生命起源·生物熵·低碳

生命起源·生物熵·低碳

by 枯月安

生命就像逆水行舟，在生命之外广袤的孤立体系——世界正不可逆熵增之时，生命却看起来像是一艘在熵增激流中逆行而上的负熵之舟。是什么，推动了生命在熵增 世界中，不断抵抗来自自身的熵增，并与外界交换物质、能量与负熵，来保持生存与繁衍这熵值总体为负的过程？难道就是牛顿无法解释的上帝之手？

牛顿当时无法解释的，只是科学尚未走到那一步，所有超前的科学看起来就如同魔法与奇迹一般，直到科学发展到一定程度，回望过去，才恍然大悟。也许生命亦如此。而在下认为生命之所以逆行而上，是因为只是相对而已，所谓“桥流水不流”。

生命的本质在在下看来，是与环境所不同的有序体系，环境与生命的本质区别就是其顺从熵增原理，向无序状态运动。而生命是存在的，存在本身就是负熵的、有序的，此存在并不是“存在即合理的”的广意上的存在，而是确定的，打个比方，O2作为物质是存在的，但其易变，在宏观上来说不能称之为存在，又比如石头，它的确不易变，但并没有抵御熵增的本领，既千百年后也不在。但生命却是存在的，以各种方式保持自身和群体的存在。负熵并不是生命的目的，只是为了达成存在的手段。说了这么多，为的就是得出这个结论：生命的目的在于存在。

以这个结论去解释推动生命的负熵就很容易了，负熵是被动的，是区别与环境的根本。本来生命就没有奋勇向前，只是在江心做中流砥柱，巍然不动。我们生命本身在其上看来就是逆流而上了。与达尔文的自然选择学说有共通之处。

生命与环境的界限是模糊的，我们追究其何时从熵值为正变为负是不可得的，但以存在去解释生命的起源却很好解释。以下步骤都是研究者们通过实验而猜测得出，其中有太多的谜团，因此不能说是一定，只能说很可能以这种方式产生生命。

第一步：原 子的产生，鸿蒙之初，氢原子聚变，一生二，二生三，三生万物，演变出了各种原子（至于氢如何而来就涉及到了物质起源，不可得了）。原子与原子之间在熵增的 激流下，为了维持最低能量，互相结合为2，8电子等分子形态。其中有一类原子由于阴阳平衡，得失电子都能为4，与其他原子结合结构稳定，而被众多原子所 爱，形成了许许多多分子——含碳化合物。

第二步：氨 基酸与核酸的产生，这些含碳化合物在早期地球电闪雷鸣，火山爆发，辐射激发等高能条件下，金风玉露一相逢，便胜却人间无数，便产生了生命重要的物质——氨 基酸，以及腺嘌呤（由腺嘌呤生成的ATP在生命及生命起源中有着重要地位）。氨基酸和和核酸的重要性在于，其不是自成体系，换句话说，可与其他个体相交， 与外物发生干系是生命很重要的一个因素。而其氨基与羧基一阴一阳，如同拼图的一凸一凹，完美的生命积木材料。

第三步：生 物大分子的产生，这些氨基酸是不稳定的，很容易被分解，但氨基酸形成的蛋白质相较而言有更多的可变性与稳定性，一句话而言，氨基酸在适当条件下（如黏土的 吸附作用），通过缩合作用或聚合作用形成原始的蛋白质分子和核酸分子是趋于更稳定的状态，是大势所趋，据猜测主要是通过溶液聚合与浓缩聚合而成。当形成了 不同蛋白质与其他大分子个体，必然有所不同，不同之处可以互补，并演变自我，更有利于存在。

第四步：生物大分子物质组成多分子体系，对此，奥巴林和福克斯，分别提出团聚体学说和微球学说。大致上满足了：多分子体系内部必须具有一定的物理化学结构；多分子体系的主要组成必须是蛋白质和核酸；原始膜的形成，这三个要求。其神奇之处此处不细表。

第五步之一：遗 传物质的进化，众所周知，核酸是当今地球上所有生物的遗传物质，它携带着生命信息，又能自我复制。核酸有两种：RNA与DNA，它是目前绝大多数生物的遗 传物质。长期以来，人们总以为只有核酸才是遗传物质。其实，和核酸一样，蛋白质的分子结构十分规则，而且也有螺旋结构。科学家长期研究后发现，蛋白质完全 具备遗传物质的条件，能够贮藏、复制和传递生命信息（朊蛋白）。而RNA相较于蛋白质更为简单经济，此外RNA又具有酶的活性，可能催化自身以及其他的一 些反应。但稳定性DNA>RNA>蛋白质。由此猜测遗传物质的演变是由蛋白质到RNA到DNA。信息是除能量，物质以外的三大基本元之一。其 重要性不言而喻。生命的本质是存在，从另一个角度来说就是，信息的延续。

第五步之二：膜 系统的形成，多分子体系的表面必须有膜。有了膜，多分子体系才有可能和外界介质（海水）分开，成为一个独立的稳定的体系，也才有可能有选择地从外界吸收所 需分子，防止有害分子进入，而体系中各类分子才有更多机会互相碰撞，促进化学过程的进行。如何才能隔开内外？当内外成分相似（极性相似）时，范式力太小， 离子键不稳定，共价键变化少，由此疏水键形成的膜便应运而生，观如今复杂的生物膜，很难想象究竟经历了如何的选择淘汰，才演变出如此美丽完美的膜结构。说 到膜，不得不说到边界，没有规矩不成方圆，此番画一个圈便是另一番天地，一物一天地，一个封闭的自成体系的环境，在宏观上来看，有了太多太多的神奇特性。 其与有无理论有神似之处。

第六步 ：细胞的形成，有了上述的种种条件，在熵增的环境的选择下，自发形成一个封闭的、内有分工、负熵的体系——细胞，也无不可能。至于演化出繁衍、生长、摄取„„甚至食物链等等等等高级功能与结构，又是后话了。

第七步：„„

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第N步: 物种的形成，先有鸡还是先有蛋？理论上来说是先有鸡，非同一物种不能繁衍。假如生出来的小鸡与原来的鸡生殖隔离，那这新的物种又与谁交配去？自交？？二分 裂？？？明显的，物种的产生是斜坡，是一个群体在条件的变迁下与原来的物种产生生殖隔离而形成物种，追究其产生是没有意义的，只能从宏观上来区分两个物 种。就像两块互相侵蚀的颜料。

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第N+N步： 生物多样性的产生。由上述理论，我们可以看出，在熵增的激流下，自然选择朝着负熵的方向在被动的前进，也就是说在复杂化，有序化。不妨再将目光放远，对于 生命体组成的群体，群体组成的群落，群落组成的庞大而息息相关的巨大群落，难道不符合生命的定义吗？当把各各群落看为一个个功能结构，环境视为内环境，生 物圈本身也是一个负熵的系统——一个变异的生命体，也许在高维度的空间来说，生物圈类似的存在才称之为生命，定义本来就是主观的。回到生物多样性，明显的 复杂化有利于负熵的产生，而负熵的环境又利于多样性的进行，如同滚雪球一样越来越大，直到环境所限。如此观之，人类造成的多样性丧失阻遏了负熵的进行，如 果生物圈算是一个生物的话，人类这种造成自我高负熵，对外高熵增的群体，应是肿瘤之类的存在吧，当然生物圈不可能被一个小小的肿瘤破坏（这还有疑问），最 多只是人类被淘汰吧。

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To be or no to be？人类是该好好想想。低碳生态无疑是一个选择。熵增的概念本身是热力学概念，反应必然带来熵增，最初的熵特指热熵，现在回到热力学——化学燃料的燃 烧，带来的熵增对生物圈带来了严峻的考验。本质上来说地球上的物质是恒定的，既单一元素是恒定的，C也如此。放眼看地球，内核为Fe，铁核之上无非是泥 土。泥土是复杂的混合物，各地泥土的成份不尽相同。但组成这些泥土的元素，无非是氧、硅、 钙、铝、铁等，大多数以硅酸盐的形态存在。C主要存在与岩石圈上部，水圈，大气圈中的CO2（因分子质量大与N2，O2）在大气圈底部，上面是不是很眼 熟？就是生物圈。如此观之不难看出C循环对于生物圈的重要性。当CO2上升，树木繁衍茂盛，将CO2转换为有机物，当CO2降低，O2必然上升，燃点下 降，有机物易燃而释放出CO2。当人类砍伐树木燃烧化石能源来发展自己，减少自己的熵值之时，C足迹上升，可谓高碳生活，而燃烧化石能源，短期来说是对树 木—CO2体系的不可逆的输入C，砍伐树木对体系的承受能力也是毁灭性的打击。说到这里，低碳生活的重要性已呼之欲出。增加CO2—树木系统的熵就是增加 生物圈的熵，当一个生物抑或是生态系统的熵上升到正值只是，这个系统离毁灭不远了。低碳生活只是随手小事，但对人类来说却是生存大事。

生命的起源是如此神秘，不难解释我们人类辛辛苦苦摸索出来的理论有如此多的破绽了：众所周知的米勒实验有太多的疑问，最主要的还是对早期地球大气是还原性 的假设，没有O2对早期活跃的地球来说实在是牵强，更何况 氨基酸易分解，几乎不可能的小概率，左右手的疑惑，都指出米勒实验的苍白。但吾等存在于此，就说明生物小分子的确产生了，也许这个理论行不通，但大体的思 想却是正确的。

光是小分子的诞生便鬼影重重了，更不要说之后大分子、系统、膜、遗传物质等等等等生命的奇迹。研究生命的起源真是举步维艰，困难重重。但越是了解生命，越是被其跨越种族的神秘与万年积淀的美丽所征服，走得更远看得更远，而其境无穷。

千 万年的时间浓缩于此，沉淀下来的结晶如此美丽，如深邃的广袤星空般壮丽万千，如神秘的微观世界般勾人魂魄。生命这朵巨大的烟花无声的绽放，充斥吾等的视 野，究竟怎样波澜壮阔的演变幻化出人类？究竟怎样平淡无奇的进化跨越这时间？吾等愈向前走，愈是像五柳先生所说桃源入口似的豁然开朗，道可道，非常道，只 可意会不可言传。吾生有崖，而知无崖，以有崖随无崖，吾等必尽其力，唯死而已。

ps： 向伟大的先知达尔文先生致敬。生命如此多娇，引无数英雄竞折腰。前人们未竟的梦想，必由吾等来承担。

11.3.6