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第15章 对生命起源的概述(2)

这层磷脂膜是由磷脂分子构成的,这种分子有亲水的头部和疏水的尾部。所谓亲水就是与水分子有电吸引力作用,所渭疏水就是与水分子没有电吸引力作用。这样,外层磷脂分子的头部被吸引着都朝向海水分子,内层磷脂分子的头部被吸引着都朝向杂烩汤中的水分子,那么,两层膜分子疏水的尾部,都被水分子排挤而聚集在中间部位,这就形成了“脂双层”薄膜结构。这个“脂双膜”,限制水通过,限制极性分子通过,是一层高电阻膜,把小球囊内外有效地隔离开,是一道天然屏障,对囊内杂烩汤的化学平衡系统起到保护层作用。现在,通过对脂膜的压力与面积相互关系的研究已经知道,这个双分子层是比较稳定的一种有效结构。早期磷脂膜十分简单,不可能有胆固醇、糖脂、蛋白质、多糖等等成分。这就是生物膜的原始状态。这种脂膜是一种由于分子物理化学特性而产生的自然状态,原本与生命无关,只是后来被生命所采用而已。因此,生物膜现象在40亿年后的今天仍然是细胞生命所遵循的自然规律。这层原始脂膜内侧也没有网状“骨架”的弹性作用,所以这种原始膜机械稳定性不够高,但足以起到隔离、封闭、保护作用。膜的流动性、柔软性和不够稳定性反而有利于在外力作用下易融合、易分裂及易变化的特性。

小球囊内是一种多分子的化学平衡系统,水溶液中多分子化学系统肯定会在电磁力作用下形成正负电荷的平衡系统,这是客观世界的自然规律。在脂膜的保护下这个化学平衡系统是稳定的,或者说是被保存着的。

众多小球囊之间是相互聚集和相互影响的。由于“脂双膜”分子的流动性与灵活性,小球囊之间经常会发生融合与分裂现象。就像肥皂泡一样,由于外力,在不破坏膜的连续性情况下融合成一个大泡或分裂成两个小泡。小球囊经外力撞击或合二为一或一分为二,这是正常的自然现象。小球囊每次融合或分裂,由于会稍微改变内部分子群的成分,或增加或减少,化学系统会重新组合,这种组合会自动达到新的正负电荷平衡。

循环运动是物质运动最普遍的形式。小球囊的融合与分裂,融合-分裂-融合-分裂……这就是一种原始的自然循环状态。只不过这种循环的动力是外界对水的拍打和冲击造成的。

这类小球囊是不是今天细胞的原始状态呢?它除了没有生命以外,小球囊与今天的细胞有共性。共性反应两种事物的联系,揭示内在的本质。这种小球囊就是没有获得生命的原始细胞体,所以说,先有细胞体后有细胞体的“活”。也就是说,先有细胞体的起源,接下来才会有细胞生命的起源。也就是说,先有细胞体在机械力推动下的“他动循环”,随后才会有细胞体在电力推动下的“自动循环”。他动循环与自动循环就是非生命与生命的分界线。

四.电压电流参与的系统循环

细胞体内被保存的是水溶液多分子的化学平衡系统。但是,细胞体在循环的融合与分裂中,或多或少会带进海水成分。海水中带正电荷最多的两种金属离子,一种是“钠离子”,一种是“钾离子”,它们都是带有一个单位正电荷的碱金属离子。由于细胞体脂膜内外离子的浓度不同,就会在脂膜内外形成电位差。这个电位差的存在,会助长带电分子的流动。在这种情况下,发生的细胞体的融合与分裂,必然会带进或带出带电荷的小分子流动。

我们接着再看,细胞体内每一次分子的增减,都会改变化学平衡系统,使系统向新的平衡变化。原本受外界扰动力量的融合与分裂循环,当增加电压电流因素的力量后,融合与分裂循环的频度改变了,内部化学平衡系统的变化加剧了。明显带有四个特征:①这是在海水环境下的循环;②这是在脂膜保护下的循环;③这是细胞体内分子杂烩汤化学系统保持平衡的循环;④这是在电压电流影响下的循环。如果有人问,怎样证明38亿年前存在着有这些特征的循环呢?看看38亿年后的细胞循环运动吧!细胞增长-分裂-细胞增长-分裂……生命前的细胞体靠着融合方式的增长而后再分裂,生命的细胞体靠着分散进入方式的增长而后再分裂。这只是非生命细胞体与生命细胞体增长方式的不同,但他们的循环运动规律是一致的。

上面指出了带有“四种特征”的循环,现代的细胞生命还都遵循这“四种特征”的循环吗?回答是肯定的!①仍处于海水环境中;②仍在脂膜保护下;③细胞内仍是复杂的化学平衡系统;④仍在膜电位电流影响下。世间的物质运动规律不会因为时间的久远而改变,不会因为生命的出现而改变,更不会因为人以自己为中心而改变。沙漠中有细胞壁的细菌有海水环境吗?有!在周质间隙中!淡水中单细胞微生物有海水环境吗?有!在液泡中!陆地植物细胞有海水环境吗?有!在一个很大的液泡中!陆地动物细胞有海水环境吗?有!在血液中!所有的细胞都受电压电流影响吗?回答也是肯定的!没有静息电位的细胞肯定是死细胞,无一例外!这就是生命“活”的秘密。

为什么说细胞体只能在海水中才能“活”起来?因淡水中钠、钾、氯等离子浓度不够,不足以满足“活”的条件,所以细胞体只能在海水中“活”起来。当具有“活”能力的细胞体在数亿年后,细胞体具备了细胞壁或液泡后,才有可能脱离海水而生存。就像人穿着太空服才能进入太空是相同的道理。

五.在循环中的优化

细胞体内是一个复杂的化学平衡体系,其中有多种化学反应,有多种生成物分子,这之中必有占主导地位的化学反应,必有主要的生成物分子,当然,也有主要的相互作用关系。例如,核苷酸分子与氨基酸分子的对应关系,这种古老的对应关系今天被我们看成是“密码子”。占主导地位的分子应当是以磷酸分子为主的生成物。在每一次循环中,化学系统的每一次变化,都会渐渐有利于主要生成物的生成,这是一个从简单到复杂,从无序到有序的过程。在多次循环的优化中,磷酸、碱基(嘌呤、嘧啶)、戊糖这类小分子群,占据了化学系统的绝对优势地位,并向生成核苷酸分子方向优化。由于戊糖和磷酸两种分子可以在链接中不断重复,而不同碱基也可以按系统变化而灵活地排列顺序,因此在循环优化规律的作用下逐渐形成核苷酸分子,而后又逐渐形成核酸分子。循环优化是在已有基础上的渐变过程,只有易序列化的分子才具有适应环境变化而自我存在的特点,这就是DNA分子38亿年来不断序列化的秘密。现已知最大基因组可有1000亿碱基对的序列。我们把核酸分子团称为原生体。而把细胞体内促成原生体的其它化学部分称为原生境。因此可以说,循环优化的结果,在细胞体内形成原生体与原生境相互作用的化学体系。这一体系的平衡是由正负电荷平衡保证的,这一体系的稳定是由磷脂膜保护的。而磷脂膜在循环优化中逐渐增强了膜层的吞吐能力,并向在脂膜上镶嵌各种通道而优化,脂膜上选择性增强,进入膜的分子,从无选择到有选择,再到精选择,是细胞体内由于化学系统循环优化而产生的。另外,膜上电压电流更趋于规律化……总之,细胞体内既变化,同时又要趋于平衡的化学规律,在不断循环优化中关联着整个与之有关部分。当然,随着化学循环的重复,相互关联性在提高,组织程度在提高,复杂性在提高,沿着主要规律方向趋于进一步优化。

以上所说的循环,是以细胞体为模型叙述的,实际情况是众多的细胞体在“消失-生成-消失-生成……”足够多次循环中体现出来的。细胞体生成的速度大于消失的速度,而且生成的速度越来越快捷。

所谓生成:最初的细胞体是融合后的再分裂,随着循环优化在膜上出现较持续的电压电流后,海水中相应小分子进入细胞体后,为化学系统增加了原料,使原生体与原生境相互作用的系统增大了,分子数量增加,体积增大,但系统平衡的性质未变。当增大到一定程度时,细胞体发生分裂。细胞体由融合式分裂过渡到增长式分裂,这是在循环优化中逐渐过渡的。这一过渡从量变到质变,更重要的是发生了质的变化,是外界融合增长过渡到自我增长的变化,也就是从无生命过渡到有生命的变化。化学系统平衡可相对分为静态平衡和动态平衡,撞击融合分裂,静平衡是常态;电力生长分裂,动平衡是常态。因此,也可以看成是从静平衡向动平衡的过渡。

六.细胞体形式的生命形成

细胞体在不断循环中优化,什么时候算是生命起源了呢?应当说,原生体与原生境相互作用的体系从间断变化过渡到持续变化,融合式分裂过渡到增长式分裂,脂膜电压电流从随机性推动过渡到规律性推动,这是一个随机的自然循环过渡到一个规律性的自主循环的过程。还可以看成,死化学系统变成了活化学系统,非生命变化变成了有生命变化,这是一个在循环中出现的过程,这个过程没有明显的分界线。因此,对生命这个“胎儿”,在当时也找不到准确的“出生日”。

应当这样认为,当细胞体成为一个规律的自主循环体系时,也就是说,当细胞体与周围海水相互作用能自我循环时,能自我存在、自我扩展时,细胞生命起源了,生命从此在地球上开始了。通过对原始细胞体的叙述,让我们概括一下生命的一些特点:

是以核酸分子团为原生体的化学系统。

是以细胞质为原生境的化学系统。

是在水溶液中原生体与原生境相互作用的化学系统。

是磷脂膜包裹着并维护着的水溶液中的化学系统。

是在膜电压电流持续推动下的化学系统。

是必须浸泡在具有海水特征液体中的细胞体化学系统……

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