时至今日,在关于生命起源的问题上,研究取得的最重大的进展,就是用实验支持、证实了生命的“化学起源说”。
1953年,美国芝加哥大学年轻的毕业生米勒,在龙瑞教授指导下,设计和研制出一个模拟原始地球情况的实验装置。他把甲烷、氨、水蒸气、氢气的混合体装在这个封闭的装置内,经过连续一周的火花放电,得到11种氨基酸和其他有机物,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、单糖等。这个实验是生命起源研究史上一个关键性实验。正是这个实验,提供了几十亿年前,原始地球上合成有机物的生动图景。关于生命的“化学起源说”,是在100多年前恩格斯提出来的。他总结当时自然科学的成就,提出了三个极为重要的论点:
①生命起源是一个十分漫长的过程,地球上的生命不可能从非生命物质中突然产生。
②生命的起源必然是经过化学途径实现的。
③生命是蛋白体的存在方式。如果有一天用化学方法制造蛋白体成功了,那么它们一定会显示生命现象,进行新陈代谢,虽然可能是很微弱的和短暂的。
“化学起源说”是对当时人类认识生命起源的科学总结,米勒的实验证实了它的基本思想,也深化了它的基本思想。
米勒和奥吉尔在《地球上生命的起源》一书中,以实验为依据,明确地指出生命是在地球上发生的,所有生命都具有共同的基本成分和性质,都有共同的生物合成途径。
米勒的发现打开了生命之谜的大门,成为20世纪最重大的发现之一。
在米勒之后的1959年,德国两位科学家也做了类似的实验,所不同的是,他们是用紫外线来模拟地球诞生之初的太阳辐射,结果也得到了氨基酸。这个实验又证明,只要有能量辐射,就能使宇宙中的一些构成有机分子的原子靠拢,并合成氨基酸。
在米勒实验的启发下,到1970年为止,世界各国已先后在实验室人工合成了21种氨基酸。
实验的成功,又促使科学家进一步思考:能否人工合成比氨基酸更高级的生命物质?
1961年,美国生化学家奥罗捷足先登,用无机物首次合成了嘌呤和核糖,把生命物质的合成向前推进了一大步;中国科学家后来居上,在人工合成生命物质方面,从1961年开始走在世界前列。这一年,中国科学家开始了那时惟一知道其结构的蛋白质——牛胰岛素的人工合成。经过4年探索,1965年合成了牛胰岛素,也就是人工合成了一种含有51种氨基酸的、具有生物学活性的蛋白质。1981年,中国科学家又取得震惊世界的重大研究成果,即人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸。这是世界上最早人工合成与天然分子相同的核糖核酸。将这种核糖核酸掺到蛋白质中,它立即显示出生物活性,进一步证实了生命起源于地球的化学演化过程。
人类认识到并证实地球上的生命来源于无机界,无机物完全可以通过化学演化,演化出有机物来。然而,这个认识并不是轻而易举和一帆风顺得来的,它经历了非常漫长的探索过程,也走过非常曲折的道路。