1996年7月，在法国奥尔良附近，罗亚河畔高大雄伟的城堡——钱博宫的中央大厅里，举行了3年一次的会议——第11届国际生命起源大会。大厅里有一道华丽的双螺旋楼梯上升到平展的屋顶。这太适合于国际生命起源研究协会（ISSOL）的盛宴了。因为没有双螺旋的DNA和RNA分子，生命就不复存在。将近300名科学家，包括3位诺贝尔奖获得者参加了这次大会。他们共同致力于解决生物分子最先出现之谜，以及它们如何进化成为自我繁殖的细胞——随着生命可能以某种形态在火星上发展过的线索，重新增加了问题的紧迫性。

提前了生命出现的年代

ISSOL会议上，讨论最多的内容之一，就是生命始于40亿年之前。加利福尼亚的拉乔拉斯克里普斯海洋地理研究所，古斯塔夫 · 阿亨纽斯（Gustaf Arthenius）实验室的博士生，斯蒂芬 · 莫茨西斯（Stephen Mojzsis）负责的研究组声称，他们发现的证据证明，地球上存在生命至少已有38.7亿年以上。超过了洛杉矶的加利福尼亚大学生命起源和进化研究中心的古生物学家威廉姆 · 肖夫（William Schopf）发现——建立在细菌微化石基础上的34.6亿年的数据。阿亨纽斯说，地球上更早些就有生命的重要性“不只是创立吉尼斯大全新的纪录”，而是“由于我们把生命出现的时间推前，就会影响生命究竟是怎样出现的思考。”尤其是更早些出现的生命，很可能抗衡过那场冲撞早期地球的轰击。

莫茨西斯和其同伴们，从远离格陵兰西南海岸的阿基利亚岛取来地球上最古老岩石的微小样本，并做了分析。和肖夫的类似现代蓝细菌的微化石样本不同，莫茨西斯的样本是一种由磷灰石颗粒组成的磷酸钙矿物，其中嵌有石墨的“包体”。该研究组声称，这些含有古生物体遗迹的颗粒，提供了两个论点：其一，现代海洋沉积物中，磷灰石是新陈代谢的副产品，那就是生命存在的标识；其二，石墨包体含有比无机碳源中更高的碳¹²-碳¹³比率，更接近于活有机体的典型比率。

有些研究者被劝告说，对接受新的年代要特别谨慎，保持目前世界纪录的肖夫说：“这个研究项目非常有趣。但是，我认为我们应该保留意见，直到我们具有处理这类问题的补充手段。”肖夫特别关心使用一种较新的仪器——离子微探针，用来测定碳同位素的比率。

牛津大学的古岩石专家斯蒂芬 · 穆尔巴斯（Stephen Moorbath）说，他担心有关阿基利亚岛样本的年代。因为它们取自已经深深地被热力和压力作用而变质的岩石。尽管如此，穆尔巴斯还是说，即使年代搞错了，最年轻的阿基利亚岩石，至少也存在了36亿年。何况，他的研究组，在西格陵兰岛找到的一种叫做Isue的岩石中，也发现了石墨沉淀物——他认为这可以代表有机物质和无机物质的混合物——其存在的可靠年代约为37.7亿年。

有些研究者告诉《科学》杂志，如果早于38亿年前，地球上就存在生命。那么，它们就必然出现在接近或者正当那个可怕的时期。那个时候，彗星、小行星和陨石——直径达100公里或者更大些——充斥着早期的太阳系。它们连续地摧残着地球，大约45亿年以前，地球形成后不久，这个严重轰击时期即行开始，而在39亿年之前进入尾声。如果新的年代是正确的，就会由于轰击结束和生命最初出现，而拆掉40亿年安宁之窗。加利福尼亚NASA的埃姆斯研究中心的地质化学家戴维 · 德斯 · 马雷（David Des Marais）说：“重要的是表明了，生命不是在极短的时间内出现，就是不知何故在轰击期中已经存在。”

宾夕法尼亚州立大学的大气科学家詹姆斯 · 卡斯廷（James Kasting）认为，两者都可能是真实的。他提出：生物的发育可能在每1000万年到2000万年发生一次的巨大冲击之间，以及在海洋上层大约100米被蒸发掉的时候，并在随后发生的灾变中得以幸免于难，就和今天那种叫做hyperthermophile的嗜热生物，能够耐受深海中高热喷孔附近的极端条件一样。德国里金斯堡大学的卡尔 · 斯梯特（Karl Stetter）和美国伊利诺斯大学的卡尔 · 沃斯（Carl Waese），曾经分析过现代生物的演化历史，并且断定今天地球上所有已知的最早生命的祖先，就生活在极端的高温之中。

但是，其他的研究者对此却有怀疑。他们认为最初的生命是在寒冷条件下形成的。圣地亚哥加利福尼亚大学的生物化学家斯坦利 · 米勒（Stanley Miller）和墨西哥市国立墨西哥大学的进化生物学家安东尼奥 · 拉兹卡诺（Antonio Lazcano）争辩说，嗜热生物出现之前，生命就已经存在，它们是由一种耐寒的有机分子“生物前之汤”产生的，并且只用了1亿年的时间就进化成了肖夫所说的类蓝细菌状生物。按照这种速度，轰击停止之后，生命有足够的时间加以发展。斯克里普斯的地球化学家卢安 · 贝克尔（Luann Becker）评论说：“不管按照那种方式进行，都是该领域内长期以来的论题。”

生物分子来自宇宙？

连续轰击地球的小行星和彗星之雨，可能威胁过生命。但是也可能以其传送来的关键组分养育过生命。说宇宙是生物结构单元的源泉，看来是有道理的。表示很难解释早期地球上有些有机化合物是如何出现的，还有怎样才能具体证明这些分子存在于各种陨石之中的科学家人数增加了。另外，奥尔良会议上，研究者们还讨论了和一组新分子一起的起源于宇宙的可能性，即许多生物分子的“螺旋性质”——两种可能的镜像类型中的一种一大槪在宇宙中就已经产生。

关于宇宙传送物质目录中的新品类是含磷的化合物，它是DNA和RNA，还有能量负载分子，如腺苷三磷酸的关键组分。斯克里普斯海洋研究所的斯蒂芬 · 莫兹西斯说：“远在我们获得地质记录之前，磷就已经担任了角色。”但是，早期的地球上，在那种被认为是生物出现之前的生命前有机反应中，并未显示出磷是一种有效的参与者。普遍存在的磷化合物中，磷酸钙是不溶于水的，而可溶的聚磷酸盐只能在火山中有极低浓度的存在。但是，芬兰尼吉梅根大学进化生物学研究组的艾伦 · 施瓦茨（Alan Schwarts）认为，这至少证明了在严重轰击时期，由于生命需要，可能从彗星和陨石中传送出一些磷的化合物。

施瓦茨将其计划建立在NASA埃姆斯研究中心的乔治 · 库珀（George Cooper）及其同事1992年报告的基础上。后者在被称做默奇逊陨石中检测出磷酸——含有磷和碳二者的可溶性化合物——1969年，这块陨石降落在澳大利亚的默奇逊附近，从而充实了化学家架上的有机化合物。施瓦茨和他的同事罗布 · 德 · 格拉夫（Rob De Grat）、约翰尼 · 维斯彻（Johnny Visscher）1995年在《自然》杂志上发表文章，证明用紫外光照射磷酸（只有磷而无碳）和甲醛（只有碳而无磷）的混合物，也能很容易地合成相同的磷酸。这对于来自陨石发生的“亲体”中，怎么会产生上述的化合物，这一过程提供了一种似乎有理的机制。

德 · 格拉夫和维斯彻在奥尔良会上，提出了新的研究结果，证明紫外光和甲醛还能把这些磷酸部分地转化成许多其它反应的磷酸衍生物。它们可能曾经适用于地球上生命前的反应。施瓦茨在会上说：“最早的［生物化学］途径可能涉及磷酸而不是磷酸盐。”他进一步推测：作为RNA和DNA的前驱而最先出现的遗传分子，可能已经具有了磷酸的主要成分。

了解生命如何出现，默奇逊陨石可能也含有其它难解问题的关键情节：许多生物分子的左右空间螺旋特性（左利或右利handedness）或者是同一空间螺旋特性（同一手性homochirality）的起源问题。这些分子，包括DNA、RNA的亚基，还有蛋白质具有两种空间螺旋类型，或者叫做对映体。但是，在自然界中，永远是一种类型占支配地位：当蛋白质中的氨基酸是左旋或者是L对映体时，DNA和RNA的主要成分中所有的糖分子都是右旋的或者是D对映体。命运何等怪诞！竟使生命不选其它而只挑选其一，以至成为人们经常痛苦争论的根源。

亚利桑纳州立大学的约翰 · 克罗宁（John Cronin）在会上报告说，这种选择可能是在宇宙空间完成的。他多年以来就对默奇逊陨石中提出来的有机质进行分析。最近，肯定了陨石中含有氨基酸，并且发现其中的L类型的浓度超过D类型约10%。埃姆斯宇宙生物学部门的主管舍伍德 · 常（Sherwood Chang）认为，这一发现可能说明“不知在何处，曾经出现过〔空间螺旋特性〕活动的过程”。例如，加利福尼亚斯坦福大学的有机化学家威廉姆 · 邦纳（William Bonner）就提出过，中子星发出的圆偏振紫外光，有可能在太阳系形成之前，就在宇宙中给有机分子引进了空间螺旋特性的偏倚。

不过，常和其它的研究者们注意到，克罗宁发现偏多的L类型，并非制造蛋白质的那种阿尔发氨基酸，而是另外的非生物的氨基酸。斯克里普斯的化学家杰弗里 · 巴达（Jeffrey Bada）说 :“从理论上来说，这是条好消息。但是，对生物化学却是不适用的氨基酸。”

再造RNA世界

生命的分子结构单元无论从何而来，在其具备生命条件之前，它们都已经组成了自我维持、自我繁殖的单位。最初的活分子可能已经同时具有贮存基因信息和催化自我繁殖的两种功能——现在却分别为RNA和DNA作为一方，蛋白质作为另一方所分担。在生命起源和其它许多的研究中 · 鉴定这些分子是一场巨大的挑战。而在80年代初期搜寻中发现的核糖酶——使RNA更易于催化生物化学反应——却成为一个转折点。会议上报告了一项新结果，加强了原始的“RNA世界”中RNA完成双重任务的论据。

对RNA世界概念最大的促进，来自一些实验室——其中最著名的有波士顿麻省综合医院的杰克 · 索斯塔克（Jack Szostak）实验室和斯克里普斯的杰拉德 · 乔依斯（Gerald Joyce）实验室——这些实验室证明核糖酶能够在试管中经历“分子进化”而形成，这些试验中大量不同的RNA分子被赋予催化特殊生物化学反应的任务，产生一个磷酸二酯键，就像常见的RNA或DNA亚基结合在一起那样。少数成功完成任务的RNA分子被保留下来，并在某种程度上让其中的一些经历小的突变进行复制。然后再让它们进行另一种反应，若干世代之内，RNA分子就会在催化反应方面表现得非常有效。

现在，研究者们已经人工地完成了RNA的反应、选择和复制的各个周期。乔伊斯在奥尔良会议上报告，他实验室中的博士后马丁 · 赖特（Martin Wright）完成了一项自我维持过程新的研究。他使核糖酶在试管里继续进化，首次表明赖特能够创造出具有催化产生特殊的磷酸二酯键能力的分子，然后保持下去，不用进一步地干扰或者操纵，就会一个世代接着一个世代地完善这种能力。

乔伊斯告诉与会者 :“眼前我们还看不出结果。”并警告说，由于他的研究组的RNA分子，没有催化自我复制的能力。因此，不能被认为是有活力的——原来赖特被系统中添加了现代蛋白质聚合酶，就能让RNA繁殖所“哄骗”。虽然如此，桑塔 · 克劳兹加利福尼亚大学生物化学家戴维 · 迪默（David Deamer）说：“乔伊斯所陈述的结果表明，这对发现同时具有携带遗传信息和为RNA复制催化部位的RNA目标，迈出了较重要的一步。”另外，宾夕法尼亚州立大学的詹姆斯 · 卡斯廷评论道：“这个结果对于证明上述情况可以做到，是非常有意义的，说不定他最终能把这种分子，从其所依附的蛋白质中分离出来。”

目前同在麻省剑桥怀特里德生物医学研究所一道工作的埃里克 · 埃克兰德（Eric Ekland）和戴维 · 巴特尔（David Bartel），在1996年7月25日的《自然》杂志上发表论文说，这种乐观主义可能确有其保证。他们报告说，产生一个核糖酶意味着6个单核苷酸——组成RNA的亚基一一在模板一定向型式中，到达生长RNA链的结束，如同模拟核苷酸顺序精确的复制中，蛋白质RNA聚合酶的活动一样。如果乔依斯和他的同事们在其试验中能够利用这种能力，他们就可以证明离开似乎有道理的RNA世界不远了。正如一位科学家告诉《科学》杂志的那样：“总有一天，杰拉尔德会在试管中把生命成功地引发出来。”

[Science，1996年8月16日]