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生命的躍升:生命的起源不是你想的那樣

貓頭鷹出版社_96
・2012/07/12 ・3086字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 556 ・八年級

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生命的起源不是你想的那樣

一九五三可能是史上重要的一年,標誌著英國女王伊麗莎白二世加冕、人類首度登上聖母峰、俄國史達林的死亡、DNA的發現,以及最後但同樣重要的一件,那就是米勒跟尤瑞的實驗,它象徵著一系列生命起源研究的開端。米勒那時候還是諾貝爾化學獎得主尤瑞實驗室裡面一名固執的學生。他在二○○七年過世,也許還帶著極度的不甘,直到臨終前仍為捍衛自己半世紀前大膽提出的觀點而奮鬥。不過不論米勒那獨特論點後來的命運為何,他真正留給後人的遺產,應該是藉由那些非凡的實驗所開啟這領域的一扇門,以及那些直到今天依然讓人震驚的結果。

當年米勒在一個大燒瓶裡裝滿水和混合氣體,用來模擬他所認為的早期地球大氣組成。他所選擇的氣體是氨氣、甲烷跟氫氣。這些是根據光譜觀察後,據信為組成木星大氣的成分,因此也很有可能充斥在年輕地球的大氣中。接著米勒在這瓶混合物中通電用來模擬閃電,然後在靜置幾天、幾個禮拜或是數月後,米勒把樣品拿出來分析,看看他到底烹調出了些什麼。實驗結果大大出乎意料,遠遠超過他的想像。

米勒所煮的是一鍋太古濃湯,一鍋近乎謎般的有機分子,其中還包括一些建造蛋白質的基本成分,也就是胺基酸;這或許是當時最能代表生命的分子了,因為彼時DNA還沒沒無名。更驚人的是,米勒做出的胺基酸正好就是生命所使用的那幾種,而不是其他各種大量可能的隨機排列組合。換句話說,米勒僅僅電極了很簡單的氣體組合,構築生命所需最基本的成分就這麼凝結而出,好像它們早就等待已久隨時準備登場般。霎時間生命的起源看起來變得好簡單。這結果必定非常符合當時的某些潮流,因而甚至登上《時代雜誌》的封面,為科學實驗帶來前所未見的轟動宣傳。

不過隨著時間過去,太古濃湯的構想漸漸失去支持。因為當對太古岩石進行分析後發現,地球其實從來就沒有充滿氨氣、甲烷與氫氣過,或者至少不是在隕石大轟炸把月亮轟出去之後。此時太古濃湯理論的人氣跌到谷底。遠古那次大轟炸扯碎了地球的第一個大氣層,把它們整個掃到外太空去。如果用比較接近實情的大氣組成來做實驗,則結果頗令人失望。對二氧化碳跟氮氣的混合氣體,外加極微量的甲烷和其他氣體電極一陣子之後,只會得到很少的有機分子,而幾乎沒有胺基酸。現在當初太古濃湯的那個實驗,變得像只是為滿足好奇心所做,雖然還是一個很好的實驗,證明有機分子可以簡單地從實驗室裡面做出來,但除此之外別無意義。

不過隨後科學家又在太空中找到大量的有機分子,這發現拯救了太古濃湯理論。這些有機分子多半存在彗星與隕石上,有些彗星跟隕石甚至幾乎就只是混了大量有機分子的髒冰塊,而其中的胺基酸種類跟電極氣體產生出來的非常相近。在驚訝之餘,科學家開始尋找:這些組成生命的分子有無任何特殊之處?在眾多有機分子中,是否有一小群特別適合形成生命?至此,隕石大轟炸有了另外一個面貌,它不全然是毀滅性的,這些撞擊變成為地球帶來水與生命源頭有機分子的終極來源。這個太古濃湯並不是在地球上形成,而是從外太空來的。雖然大部分的有機分子會在撞擊的過程中耗損掉,不過科學計算的結果顯示,仍有足夠的分子可以留下來成為湯的原料。

這假設雖然不像霍伊爾爵士所提倡的生命是由外太空播種到地球上那樣極端,不過它確實把生命起源(或至少太古濃湯)跟宇宙的組成成分連結在一起。地球生命現在不再只是一個例外,而是統治整個宇宙的定律之一,就像重力一樣無可避免。天文學家當然很歡迎這個理論,至今依然。除了這點子實在不錯以外,更重要的是它讓天文學家有飯可吃。

這濃湯還因為添加了分子遺傳學而更美味,主要是因為生命的本質就是「複製子」,特別是基因這種複製子,而基因是由DNA跟核糖核酸(RNA)所構成,它們可以一代又一代精確地自我拷貝(在下一章會談得更詳細)。確實,天擇少了「複製子」這類東西絕對行不通,而也只有透過天擇,生命才可能由簡而繁。如此,對許多分子生物學家來說,生命的起源就等同複製的起源。而太古濃湯符合他們的需求,因為湯裡面有各式各樣的成分,足以讓彼此競爭的複製子成長並演化。這些複製子可以在夠濃稠的湯裡各取所需,形成愈來愈長、愈來愈複雜的聚合物,最後並帶入更多分子來形成精巧的構造,像是蛋白質或是細胞。從這個觀點來看,這鍋湯就像是飄滿英文字母的海洋,正在拼湊出許多單字,現在只等著天擇將它們釣上來去寫出漂亮的散文。

但是,太古濃湯是有毒的。它有毒並不是因為這構想必然錯誤,事實上遠古時期很有可能真有太古濃湯,只不過非常稀薄,遠不像當初想像般濃稠。它有毒是因為這構想讓科學家在尋找生命真相的時候,走了幾十年的冤枉路。如果我們在一個錫鍋裡面裝滿滅過菌的湯(或者一鍋花生醬好了),放個幾百萬年,生命會跑出來嗎?當然不會。為什麼?因為這些成分只會漸漸分解,什麼都不會發生。就算你持續對錫鍋通電也不會改善情況,那些成分只會分解得更快。偶然強大的放電像是閃電,也許會讓某些分子黏在一起形成團塊,不過卻更有可能劈碎它們。我很懷疑複雜的生命複製子能從這鍋湯中出現,就像〈阿肯色州旅者〉這首歌裡說的:「你無法從這裡走到那裡。」因為這不符合熱力學定律,同樣的道理,對一具屍體持續電極也無法讓它復生。

熱力學是許多書本極力避免使用的字彙之一,尤其是那些自詡為科普暢銷書的書籍。但是如果真正了解的話,它的魅力無窮,因為這是關於「欲望」的科學。原子跟分子的存在是由「吸引」「排斥」「需要」以及「釋放」所支配,它們是如此重要,以至於在寫化學書籍時幾乎不可能避免用些情色擬人法:分子「想要」失去或得到電子、電性異性相吸、同性相斥、分子想要與同性質分子共存。當化學物質的每個成分都想要配對的時候,化學反應就會發生,或者它們會不情願地被強大的外力強迫在一起。當然也有某些分子其實很想進行反應,但卻無法克服本身的羞赧。輕柔的調情也許會引發強烈的欲望,然後釋放出極大的能量。不過,或許我該在這裡打住了。

我想說的是,熱力學定律讓這個世界轉動。兩個分子如果不想進行反應的話,那就很難引起反應。如果它們想反應的話,反應就會進行,就算也許要花點時間去克服彼此的羞赧。我們的生命是由這種「需要」所驅動。在食物中的分子其實真的很想要跟氧氣反應,不過幸好這反應不會自發進行(這些分子其實非常害羞),否則我們就會燒起來。但是讓我們存活下來的生命之火,也就是分子間緩慢的「燃燒反應」,其實跟燃燒是同一種反應:就是食物中的氫原子跑出來跟氧原子結合,釋放出讓我們存活的能量。基本上,所有的生命都是由類似的「主要反應」所維持,化學反應「想要」發生,然後釋放出能量去驅動其他的副反應,這就產生了新陳代謝。所有的反應、所有的生命歸結起來都是如此,是出於兩個分子並列在一起時彼此趨向完全平衡,比如氫跟氧,兩個相反的個體快樂地結合成一個分子並釋放出能量,然後除了剩下一小灘熱水外,什麼也沒有。

而這就是太古濃湯的問題所在。從熱力學觀點來看它是死路一條。在湯裡面並沒有哪些分子真的想發生反應,至少不是像氫跟氧想要發生的那種反應。因為在這湯裡面並沒有什麼不平衡,並沒有什麼驅力把生命不斷往上推,推過陡峭的活化能高峰之後,形成一個複雜的聚合物,比如蛋白質、脂質或是多醣類分子,或者更重要的像是RNA或DNA等分子。有些人臆測第一個生命分子是RNA這類複製子,早於任何根據熱力學定律會產生的分子。這樣的想法,套句地質化學家羅素的話來說,就像是「把車子的引擎拔掉之後,還希望微調控電腦可以駕駛它」般荒謬。

(全文未完)

摘自《生命的躍升:40億年演化史上最重要的10個關鍵》第一章 〈生命的起源-來自旋轉的地球之外〉。本書由貓頭鷹出版社出版,獲2012年7月PanSci選書推薦。

文章難易度
貓頭鷹出版社_96
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貓頭鷹是智慧的象徵。1992年創社,以出版工具書為主。經過十多年的耕耘,逐步擴及各大知識領域的開發與深耕。現在貓頭鷹是全台灣最重要的彩色圖解工具書出版社。最富口碑的書系包括「自然珍藏、文學珍藏、台灣珍藏」等圖鑑系列,不但在國內贏得許多圖書獎,市場上也深受讀者喜愛。貓頭鷹的工具書還包括單卷式百科全書,以及「大學辭典」等專業辭典。貓頭鷹還有幾個個性鮮明的小類型,包括《從空中看台灣》等高成本的視覺影像書;純文字類的「貓頭鷹書房」,是得獎連連的知性人文書系;「科幻推進實驗室」則是重新站穩台灣科幻小說市場的新系列,其中艾西莫夫的科幻小說,已經成為台灣讀者的口碑選擇。

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什麼是「生命親緣樹」?古菌啟發人類對火星生命的想像——《穿越 4.7 億公里的拜訪》
三民書局_96
・2021/11/28 ・1682字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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  • 作者/前NASA太空任務科學家 李傑信

以目前人類擁有的火星知識推測,如果火星曾經有過生命,種類可能與地球最古老的生命接近。

什麼是地球最古老的生命呢?我們幾乎可以想像地球生命起源時的環境:無氧、地表熾熱、火山活動頻繁、甲烷廣布、硫磺濃湯漫流。如果生命在這種條件下起源,那最古老的細菌,也就是人類和所有地球生物的老祖宗,必得有耐高溫、厭氧、喜硫磺和甲烷等的古怪個性。

高溫、無氧又充滿甲烷與硫磺的海底熱泉,可能與原始的地球海洋十分相近;圖為香檳噴發口(Champagne vent)。圖/WIKIPEDIA

人類對地球生命的認識和分類,經過好幾個重要階段。18 世紀時,人類把生命分成動物和植物兩大類。這種分類法顯然過於粗糙,有些擁有葉綠體的單細胞生物,能蠕動或用鞭毛游動,它們究竟是動物還是植物?而真菌類一向被歸入植物類,但它卻無葉綠素。於是有一陣子,地球生命就被分成動物、植物、原生生物三大類。直到 20 世紀初,細菌分類學有了長足的發展,才將有核細胞生物(真核生物,包括動物、植物、真菌、原生生物)和無核細胞生物(原核生物)的細菌分開。

細菌雖然一般以形狀分類,如桿菌、球菌和螺旋菌等,但這種分類無法建立起它們之間的親緣關係,在當代是一件頭痛而無法解決的問題。一直到 20 世紀 60 年代,基因工程技術出籠,生物物理學家渥易斯(Carl Woese, 1928~2012)認為,核糖體核糖核酸(ribosomal ribonucleic acid, rRNA)排列順序保存了久遠的生物演化紀錄,並且這種排列順序變化緩慢,容易追尋親緣關係。他以這種排列順序為準,決定出各類細菌間的親疏遠近,發現總稱的細菌中含兩類截然不同的細菌,他分別命名為細菌和古菌兩大類。加上動物、植物、真菌、眼蟲、微孢蟲等所屬的真核生物,終於完成目前完整的生物三界說的生命親緣樹(universal phylogenic tree,圖9-1)。

圖 9-1:渥易斯在1977年底發表了地球生命親緣樹。

渥易斯在 1977 年底發表的古菌域發現,是一項劃時代的成就。當作者第一次看到古菌所涵蓋的各類細菌時,的確被震撼了一下。古菌類皆厭氧,含甲烷嗜熱菌(methanothermus)、甲烷球菌(methanococcus)、嗜熱纖維菌 (thermofilum)、熱網菌(pyrodictium)、硫還原球菌(desulfurococcus)、硫球菌(sulfolobus)等,幾乎就是想像中伊甸園裡該有的生命。另外,生命樹根的所在,雖然還沒有完全確定,一般認為應在古菌樹幹的下面。

地球最原始的生命似乎是厭氧嗜熱菌,生活在攝氏 90 度以上的環境,使用硫、氫、二氧化碳等地質化學能量生長繁殖。如果溫度低於攝氏 80 度,則生長停止。所以,地球所有生物的祖宗,應是依賴化學合成能量、居住在熱泉裡的古菌。生命一旦開始,就能適應外界逐漸變化的環境。環境如果變得實在無法忍受,有的古菌就停止一切生命機能,進入亙古冬眠,等待佳機復甦。1992 年,美國國家研究委員會(National Research Council, NRC)報告,一個嗜鹽古菌(halophiles)冬眠 2 億年,經實驗室培養後,恢復生命活力[註1]。南柯一夢數億年,生命頑強力可見端倪。

圖為屬於古菌的 NRC-1 高度好鹽菌,每一細胞長度大約 5μm。圖/WIKIPEDIA

古菌域的發現,使人類對生命的看法煥然一新。生命原來可以適應那麼多種極端的自然環境,只要給予一線生機,生命就能蓬勃發展。我們對生命重新樹立起了更崇高的敬意。

地球古菌類的發現,照亮了人類探測火星生命的道路。地球古菌類的生活習性,能告訴人類它們起源時的生命環境。那種環境可能與火星 35億~38 億年前時相差不遠。火星那時也有水、火山活動及熱泉,地球能發展出生命,為什麼火星不能?

註解

  • 註 1:“Biological Contamination of Mars,” National Research Council, National Academy Press, Washington, 1992.

——本文摘自《穿越4.7億公里的拜訪:追尋跟著水走的火星生命》,2021 年 7 月,三民

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創立於1953年,為了「傳播學術思想,延續文化發展」,60年來默默耕耘著書的園地。從早期的法政大學用書、三民文庫、古籍今注新譯叢書、《大辭典》,到各式英漢字典及兒童、青少年讀物,成立至今已出版了一萬多種優良圖書。不僅讀者佳評如潮,更贏得金鼎獎、小太陽獎、好書大家讀等諸多獎項的肯定。在見證半個世紀的社會與時代變遷後,三民書局已轉型為多元、綜合、全方位的出版機構。

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看見生命的脆弱和堅強——《Move to Heaven:我是遺物整理師》伴你尋覓喪親風暴的出口
雞湯來了
・2021/07/16 ・3830字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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  • 文 / 雞湯來了實習生黃靖云
  • 校稿 / 雞湯來了陳世芃、張芷晴
  • 製圖 / 雞湯來了實習生張心怡
  • 編輯 / 雞湯來了蕭子喬
素材取自/《Move to Heaven:我是遺物整理師》劇照

「兒子,爸爸會和可魯一直在一起,知道吧?」

「人到了要分離的時刻,就會變得很不會說謊。」

「可魯要代替爸爸每天對鏡子裡的自己說:你做得很好!」

「眼睛看不到,不代表不存在,只要你記得,就永遠不會消失。」

近期話題韓劇《Move to Heaven:我是遺物整理師》,成為疫情肆虐的當下一股撫慰人心的暖流。《我是遺物整理師》改編自專業遺物整理師金寒星的真實故事,短短十集的篇幅中,每集有著各自獨立的故事,每個故事也探討著不同議題,反映真實社會中縮影,也訴說著一個個「搬去天堂」的人背後屬於「關係」的暖心故事。

 死亡,一個看似恐懼、悲傷、距離遙遠的議題。在《我是遺物整理師》中,對於「死亡」的抽象意象,透過「整理遺物」的具體方式重新梳理、賦予意義。編劇用溫柔細膩的情感、觸動人心的對話、緻密飽滿的畫面來呈現,帶領觀眾一同探討「生與死」。

 人的一生,就是不斷的與人建立新的關係,和維繫舊有關係。而最痛苦、不敢直面的創傷便是關係的結束,尤其是面對親人逝去造成現實生活裡關係的分離和斷裂。「依附」對象的離開,是留在世間的生者生命中難以抹滅的缺憾。

當生與死相遇:逝去不等於消失,而是轉變為另一種存在

 「爸爸說…這是爸爸的…只有爸爸可以用…」如同劇中所示,主角可魯腦中不時浮現爸爸曾說過的話、做出相同決策、遵循著共同生活時的習慣,可魯的一言一行、一舉一動,無形地浮現出爸爸的影子…

 本土學者深入訪談十一位喪親者後發現:逝去的親人並不是一下子就消失在家庭的舞台,而是轉變為另一種存在方式,由實質的存在轉化為「虛擬的存在」。逝者會透過「溝通、決策、空間、情感」四項特徵對生者產生思想和情感上的連結。

溝通

喪親者會不自覺地持續和逝者說話,彷彿逝者還活著、還聽得見。如同影集末尾可魯看著父親留下來的影片,用力點頭回應著影片中的父親。

決策

面臨決策時,喪親者循著逝者的價值和標準做為參考依據,揣摩並貫徹逝者的理念。「脫下帽子、說明來意、向房間敬禮…」每當可魯進行遺物整理時,會依循父親的步驟開始進行。

空間

逝者生前使用的空間,對於喪親者來說容易產生「觸景傷情」的情緒,因此喪親者會透過遺物、空間紀念逝者。就像影集中可魯不讓叔叔使用父親的房間,並堅持維持著房間擺設。

情感

逝者在喪親者心中的情感、關係難以被取代,對喪親者來說,逝者永存心中。影集末尾,可魯抱著代表父親的樹木,望著蔥蘢繁茂的枝葉,將父親的愛放置於心中最柔軟的地方。

    而之所以有上述的連結,是因為對喪親者來說:「逝者雖然離開了,卻仍然用另一種方式活著。」面對親人逝去的傷痛,隨著時間拉長,慢慢地從迷惘失序的情緒中抽離,漸漸適應、淡化傷痛。這是一個動態的歷程,從一開始的不相信,轉變為接受,進而逐漸鬆綁與逝者間的連結。對生者而言,我們沒有被拋下,而是逝者超越時空的限制,用不同的方式,繼續參與生者的過去與未來。

喚醒「心」連結:尋回生命掌握感,找回愛和被愛的能力

圖/《Move to Heaven:我是遺物整理師》劇照

「眼睛看不到,不代表不存在,只要你記得,就永遠不會消失。」

-《Move to Heaven:我是遺物整理師》

「人的一生,要死去三次。
第一次,當你的心跳停止,呼吸消逝,你在生物學上被宣告了死亡。
第二次,當你下葬,人們穿著黑衣出席你的葬禮,他們宣告,你在這個社會上不復存在,你從人際關係網裡消逝,你悄然離去。
而第三次死亡,是這個世界上最後一個記得你的人,把你忘記,於是,你就真正地死去。整個宇宙都將不再和你有關。」

-David Eagleman《SUM: Forty Tales from the Afterlives》

    如同知名皮克斯動畫《可可夜總會》中所提到「真正的死亡是世界上再沒有一個人記得你。」死亡,不是將逝者從生命中剔除,而是重新安置逝者的位置,重新建立起新的連結和定位。只要沒有被遺忘,逝去的人就不會遠離。

 國外學者 Worden認為「失去」也是生命中的一部分,失去會帶來悲傷的存在,但愛也一樣存在。面對哀悼情緒時,會經歷四個階段:

素材取自/《Move to Heaven:我是遺物整理師》劇照

階段一

接受失落的事實:認知死亡是真實發生,逝者不會回來

    看到親人曾經居住的房間、聞到身上熟悉的味道、聽到記憶中熟識的話語,喪親者需要接受現實,承認逝者已經離開。

    「爸爸說他會來接我的…他會來的…」當可魯得知父親去世消息時,口中不斷喃喃自語重複道。他的反應有別於一般人情緒起伏,反而顯得相較「冷靜」,也許是受疾病亞斯伯格症的影響所致,但在被疾病所掩蓋的外表下,可魯其實和一般人一樣,用「不相信」的態度來逃避親人過世的噩耗…

階段二

經驗悲傷的痛苦:忍受失落的情緒,接納哀慟的沮喪

 強烈的無助感放肆膨脹,經驗著親人離開的悲痛。

 「我要帶爸爸回家…爸爸會一直在可魯身邊」可魯緊緊抱著爸爸的骨灰罈說著。在面對父親逝去這個張力極大的壓力事件,從可魯事後不願意灑骨灰、維持家中擺設…等等行為舉動,發覺可魯一方面選擇不接受,另一方面又不可否認父親離開的事實,在矛盾間掙扎。

階段三

重新適應逝者不在的環境:找回新的生活步調,學習承擔責任,接納改變

    調整逝者對自己的意義,建立與逝者間的連結,從中找回對生命的掌握感。

   「死者沒辦法像活著的時候用聲音說話,所以我們要試著解讀他們的想法。」影集中每當可魯進行遺物整理時,腦海中總是會浮現父親的言語、身影,就算看不到、摸不著,但可魯知道父親一直在身旁。

階段四

重新定位喪親經驗:將情緒的活力投注在生命中,找回愛和被愛的能力

    試著把對逝者的懷念重新安放、賦予意義,進而面對另一段關係,這並非對逝者的背叛,而是對人生更有意義的追悼。

    「韓靜佑先生,您於2020年4月13日過世,我是天堂移居的韓可魯,來替您搬最後一次家。」可魯脫下帽子、閉上眼睛對著父親的房間說道。影集末端,可魯正視父親死亡,整理了父親留下的遺物,隨後獨自一人帶著骨灰回到過去與父親生活的地方,將之撒向空中、迎向未來。

要「用點力」,才能真正的放手

圖/素材取自《Move to Heaven:我是遺物整理師》劇照

    每當談論到死亡,我們總是會有些隱晦與閃躲,或者說,現實生活中的我們,不會頻繁地去接觸死亡,所以當實際面臨時,它挑戰原有的認知系統,認知失衡導致個體被恐懼、焦慮的情緒所淹沒。

    綜觀現在新冠肺炎肆虐的臺灣,現實中每天有好幾條生命染疫死去,許多確診者的家屬甚至見不到家人最後一面。死亡的張力極大,它既非比尋常,又無法預測。當事件發生時,對於死亡的理解取決我們對它賦予的意義,也就是「如何看待死亡」。我們無法改變死亡的事實,但能調整面對死亡的心態,倘若能接受逝者的離開,重新與逝者產生鍵結,便能不再停留於死亡帶來的負面記憶。

    人生百態、世事無常,我們不能預測死亡,但能好好說再見。面對死亡,每個人有著不一樣的解讀、不一樣的詮釋、不一樣的態度,每個人的療傷時間不同,不需要強迫自己一定要馬上走出傷痛。相反地,留些時間陪伴自己,允許自己悲傷,重新回顧與逝者的喜與悲,建立與逝者「心」的連結。

    經歷過喪親的我們,雖然比想像中脆弱,但也是無法想像的堅強。

延伸閱讀

參考資料

  1. 羅子婷(2018)。喪親家庭的家庭韌力。諮商與輔導,385, 45-48+57。
  2. 陳亭君、林耀盛、許文耀(2010)。重大創傷事件的個人意義化歷程:建構與轉化。高雄行為科學學刊,2,61-80。
  3. 蔡佩真(2009)。 永活我心: 逝者的虛擬存在與影響力之探討以父母死亡之成年喪親者為例。中華心理衛生學刊,22(4),411-433。

本文轉載 雞湯來了 ,原文連結:看見生命的脆弱和堅強-《Move to Heaven:我是遺物整理師》伴你尋覓喪親風暴的出口,歡迎去 雞湯來了 繞繞玩玩喔!

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雞湯來了
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「不科學」的自然發生說,與它其實蠻科學的起源——自然發生說簡史(一)
活躍星系核_96
・2017/12/21 ・5468字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

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  • 作者/何邊書,自然史與科學史的研究者與科普作者。

關於生命如何起源的問題,本質上有兩類不同的意見。第一類意見認為,生命由一個或者幾個超自然的力量所創造。另一類意見是生命起源於非生命的物質,這種起源是可以用自然的定律解釋。 如果要仔細考量,那麼除此之外還有第三類意見, 就是生命古以有之,根本不存在起源的問題。

第一類意見我們姑且稱之為創世說,它屬於非科學的範疇。所謂非科學,就是不能用科學的方法和手段去驗證其是非真偽,也不可以用科學的理論去分析。有鑒於此,筆者基本上不會對這種意見加以詳細分析和評價。第二類意見屬於科學領域,這是我們要重點探討的。

第三類意見叫做生命連續說,在 19 世紀後期到 20 世紀初期曾經興盛一時。簡單說來,它認為生命與非生命有明確的界限, 生命只能來源於生命,因此不存在生物起源的問題。 一個顯而易見的問題是,當時科學界已經意識到地球有著一個起始點 ,那麼在地球起始之前,生命從何而來? 這一派學者的提出一個解決方案,即生命從宇宙中來。

生命起源的問題,至今仍無解,圖/by WuZheng926@pixabay。

這種信念在 20 世紀早期引發了對外星生命探索的熱潮。當時科學界相信宇宙的無邊無際,無始無終。即便偉大如愛因斯坦,也要給自己的廣義相對論加上一個宇宙常數項,以維持宇宙的穩定。因此, 生命在宇宙範圍內無始無終確實也是一個可能的選項。可是在 1927 年哈伯發現宇宙在擴張之後,科學界越來越認識到原來宇宙也有自己的起點。那麼即便地球上的生命來源於宇宙,宇宙中的生命也必然有一個起點。生命的起源終究還是一個繞不過去的坎。所以第三種意見已經基本上被科學界否定了。

生命起源的科學理論

生命起源的科學理論,認為生命起源於非生命的物質,而這種起源可以用自然的定律解釋。

這類理論又可以分為兩類。第一類理論認為生命的出現是一件容易而普遍的事,流行於 20 世紀前的自然發生說( Spontaneous Generation),認為生命在現今的自然條件下可以經常性地出現;其後的一些理論認為生命並不能在現今的自然條件下出現, 但是在其他一些條件下可以出現,而那些條件,在宇宙中是廣泛存在的,所以生命在宇宙中是一個普遍的現象。第二類理論認為生命能在地球上出現是中了頭彩。生命的出現即便在宇宙的大尺度範圍內也是很難發生的,而地球上能夠出現生命是因為各種機緣巧合,各種必要的要素恰好同一時間能相聚於地球。生命現像在宇宙中極其罕見,地球即便不是宇宙內唯一的擁有生命的星球,也必定是屈指可數。

當時科學界相信宇宙的無邊無際,無始無終,圖/by hyperkkf@flickr。

我們所要探討的第一種理論就是自然發生說這是流行於西方 20 世紀之前的一種學說,其主要觀點就是生命可以在自然條件下經常性地從無生命的物質中產生。如果再詳細分類,可以把自然發生說分為兩種意見,第一種意見認為生命可以從有機物中產生,所謂有機物就是指在生物體,生物殘骸或者生物代謝產物中存在的物質。這種理論又稱為異質發生論( heterogenesis)。第二種意見認為生命可以從無機物中產生,這種理論又叫無機發生論(abiogenesis)。

如果用現代的標準來看,或許自然發生說可謂一無是處。但是筆者倒認為自然發生說在科學歷史上的地位值得大書特書,因為它的興衰見證了 20 世紀前人類認識生命現象的種種進步以及科學實驗方法應用於生物學領域的從無到有的過程。

自然發生說是歷史上第一個提出生命起源於自然的理論,它的歷史之長幾乎可以和創世神話相提並論。在中國,戰國時代的《禮記· 月令》篇中就有「腐草為熒」的記載。在希臘,亞里斯多德就對自然發生說做了系統的描述。可以想像,人們對自然發生說的模糊認識遠在這些記載與論述之前。

自然發生說的興衰印記了 20 世紀前人類認識生命現像的種種進步以及科學實驗方法應用於生物學領域的從無到有的過程,圖/by Own work, Till Niermann, 6 June 2008@wikipedia commons。

與創世神話不同,自然發生說的來源並不是空想,而是來源於觀測 。它的出現並不難理解,因為在自然界中,生物「自然而然」出現的例子實在太多了。泥土裡會突然出現蟲子,水塘裡會突然出現小魚,身體上會突然出現跳蚤,草堆裡會突然出現老鼠。這些現象都讓人感覺到這些動物是自然而然地從沒有生命的物質中產生出來。

亞里斯多德與自然發生說的系統性發展

在群星璀璨的古希臘,哲學家們早就注意到這個現象,自然發生說被他們作為創世神話之外對生命起源的另一種解釋。公元前 7 世紀,一 群已經不甘於用神話解釋世界的哲學家聚集在小亞細亞的小城米利都(Miletus)。他們中以泰勒斯(Thales)為首,拋開了天神,開創了以物質解釋宇宙的學說。這就是史上最早的唯物主義哲學流派——米利都學派(Milesian school)。

泰勒斯主張世界萬物起源於水;他的弟子阿那克西曼德(Anaximander) 進一步發展了其理論,主張世界起源於一種他稱為 Apeiron 的無限小的物質。阿那克西曼德的弟子阿娜克希曼尼斯( Anaximanes)主張世界起源於空氣。 在這些米利都學派理論的基礎上,恩培多克勒( Empedocles)首先提出宇宙的四元素說:宇宙由土、火、 空氣和水四種元素組成,並且進一步地給出了四種元素幻化成萬物的路線圖。這些唯物主義的觀點都包含了生命來源於非生命物質的推論 。

宇宙由土、火、 空氣和水四種元素組成,圖/by Clker-Free-Vector-Images@pixabay。

最早系統闡述自然發生說當屬亞里斯多德(Aristotle)。 亞里斯多德是位不世出的大牛,他和老師柏拉圖(Plato)(或許還得算上柏拉圖的老師蘇格拉底(Socrates))奠定了西方哲學的基石。他雖然是柏拉圖的學生,但是他的學說和柏拉圖的基本是截然不同甚至是針鋒相對的。與柏拉圖相比, 亞里斯多德在自然科學上的成就尤為重要,可以說是第一個百科全書式的人物。他的研究涉及了當時自然科學的幾乎所有領域, 包括天文、物理、化學以及生物等等。

亞里斯多德雕像,圖/by Jastrow (2006)@wikipedia commons。

亞里斯多德在生物學上用功尤多,是第一個系統記錄下自己的生物學觀察與研究的科學家(至少是現在有據可查的第一個)。他仔細觀察了多種動物的形態和生命史,包括章魚、鯰魚、鯊魚等等, 有的觀察對像直到 19 世紀才再次被科學家「發現」。他也是第一次對動物進行了分類的科學家。

亞里斯多德對生物起源的研究主要集中在《動物史》(On the History of Animals)一書。在這本書中,他把詳細描述了各種生物的生命史,有卵生的、胎生的,還有自然發生的。 比如在第 6 章第 15 節,他提到「大部分的魚都是由卵孵化的, 但是有一些魚卻並非如此⋯⋯它們是從淤泥、 沙土以及腐殖質中產生⋯⋯在原本已經干旱的池塘中, 一旦有水到來,那麼就有小魚出現。這些魚大概是鯔科( mullet)的一種,這些魚既不產卵,也沒有奶⋯⋯」。

在第 16 節,他又提到鰻魚(eel)。「有人說,鰻魚是從自己的同類中產生,因為他們觀察到了一些鰻魚的幼蟲。但是這些論點都是沒有事實根據的。鰻魚產自一種叫做『土地之源(earth’s gut)』的東西,這些東西是從淤泥和潮濕的土地中產生的。」

美洲鰻的幼苗。圖/Kils ,創用CC 姓名標示-相同方式分享 3.0,wikimedia commons.

在另一本書《動物的產生》(Generation of animals)中,亞里斯多德又提到一些昆蟲也通過自然發生的方式產生,而植物也可以通過類似方式吸取土地裡的營養而自然產生 。

可以說在亞里斯多德的生命誕生體系中,生命的誕生有兩種途徑:第 一種是來源於另外的生命(比如卵生和胎生),第二種就是自然發生 。無論哪種情況,他都認為不需要有超自然力量的干預。

亞里斯多德的學生泰奧弗拉斯托斯(Theophrastus)把興趣轉向了他的老師較少關注的植物方面。他在《植物史》(His tory of Plant)中說,植物的產生也可以分為兩類,比較大的木本植物通過種子而產生,而比較小的草本植物則可以自然產生。這樣,兩師徒就奠定了自然發生說的理論基礎。

《植物史》中說,植物的產生分為兩類,比較大的木本植物通過種子而產生,而比較小的草本植物則可以自然產生,圖/by Buntysmum@pixabay。

在往後的古典歲月中,自然發生說被廣泛地接受,不斷有科學家為之添磚加瓦。羅馬科學家兼作家老普林尼(Pliny the elder)在《自然史》(Narualis Historia)中提到,青蛙在淤泥中產生,活了幾個月後又重新變為泥土,循環不息。羅馬地理學家梅拉(Pomponius Mela)在介紹尼羅河的時候指出尼羅河的水是河裡所有生命之源 ,小至小魚、大至鱷魚,都是從水裡產生的。這些論斷根深蒂固,深入民心,許多文學家在其作品內都有這些自然發生說的描述,比如奧維德的《變形記》(Ovid Metamorphoses)就描述青蛙在泥裏產生。

基督教與自然發生說

公元 313 年是歐洲歷史上關鍵性的一年。這年羅馬皇帝君士坦丁一世頒發了米蘭敕令(Edict of Milan),宣布羅馬帝國承認基督教的合法地位。從此,基督教的發展一日千里,迅速成為羅馬帝國的主流宗教。

基督教奉行上帝的創世說,從根本上看來,與亞里斯多德所堅持唯物主義範疇的自然發生說並不兼容。可是,生命能夠從非生命的物質中變出來的觀念已經流行了幾百年,而且自然發生是很多人都能夠「觀察」到的現象,成為「常識」,僅僅是上帝的權威並不足以否定自然發生說。另一方面,亞里斯多德在學術界的權威已經建立了幾百年 ,基督教的學者也把他的著作奉為經典,他的地球中心說在托勒密( Ptolemy)的完善下成為基督教不可動搖的核心理論之一。於是基督教不得不尋求一種中間道路去處理這個問題。

基督教奉行上帝的創世說,從根本上看來,與亞里斯多德所堅持唯物主義範疇的自然發生說並不兼容,圖/by GoranH@pixabay。

被基督教稱為神學之父的聖奧古斯丁(Saint Augustine, 354-430)首先注意到了這個不兼容。他的解決方案是從聖經中尋找相關線索。奧古斯丁身為神學權威當然不是浪得虛名, 他果然找到了證據:在創世紀 1:11 是「地要產生青草」(Let the land produce vegetation);創世紀 1:20 是「水要滋生活物」(L et the water teem with living creatures);創世紀 1:24 為「地要生出活物,各從其類」(Let the land produce living creatures according to their kinds)。這不就是自然發生說的鐵證嗎?

奧古斯丁向來主張不能機械地閱讀聖經,比如創世紀中說上帝在 6 天內創造了萬物,他就認為這個 6 天並不是一個時間概念,而是在邏輯 上的先後概念等等。在上帝創世方面,他認為上帝在創造生物的時候 ,並不是直接創造了生物,而是播下了生物的「種子」。 這些種子在合適的條件下,就能根據上帝定下的原則, 變為各種生物。這下,上帝創造論和自然發生說就變得兼容了。

在西羅馬帝國被滅之後,西歐進入了黑暗時代,希腊羅馬的璀璨文化全盤覆沒,基督教成為了西歐的壟斷性宗教。亞里斯多德的書籍也大量流失,在西歐,只剩下少數幾本拉丁文譯本。奧古斯丁對於自然發生說的解讀成為之後流傳 8 個世紀的關於生命起源的標準答案。

聖奧古斯丁畫像,圖/by Los Angeles County Museum of Art: online database: entry 171584@wikipedia commons。

直到 13 世紀,亞里斯多德的著作才從阿拉伯流回西歐,並翻譯成為拉丁文。西歐的學者才再次有機會閱讀了亞里斯多德的著作。黑暗時代的終結再次帶出宗教界的殿堂級學者——意大利的聖阿奎那(Sain t Thomas Aquinas 1225-1274)。

阿奎那仔細閱讀了亞里斯多德的生物學著作之後,發現亞里斯多德列舉了兩種生物產生的模式,除了自然發生說之外,還有一種是由另外的生命所產生,強調生命的無始無終。而這種模式, 與奧古斯丁的理論是不兼容的。於是阿奎那給出了生命誕生的另一種 解釋。上帝在創世的時候,確實是創造了萬物(而不僅僅是種子)。 從那個時刻開始,萬物代代相傳。而且上帝還不時顯示他的神跡,不 斷創造出新的生命,這就是自然發生。

在阿奎那的詮釋下,上帝變成了無所不在,而不僅僅是「第一推動力」。這一說法當然更能迎合基督教對於上帝的膜拜。於是阿奎那的解 釋取代奧古斯丁的解釋,成為基督教關於生命起源的標准答案。 阿奎那的解釋,貌似調和了亞裡斯多德和基督教的矛盾,事實上卻是偷偷地把亞里斯多德的唯物論轉頭換臉成為上帝的功績,實在是與亞里斯多德的原意大相徑庭。

黑暗時代的終結再次帶出宗教界的大牛人——意大利的聖阿奎那,圖/from The Demidoff Altarpiece

不管怎樣,從奧古斯丁到阿奎那,絕大部分基督教學者並不質疑過自然發生說。反而在阿奎那之後,為了顯示神跡, 對於自然發生的描述更是有增無減。這與更後來的基督教學者反對自然發生說的態度可謂兩個極端(以後的文章會有更詳盡的討論)。

不過隨著近兩千年的觀測,自然發生的範圍對比亞里斯多德時代早已慢慢縮窄了。大動物的自然發生被認為是不可能或者極為罕見的,只 有小動物如昆蟲和老鼠才能經常被觀察到「自然發生」。畢竟神跡不可能輕易被發覺,如果隨處可見也就不配稱為神跡了。

就這樣,時間流淌進入了 17 世紀。由於幾個科學巨人的出現,自然發生說才面臨真正的挑戰。

參考資料:

  • Things come to life : spontaneous generation revisited 2002, Henry Harris
  • Sparks of life : Darwinism and the Victorian debates over spontaneous generation 2000, James Edgar Strick.
活躍星系核_96
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