达数百万以上。要想成就一番事业，原始生命的DNA，总也需要成千甚至上万个单元吧？霍拉纳仅仅只连接了两个单元，其难度之大，就足以让他成为诺贝尔学奖得主。那么，没头没脑的自然界，怎么能自发地将成千上万个单元串联起来的呢？
即使有办法将这些单元连接起来，但是RNA的寿命很短，诞生不多久，还来不及干什么事就一命呜呼了，而DNA是双螺旋结构，必须有两根单链互相配对，两根单链之间的甲、乙、丙、丁四种碱基必须严格按照甲-乙配和丙-丁配，才过得了关，否则就对不上号，休想对得起来（注5）。
好不容易才有了一根，近旁还要同时有一根与它严格配对的，天底下哪来这么样的巧事？
可是，更大的难关还在后面。
一只猢狲坐在电脑前在键盘上乱敲，绝大多数都只能是毫无意义的字母排列，或许极其偶然地能敲出一小段短句来，至于像《红楼梦》那样的巨著，这只猢狲就是敲上亿万年，也休想倒腾出来。
DNA内的碱基作为“字母”是用以表达基因的，生物细胞中的DNA可以携带数千个甚至几十万个基因，即使简单如细菌，它们DNA中所含有的碱基，也达到200万到6000万对，相当于一部上百万字，甚至是成千万字的巨著。
这本书，原始生命能自动凑得出来？
即便是合格的DNA、RNA和蛋白质都到了手，还有它们之间相互对应的难关等在后面。
DNA和RNA毕竟不是完全相同的，它们之间有三个碱基是相同的，剩下一个碱基互不相同，居然也能对上号。而DNA的碱基和蛋白质的氨基酸，更是风马牛不相及的两类不同的化合物。DNA只有四个碱基，而组成蛋白质的氨基酸倒有20种之多。4种碱基对20种氨基酸，就好比两种完全不同的“语言”，必须有一个翻译过程。
国际上，两种不同语言之间的翻译，首先要经过比划和实物对照，然后再经历一代又一代翻译家们的艰苦劳动，才能完成。但是，在缺乏实物对照的情况下，翻译就非常困难了。历史上，一些已经失传的古代民族的文字，在今天“即使有超大型计算机的帮助，还是读不懂”。

写成文字的DNA排列顺序：不同的碱基排列组合。“这是一本天书”。
非常有趣的是，DNA和蛋白质之间的语言翻译，一点也没问题：
DNA的每3个碱基构成一个三位一体的组合
4种碱基形成64种不同的组合
其中，除了3个组合作为“休止符”外，其余61种三位一体的组合，有的一对一，有的几对一，全都与蛋白质中20种氨基酸相应对上号，既没有漏号，也没有错到外面去。理论上，氨基酸的种类可以无穷多。如果，漏号或对到非蛋白质所需的氨基酸上去，那将产生什么样的后果呢？
什么乌七八糟的东西都会有，就是不会是蛋白质了。
事情还远远没完。
然后，还有一个把所有的零部件高效组织起来的难关要过。
有了显示器、硬盘，主板和内存条这些东西，还必须将它们组装起来，才能成为可供使用的电脑。简单如单细胞的大肠杆菌里面，就有3000多种不同的蛋白质，有的只有区区10多个，有的竟有50多万个，统统组织得有条有理，容易吗？
人类基因可以编码的蛋白质多达几十万种！构成一个原始生命，同样需要有一个组装过程，而其复杂程度，恐怕远远要超过组装一台电脑，否则，科学家早就可以利用手头上现成的DNA、RNA和蛋白质组装出一个小小的生命来。
原始生命诞生，还得有一个合适的相对封闭的环境，否则，周围各种各样乱七八糟的东西会源源不断闯过来捣乱，好不容易收集和生产出来的原料也会跑得不知去向。细菌是使用细胞膜把自己包裹起来的，以保障与外界进行一定程度的隔离（病毒虽然没有细胞膜，但是，病毒是寄生性的，不能独立繁殖，所以，怀疑是某些细菌退化的结果）。原始生命，能有这样的环境条件吗？
因此，原始生命的诞生是非常非常难的。
以上仅仅是非常粗浅的介绍了极少数的一些内容。今天，科学家们上穷碧落下黄泉，从地球上到太空中，凡是能搜到的每一个角角落落，都没能发现有哪块风水宝地，能诞生出新的原始生命来。吴承恩的《西游记》里，唐僧一行四人去西天取经，历经八十一次劫难才拿回了经卷。原始生命的诞生，要闯过的难关恐怕还远远不止八十一道。
三
生命体系的无比复杂和多样性
即使是单细胞的细菌，结构也是非常复杂的，其中DNA的碱基就有数千万对，各种不同种类的蛋白质多达数千种，其中很多种蛋白质的分子多达好几十万，还有以这些材料为基础构成的各种各样的细胞器。可是，在营养条件合适的情况下，细菌只要几十分钟就可以繁殖一代。
也就是说，从吸收消化原料开始，将总数达亿万之多的“产品”统统变成双份，还需将它们构成各种各样的组织和细胞器，再一分为二诞生出新的一代，细菌只消数十分钟就统统搞定。速度之快，让今天的人类望尘莫及。
以碱基复制为例：
大肠杆菌的DNA碱基复制速度高达每分钟15,000-60,000个。足以让电脑输入的顶尖高手羞愧得无地自容。电脑输入可以同时使用10根手指，按下去就行。而碱基复制却必须是十多个“人手”十分复杂的配合行动。动植物的DNA的复制，由于必须将“包扎”松开和重新包扎，每分钟为1000-3000个碱基，比细菌的要慢，不过，可以在20-80处同时进行复制，所以，总的速度仍然不慢。
但是，要让20-80处同步进行，又谈何容易！
尽管复制碱基速度如此之快，差错却极少。例如，大肠杆菌的复制差错率仅为10亿到100亿分之一，人类制造航天飞机都无法达到如此低的差错率。即使如此低的差错率，后面，还跟有修补和纠正差错的步骤。一旦出错就可能性命交关，绝对马虎不得。
人类细胞中的DNA，更可以合成数十万种不同的蛋白质。
实际上，把全世界的化工厂进行的所有的化学反应加起来，也远远不能和单个细胞内的化学反应的种类和复杂相比。单个细胞内部运转的自动化程度，也是任何一家现代大型的石油化工、汽车、飞机制造工厂所望尘莫及。
可以说，迄今为止人类最伟大的系统工程，阿波罗登月计划的复杂程度，都远远不能与一个单个细胞内进行的过程相比。
细胞内部的许多物理、化学物理过程，也远远超出了今天人类的科技水平。
例如，今天化学家们需要用铂、银等贵金属作为催化剂在高温高压下才能完成的化学反应，蛋白酶只要在常温常压下就能轻松摆平，而且，效率比化学家们高得多得多。
今天，化学家能够制成一种被称为离子膜的膜。这种膜只允许带某一种电荷的离子通过，而将带相反电荷的离子阻隔在外。由于是对显微镜下都看不到的化学分子进行过筛，所以，是了不得的高科技成就了，如今世界上只有少数几个国家能够生产这种膜。
如果要将带同种电荷的离子，做到拦一种放一种，那困难肯定要大不知多少倍，目前的科技水平还根本做不到。而神经细胞膜在不到百分之一秒的时间内，一会儿只让钠离子通过，一会儿又只让钾离子反向通过，从而产生电脉冲。正是采用了这个非常复杂和巧妙的办法，神经信号才能以“数字”方式传输，保证信号的不失真（如果，神经信号传递采用的是模拟方式，那么，传进我们的脑子里的任何感觉信号都将是一笔糊涂账）。
钾离子和钠离子都是带的正电荷，要在极短的一瞬间，一会儿让这种通过，一会儿让那种通过，难度之大可想而知！
连一个神经细胞膜都如此复杂，更何况人类的大脑！

人类发现细胞的死亡是人体新陈代谢的必需，是人体内部发出“死亡命令”指挥每天“几百亿个细胞正常死亡”，所以将这种死亡命名为“凋亡”。20世纪，西方甚至出现了歌颂和赞美死亡的艺术作品，上图就是一个例子。那么，到底是一种什么神秘的力量和系统，指挥着人体细胞的凋亡和新生呢？这是多么复杂，多么浩瀚的一项巨大工程！

细胞发布“凋亡命令”时的信号传递过程示意图：细胞的再生和凋亡之间的平衡维持了生命的正常状态。“年龄在8-14岁的孩子，平均每天有200-300亿个细胞凋亡”。
多细胞生物由单细胞进化而来。
人类的两个公司合并，都要花很大力气。
30多亿年来，单细胞生物过的都是独来独往的单身生活，内部分工细致明确，结构自成体系，复杂程度远非公司可比，要把它们组合成一个多细胞生物，有的当头，有的只能心甘情愿的去当尾巴，神经、血球、肌肉……千差万别，每个细胞都必须进行大量的自我改造和相互适应，才能构成统一的一个大系统，任务之艰巨，简直难以想象。
但是，仅仅只有几百万年的时间，多细胞生物和各种门类的动物，在寒武纪的生命大爆发里诞生了。生物进化从此如奔腾之江河，一发而不可收拾。

植物与动物：生物的多样性。
四
结束语
35亿年前地球上诞生的原始生命，经过35亿年的繁衍和进化，其根本性的东西，如：碱基、氨基酸、蛋白质、RNA、DNA等等，今天依然为千千万万个物种所共有。这是今天唯一的一种生命形式，再无别的形式的生命与之竞争。
对于宇宙结构的精确性，有人用宇宙经历了无数次大爆炸，我们的宇宙不过是其中万分侥幸的一次，来进行搪塞。可是地球只经过短短的10亿年就自发诞生生命，迄今为止没有发现，有过任何多次诞生各种其它生命形式的“试验”证据。
有人提出地球上的生命是天外来客，是某块陨石带过来的。可是，即使是宇宙年龄那样长的时间也未必够用。难道是从别的宇宙通过黑洞穿过来的，可是，任何生命一旦进入黑洞就会被撕得粉碎，不可能闯得过来的。
一套方案也仅仅只有唯一的这一套方案，居然就“一炮打响”，不但开了个好头，而且具有几乎无穷无尽的发展潜力，以其为基础，持续发展至今35亿年，从单细胞生物演化发展到多细胞生物，到动植物，到进化出有高级智慧的人类，发展出千千万万个物种。
如果说是远见的话，那是何等伟大的远见。
这一切是不是达尔文所说的“第一因”的智慧结果呢？
假如是一种智慧，与这种智慧相比，人类的智慧真是太渺小，太微不足道了。
（注1）RNA一定条件下也能进行自我拷贝。RNA是核糖核酸，DNA是脱氧核糖核酸，本质上可以看作同一类。
（注2）四个碱基都是环状的，结构要比“白纸”的复杂，环上不但有碳原子，还夹杂着氮原子。其中两个碱基由四个碳原子和两个氮原子绕成一个单环。另外两个碱基是5个碳原子和四个氮原子构成的一个双环。环上还都挂了一些别的原子，因此有所区别。DNA的四个碱基分别为胞嘧啶(cytosine，C)、胸腺嘧啶（thymine，T）腺嘌呤（adenine，A）和鸟嘌呤（guanine，G）。其中嘧啶为单环结构，嘌呤为双环结构。
（注3）RNA的四个碱基与DNA的不完全相同，DNA中的胸腺嘧啶，在RNA里相应的是尿嘧啶，其余三个碱基与DNA的三个碱基是相同的。
（注4）这种小单元被称之为核苷酸。加热得到的是阿尔法型核糖，而RNA中的核糖是贝塔型的。
（注5）对于DNA的四个碱基，科学界不是用甲、乙、丙、丁而是用G、C、A和T来代表，两根单链之间的对应位置上，必须严格按照G-C和A-T配对。