Fox博士通过显微镜所观察到的现象，很可能是一个揭示生命起源奥秘的关键性线索。

“速成生命，必须添加热水。”这是美国广告业在做这种褐色粉末的销售广告时经常使用的措辞。鉴于它们是在模拟三十亿或四十亿年前地球的地质条件下获得，所以这种说明是使人消除怀疑的。首先把这种粉末——一种被称为“类蛋白”的物质，是在实验室里完全用化学物质合成的——微量地放入试管，随后添加清水并加热，在粉末溶解后，把该溶液冷却至室温。

肉眼看不到有明显的变化，但如果取一滴溶液置于显微镜下观察的话，将可以看到几千个很小的中空的球状体在视域里移动——每个球状体的大小与一个细菌相似。

据合成了这种类蛋白粉末的美国迈阿密大学分子与细胞进化研究所所长Sidney Fox博士认为，把这些“微小的球”看成是原始细胞可能来得更妥当些。虽然它们完全不像我们在自然界里所发现的那些细胞，但它们却表现出某些最重要的生命过程及特性。它们的球壁系由类蛋白构成，如果这种物质是在活细胞里形成的话，则将被称为蛋白质。而且这种球壁有时具有多层膜结构，使之能起到选择性通透作用，能允许某些可溶性物质进出，但不允许其他不溶性物质通过。

在这种球状体内，一些还未溶解的类蛋白分子表现出具有像酶那样分解或合成其他分子的能力，这一现象发生在其球液的中心。

在活细胞内的酶实际上是一种蛋白质，它们具有分解或合成其他分子的能力，是细胞新陈代谢的基本组成部分。迄今为止，已发现微小球表现过十二种以上不同的酶反应现象。微球常常是联在一起的，形成串珠状链结构，看上去非常像链球菌。偶尔，两个微小球会通过它们之间开着的小通道交换各自的微粒。但在它们所有现象中最迷人的一种现象是微球竟能增殖，虽然是以一种原始方式进行增殖。有时、它们成对粘着。而更为常见的是经历一种芽接过程，这是经轻微碰撞后在其球表面形成的。它们溶解球壁，形成芽接并“取食”类蛋白以作为能源。

有些科学家认为微球不过是一种比稀世珍品稍多些的东西。他们的看法是，这种小球事实上没有生命力，因为它们缺乏被普遍认为在每种生物的每个细胞里必须含有的最基本的成分：核酸——DNA，这种分子携带着所有形式的生命，包括现存的任何一种最普通的生命的遗传密码。即使存在着否定意见，但Fox还是辩解地提出，难道在他的实验之前由自然产生的微球体内就一直不存在任何DNA？

这是个引起人们感兴趣的问题，它向长期以来所抱有的认为生命在地球上起源是件不可能的事的传统观念提出了挑战。要是微小球能如此容易和经得起重复地在模拟三十亿或四十亿年前的原始地球的各种条件下产生，难道说生命就不可能是自然形成的化学及环境方面的各种条件的一种必然产物吗？

分子进程表

许多人，包括那些自称为“创造论者”的人们都嘲笑上述这种观点，并认为生命的起源纯粹是个偶然的巧合，照他们看来，当时地球上正好有着各种合适的原子，而且恰巧是以适当的比例存在，再加上天赐的充足能源，这就使得这些原子能化合成种种复杂的结构，甚至形成最简单的单细胞形式的生命。这些怀疑论者坚持认为，如果设想生命会像一件纯属偶然发生的事那样起源，那么同样也能想象一堆铁锉屑会碰巧由风吹进手表的齿轮、游丝和机轮中去。但通过Sidney Fox用类蛋白粉末形成微球的这一明显自发和可靠的事实足以表明，分子的进化过程确是发生在分子内而且它完全是自动完成的。

在近三十年之前，由芝加哥大学的Stanley L. Miller和Harold Urey所从事的研究实际上为尔后的Fox的类蛋白实验打下了基础，当时他俩设计了一套实验装置，使得能模拟他们所认为的原始地球的那种大气条件。由许多据信是现在大气中都有的气体组成的混合气体被置于由放电器产生的模拟电暴中，便产生有一些化学物质并在溶液里积聚。当时，研究人员用一种甲烷、氨、水蒸气和氢的混合气体做了试验，他们发现这些气体中有些能化合成蛋白质的基本单位——氨基酸。

“Miller-Urey”实验方法的结果值得注意，因为这样的实验并没有产生像以往任何一种旧实验方法所产生的那种数量很大的奇特分子——即一些随意地由原子连接成的原子束，而是产生了少量分子结合体。这说明可能引起分子结构改变的范围非常有限，使得分子的亚单位只是在某个特定的条件下才会结合在一起。简单地说，这一最重要的观点来自对分子进化近三十年的研究。氨基酸也只能在某个特定的条件下以形成蛋白质，而蛋白质同样是在特定的条件下结合以表现一个活细胞的种种结构特征。

在分子形成的复杂过程中，每一步常常意味着是为下一步提供“结构基砖”。但不能认为这些结构基砖在其大小，形状方面全都相同并可用于整个结构的任意一点上。组成生命的结构基砖有着各自独特的形状并在其（形状的）许多点上都有着各种电化特性，这就意味着一块基砖将只是在某个特定的条件下才和其他基砖结合。在基砖内携带着一种信息，它规定着结构基砖各种可能的结合方式。整个结构，包括形状和各原子在其中的各自位置等均由信息控制。

氨基酸汤

在Miller和Urey合成氨基酸后不久，Fox决心把他俩的研究成果提到一个更高的水平，如果原始地球的种种自然现象实际上能在他俩设计的那套实验装置中模拟的重现，那么雨水将能把新形成的分子冲到海洋，以形成名副其实的氨基酸汤。如果确是这样，则在当时无生命的地球上各种环境条件的影响下，这些氨基酸能把它们自己连接成蛋白质吗？

Fox试验了许多模拟条件及可能发生的情况。由于种种化学因素，似乎表明水的存在已在氨基酸的连接方面成为一种障碍。这难道意味着在生命起源的该阶段中，有一个关键性过程可能发生在陆地上？像这样需要在缺水条件下才会发生的过程难住了许多研究人员，至少自Darwin提出有关“温暖的小池塘”的推测以来，他们一直认为这过程只有在一种温水环境中才能发生。然而Fox发现，如果把氨基酸汤里的水分蒸发掉并把余下的粘性物质加热，这些氨基酸就能连接成具有所有实际意义的蛋白质长链。鉴于它们不是产生于活细胞内，故称它们为“类蛋白”。

怎样理解这过程实际上是发生在数十亿年以前的地球上呢？一种可能的解释是，由氨基酸汤所汇集成的池塘经太阳的暴晒逐渐干枯。Fox的微球形成过程的第二步几乎完全是出于无意的。当把蒸发后余下的粘性物质重新放到水里时（他设想雨水将重新灌满池塘），类蛋白便形成了微球。

Fox用来合成类蛋白的原料就是被干燥和粉碎的粘性物质，而没有更多的添加其他物质。如此意外的结果似乎表明，它不会比其他任何一种化学反应有着更多成功的机会。没有一种类蛋白能表现出一些化学和物理方面的规律，因为形成类似于细胞的结构所必需的信息，是类蛋白分子结构所固有的，各种活动是自动进行的。一盎司类蛋白能形成一千亿个微球。

如果Fox的模拟实验是准确的，我们将能对至少一个有关生命起源的问题，即所有的生命是否都是由同一个简单的原始细胞衍生而来这一点作出答复。我们的答复是，也许不是这样。微小球必然能在远古时期地球的各处大量形成、如果Fox是正确的话，那么它们中的许多成员在分子和细胞进化中，在分阶段地逐步向前发展直至形成更接近我们目前所承认的活细胞的那种原始细胞的过程中扮演了一种角色。

细胞遗传学

然而给我们留下了哪些问题呢？一方面是这种重要的微球没有DNA；另一方面，Fox认为微球中可能包含着揭开生命起源奥秘的重要线索。这一结果还在生命起源的研究方面引起了最激烈的理论冲突。早先提出的观点认为认识生命的最好方法是检查一个最简单的近代细胞，确认它的各部分（包括DNA）并随后推想可能发生在这些成分里的各种过程，据这种观点认为，细胞的最最重要的成分是其遗传控制中心——DNA。

按照这种观点，若提出一个没有DNA的细胞的假设简直是荒谬的。繁殖是生命最显著的特征，并且有关DNA是一种能自我复制的分子的说法也已得到人们的公认。虽然在能证明DNA存在之前，仍然无法解释生命的起源。

但赞成Fox观点的一些科学家提出了异议。他们认为，DNA本身是不会自我复制的。要是没有周围许多蛋白质分子在进行活动，那它实际上是不起作用的。而且DNA不参与蛋白质或为生命所需的任何其他分子的合成。事实上是由一些蛋白质合成另一些蛋白质；而DNA仅仅是控制蛋白质的合成过程。在最简单的单细胞细菌体内，至少有189种酶，全都是蛋白质，它们为完成DNA的指令而存在。要是没有做好执行其指令准备的庞大数量的蛋白质，则DNA是无所作为的。Fox的实验表明，这种规定类蛋白和微球结构的信息被包含在它们的结构基砖里。看来，DNA并不是这种最原始的携带信息的分子所必需的；而氨基酸则肩负着这种责任。当然，由于DNA在没有蛋白质和氨基酸的情况下是不起作用的，同时已证明蛋白质在没有DNA参与的情况下能够合成，所以认为氨基酸最早形成，尔后连接成蛋白质并在晚得多的时候再形成DNA的这种看法似乎是可能的。

同创造论者一样，许多近代生物学家，至少直到不久前，仍然把注意力集中在复杂的以DNA为中心的细胞上，并为上述这种完全是出于偶然的机会所产生的观点感到吃惊。许多人甚至说，如果它毕竟不像事实上那样存在的话，他们将把Fox的有关生命起源的观点视为完全是荒谬的并加以否定。

被模糊的界限

Fox的发现揭示了有关生命在非常简单的条件下表现出来的许多值得注意的特征和过程。这种信息控制着无生命分子结构内的这些固有过程，并且将不可避免地在这些分子以唯一的方式结合时表达出来。此外，他的研究也告诉我们，没有理由在无生命的化学物质与我们所知的生命之间假设存在着一条明显的界限。

例如，甲烷和氨由于它们产生生命有机体故被称为有机成分，但纯粹无生命的化学反应过程也能简单地通过碳与氢的结合产生甲烷，并由氮与氢的结合产生氨。天文学家已在银河系里探测到其数量相对较丰富的甲烷、氨和其他有机成分。我们不应对这些有机成分竟会在太空中形成而感到惊奇，因为在宇宙中存在着几种最丰富的元素，它们所占比例的顺序是氢、氦、碳、氮和氧。据信，所有生命主要是由除氦以外的四种元素组成的。

生命起源并不是突然发生的，而是各种类似生命特性的能力逐渐积累的产物——这些能力是分子本身所具有的各种化学特性的直接结果。另外可能需要作出解释的是，Fox在他的微球里观察到的原始“行为”形式的种类到底有多少？当它们粘接在一起时，不存在一种作为原始的物质交换的现象，即没有发现存在着微粒交换和交换通道。当某些微球相遇时，它们会依靠自己球表上的电化特性吸引或加以排斥。即使这完全是物理化学的一种结果，但它能否被看作是一种近似于回避的行为呢？毕竟，在动物中存在的行为，包括人类现存的行为也仅仅是大量更复杂的化学反应集成的结果。

在细胞进化的研究中，长期以来存在一个先有鸡还是先有蛋的难题，它使研究人员的工作受挫；其核心即蛋白质的合成问题，近代的细胞不仅具有把氨基酸合成它们自己蛋白质的能力，而且还能制造这些氨基酸。这项工作是由受母细胞的DNA和酶的指令在新细胞里合成的蛋白酶完成。同样所有母细胞的化学物质则由更上一代的亲体细胞的DNA和酶所决定的。众所周知，生命只能由其前辈衍生的。

在最原始的生命能利用周围液体环境中的所有蛋白质后，它可能学会了自我复制。

上述过程一步步地积累，当然它们不是在近代细胞里出现的那些过程，然而当提供类似于近代细胞在进行某些过程所必需的那种适宜的分子环境时，原始生命能自我复制并开始进行各种过程吗？

一度，微球曾被认为不能合成蛋白质。Fox实验室里的微球只是通过消费现成的溶解在其周围水中的类蛋白来生长。微球的形成，是用其原始的能力繁殖并生长到使自己能利用溶解在水里的类蛋白为止的这类现象，很可能在远古的地球上数十亿次地发生。随后其中许多完全停止生长、然而、另一些正像Fox所发现的某些微球那样，具有合成它们自己的蛋白质这种能力。虽然微球无法完成复杂的蛋白质合成过程，但研究结果表明，它们能完成其初步阶段。正是这些原始细胞获得了人们所猜测的合成它们自己蛋白质的能力。甚至更使人困惑的是DNA也形成了。即使DNA不是这种最原始的生命类型所必需的，但它将是能幸存下来的更复杂的细胞所需要的。

原始细胞和微球相似，能通过少数几种酶进行物质交换，或者把它们传给子代，但拥有成百种生化特性和化学物质的复杂细胞将不可能把整套的东西一下子传给子孙。

另一个生命环节

有关微球内蛋白质合成的研究仍然是初步的。然而由Fox和T. Nakashima博士从事的研究已表明，某些类蛋白即富含赖氨酸的那些能起到一种催化剂的作用，它们能把那些氨基酸两个或三个地连接成氨基酸短链。许多被称为肽的氨基酸短链连在一起便构成了蛋白质——或类蛋白。当然这不能算是完全符合标准的一种蛋白质合成过程、但确实也可以被认为是朝目标又迈进了一步。然而，也许使人更为吃惊的是：Fox及其同事John Jungck已发现有些类蛋白能催化DNA的基砖——核苷酸短链的合成。

Fox还谈到了一种被称为ATP（三磷酸腺苷）的物质——尽管这种物质可能并不是在一些真正的模拟地质条件下形成的。在近代细胞里，ATP是一种能量载体，被用来促进许多化学反应；在这些反应中，它分解和释放能量并随后用于把氨基酸连接成蛋白质和制造核苷酸的过程。

在分子和细胞进化的最初阶段，当原始细胞需要某种能源以合成新的蛋白质时，ATP或类似分子很可能会获得发生及进化的机会。至于具体过程，确切地讲是不可能被了解的，但Fox又一次开始用已证明是一种更为简单的分子——焦磷酸盐来从事研究，因为它能扮演与ATP相同的一些角色。然而，在这项研究中很可能已显示出它所释放的能量比ATP更多，这意味着必须产生一种更实际的ATP代替物。

我们中的许多人可能受被称为“类生命”——一种众所周知的有关生命起源的偏见的影响。然而，Sidney Fox的微小球告诉我们，生命可能并不是由高度复杂的细胞开始的，而这种细胞长期以来被公认是我们人类的起源，眼下看来，人类的起源可能比我们的想象要原始得多。

生命的起源可能并不是传统的科学和宗教两者所暗示的那种突发性的富有戏剧色彩的巧合。更确切地说，看来我们是由非生命到生命的逐渐过渡的产物。要是果真如此，那么我们还有没有必要追溯我们祖先的遗迹——不间断地——直至早期宇宙中存在的各种无定形的原子呢？

[Science Digest，1981年3月]