地球上的生命只是侥幸出现的吗?抑或生命就像一般的物理规律一样自然?最近,美国麻省理工学院的生物物理学家杰雷米·英格兰和一位同事开展的研究提出,物理学或许自然产生自我复制的化学反应,这是无生命物质创造生命的第一步。
生物源自天然的无生命的化学元素,它们以某种方式自我组织,形成生命出现之前的化合物,创造出生命的“积木”,再形成基本的微生物,最终发展成今天我们这个星球上绚烂多彩的生命。
当能量施加于某套系统,物理学规律决定能量如何散逸。如果外部热量施加于体系,热量就会消散并与周边实现热平衡,就像桌上的一杯咖啡逐渐变凉。熵,即系统中的无序,将随着热量的消散而增加。但是,英格兰猜测,有些物理系统可能严重失衡,以至于开始“自我组织”,以便最好地利用外部能量源,这引发有趣的自我维持的反应,阻止系统达到热力平衡,从而保持一种失衡状态。他把这种状态称作“散逸推动的适应”,而正是这种机制驱动原本无生命的物理系统产生类似生命的特性。
一种关键的类生物行为是自我复制,或者是自我繁殖。这是一切生命的基础。一开始是简单的物质,复制以后变得更为复杂,然后再复制。自我复制也是散热并使系统的熵增加的有效方式。
英格兰与同事对一个封闭系统进行了计算机模拟试验。这套系统包括由25种化学成分构成的“汤”。虽然试验设置很简单,但类似的汤有可能在原始无生命的地球表面形成。如果这些化学物质被某种外力集中并加热,它们就需要按照热力学第二定律散热。在某些起始条件下,这些化学物质会通过自我组织把获得的能量最大化,并且经历自我复制的激烈反应。
(《参考消息》8.30)