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生命是怎樣開始的?生命的起源——值得思考的五個問題
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科研人員發現,細胞要能存活,就至少要有三種複雜的分子,即脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和蛋白質,而這些分子也必須一起發揮作用才行。今天,很少科學家會斷言,一個完整的活細胞是從一堆無生命的化學物質中突然碰巧產生的。那麼,RNA或蛋白質個別地碰巧產生的可能性有多大呢?a
米勒,攝於1953年
許多科學家認為生命有可能碰巧產生,是因為1953年首次進行的一個實驗。那年,米勒在他認為能模擬原始大氣的混合氣體中放電,結果產生了一些氨基酸。氨基酸就是構成蛋白質的化學成分。後來,人們在一塊隕石中也找到氨基酸。這些發現是不是意味著,所有構成生命的基本成分都能輕易地碰巧產生呢?
美國紐約大學化學系榮譽教授羅伯特·夏皮羅說:「有些學者假定,所有 構成生命的成分都能輕易地從類似米勒所做的實驗中產生,而且都在隕石裡找得到。但事實並不是這樣。」2b
請看看RNA分子。RNA由較小的核苷酸分子組成。核苷酸跟氨基酸不同類,結構比氨基酸稍為複雜。夏皮羅說:「放電實驗沒有產生任何種類的核苷酸,隕石研究中也沒有發現核苷酸。」3他還說,一些化學物質混合起來碰巧形成一個能自我複製的RNA分子,可能性「實在微乎其微。在可見宇宙的任何地方,這樣的事要是能發生一次,就真的幸運極了」。4
要有RNA(1)才能製造蛋白質(2),而製造RNA又需要蛋白質。這兩種分子怎麼可能各自碰巧產生呢?兩者同時碰巧產生就更不用說了。核糖體(3)會在本冊子第2部分加以論述
那麼蛋白質分子呢?組成一個蛋白質分子的氨基酸,數目少則五十,多則數千,並以精確而特定的方式合成。就是在一個很「簡單」的細胞中,平均每個蛋白質也含有200個氨基酸,而在這類細胞裡,蛋白質就有幾千種!有人計算過,一個只由100個氨基酸組成的蛋白質在地球上碰巧合成的可能性,大約是一千萬億分之一。
實驗室裡合成的複雜分子,是科學家用精湛的技術製造出來的,那麼細胞中複雜得多的分子呢?真的有可能碰巧產生嗎?
支持進化論的科研人員休伯特·約克基更斷言:「生命是不可能『從蛋白質開始』的。」5製造蛋白質需要RNA,而製造RNA又需要蛋白質。姑且不理機會如何渺茫,假設蛋白質和RNA分子真的能同時同地碰巧產生,那麼兩種分子互相合作,形成一種能自我複製、自給自足的生命體,可能性有多大呢?「這件事(蛋白質和RNA隨機混合起來[形成生命體])碰巧發生的可能性微乎其微。」美國航空航天局(美國太空總署)天體生物學研究所的成員卡羅爾·克萊蘭博士說。c她又說:「不過,看來大多數科研人員假定,只要解決了蛋白質和RNA在原始的自然環境中如何個別地產生這個問題,兩種分子就自然會互相合作了。」關於這些構成生命的物質如何碰巧產生,目前有不止一種說法。談到這些說法,克萊蘭博士說:「沒有一種說法可以圓滿地解釋事情發生的經過。」6
無生命機器人是由聰明人製造和編寫程式的,人又是誰造的呢?且不說人,活細胞是誰造的呢?
為什麼該想想這些事實?請想想那些認為生命碰巧產生的科研人員面對的難題。他們在隕石中找到了一些存在於活細胞裡的氨基酸。他們也通過精心策劃的實驗,在小心控制的情況下,製成了其他更複雜的分子。他們希望最終能製造出一個「簡單」細胞的所有成分。他們好比一個想造機器人的科學家,利用存在於大自然的元素造出鋼、塑料、硅酮和電線,然後用這些材料造出一個機器人,再輸入電腦程式,使機器人能自我複製。這個科學家所做的一切能證明什麼呢?充其量,只能證明一個聰明人可以創製出一台了不起的機器而已。
同樣,假如科學家真的能造出一個細胞,那當然是一項偉舉,但這可以證明細胞能碰巧產生嗎?其實,這反而證明細胞不是碰巧產生的,對嗎?
你認為怎樣?到目前為止,所有科學證據都顯示生命只能源於生命。就算是一個「簡單」的活細胞,要相信它能從無生命的化學物質碰巧產生,也要有極大的「信心」才行。
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「簡單」的生物真的簡單嗎?生命的起源——值得思考的五個問題
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無生命的化學物質真的能衍生出一個「簡單」的細胞來嗎?
證據顯示什麼?多虧微生物學的發展,我們能細看已知的最簡單的活原核細胞,欣賞到細胞那令人驚嘆的構造。支持進化的科學家推斷,原始活細胞的形態跟現代的原核細胞必定相差不大。10
如果進化論是對的,這套理論就應該能合理地解釋第一個「簡單」的細胞怎樣碰巧形成。如果生命來自創造,我們就應該能在最小的生物裡也看到精妙的設計。何不參觀一下原核細胞呢?參觀期間,請想想這樣的細胞到底有沒有可能碰巧形成。
細胞的「圍牆」
要參觀原核細胞,你就得縮小,變得好像一個句號的幾百分之一那麼小。這個細胞好比一家工廠,你進入前,會看到工廠的圍牆——細胞膜。實際的圍牆以磚和灰漿建成,細胞膜則又堅韌又有彈性,大約一萬層疊起來才等於一張紙的厚度。不過,細胞膜的構造比磚牆要複雜得多。為什麼這樣說呢?
正如圍牆保護工廠,細胞膜保護細胞免受有害物質侵入。雖然這樣,細胞膜並不是密不透風的,而是能讓細小的分子比如氧分子進出,容許細胞「呼吸」。可是,未經細胞批准,細胞膜不會容許較複雜而有害的分子進入細胞。細胞膜也會阻止有用的分子離開細胞。細胞膜怎麼能做到以上幾點呢?
請想想工廠的情況。有些工廠會有門衛在圍牆的入口把守,監控貨物進出。同樣,細胞膜上鑲嵌著一些特別的蛋白質分子,這些分子既是門,也是門衛。
細胞膜有「門衛」,只容許某些特定的物質進出細胞
有的蛋白質(1)中央有空隙,只容許某些種類的分子進出細胞。有的蛋白質(2)在細胞膜一側張開,在另一側閉合。有的蛋白質(3)有「裝卸區」,「裝卸區」有特定的形狀,跟特定的「貨物」配合。當貨物來到裝卸區時,如果跟裝卸區的形狀配合,蛋白質閉合的一端就會張開,讓貨物穿過細胞膜(4)。這一切活動都在細胞表面進行,就算是結構最簡單的細胞也不例外。
「工廠」內部
假設你得到「門衛」允許,可以進入細胞「工廠」了。你會發現原核細胞內滿是像水一樣的液體,這些液體含有豐富的養分、鹽和其他物質。細胞用這些「原材料」製造所需的東西,但過程並不是雜亂無章的。細胞好像運作順暢的工廠那樣,在細胞裡進行的無數化學反應全都按時進行,而且井然有序。
細胞用很多時間製造蛋白質。過程是怎樣的?細胞先製造大約20種氨基酸,即蛋白質的基本成分。氨基酸被送到核糖體那裡(5),核糖體好比一些自動化機器,按精確的序列把氨基酸串連起來,製成某種蛋白質。正如一些工廠有中央的電腦程式主導運作,細胞也有「電腦程式」或密碼,稱為DNA(6),控制細胞的許多功能。核糖體取得一套來自DNA的詳細指令(7),知道要製造什麼蛋白質,以及如何製造。
蛋白質的製造過程令人嘆為觀止!每個蛋白質都摺疊成獨特的三維形狀(8),而蛋白質的形狀決定蛋白質的功用。c請想像製造引擎的情況。在生產線上,各部件都要精確地裝配起來,所生產的引擎才能運轉。同樣,蛋白質也必須精確地組合起來並摺疊成正確的形狀,否則無法正常運作,還可能危害細胞。
細胞「工廠」——蛋白質的製造過程:像一家自動化生產的工廠那樣,細胞裡有許多「機器」負責組合和輸送複雜的「製品」
蛋白質製成後怎樣能去到該去的地方呢?細胞所製成的每個蛋白質都有內置的「地址標籤」,使蛋白質能被輸送到合適的地方去。細胞每分鐘生產和輸送幾千個蛋白質,而每個蛋白質都能到達正確的目的地。
為什麼該想想這些事實?在原核細胞裡,也就是在最簡單的生物裡,複雜分子是不能自行生產出來的。在細胞外,複雜分子會分解。在細胞裡,複雜分子要借助其他複雜分子才能生產出來。例如,要生產一種能釋放能量的特別分子腺苷三磷酸(ATP)就要有酶,但要生產酶就要有ATP提供的能量才行。同樣,要有DNA(第3部分會談談這種分子)才能生產酶,但要生產DNA就要有酶才行。除了酶之外,別的蛋白質也要靠細胞去製造,而製造細胞又得靠蛋白質才行。d
微生物學家拉杜·波帕並不相信聖經中關於創造的記載,但他在2004年曾說:「既然生命不能在實驗室完全受控的情況下產生,又怎麼可能是在大自然裡衍生出來的呢?」13他又說:「活細胞的功能所涉及的機制複雜無比,這些機制看來是不可能同時碰巧形成的。」14
摩天大樓根基不穩就必定倒塌,進化論解釋不了生命起源也絕不能站得住腳,對嗎?
你認為怎樣?進化論試圖解釋地球上生命的起源跟神明無關。可是,科學家對生命的了解越深,就越看出生命碰巧產生的可能性微乎其微。為了擺脫困境,有些支持進化論的科學家希望把進化論和生命的起源分開來說。你認為這樣做合理嗎?
進化論建基於一個假設,就是有一連串的巧合衍生出生命來,基於這個前提,進化論再假定有一連串不受指揮的事件發生,產生了一切種類紛繁、結構複雜的生物。不過,要是進化論的前提不能成立,那麼建基於這個假設的其他理論又怎能成立呢?正如沒有根基的摩天大樓是站不住的,解釋不了生命起源的進化論也是站不住的。
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指令從哪裡來?生命的起源——值得思考的五個問題
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許多科學家怎樣說?不少生物學家和其他科學家都認為,DNA和其中用密碼寫成的指令,都是在一段漫長的歲月裡單憑機遇碰巧而成的。他們說,從DNA分子的結構、所儲存和傳遞的信息以至DNA運作的方式,都看不出有設計可言。17
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指令從哪裡來?生命的起源——值得思考的五個問題
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證據顯示什麼?如果進化論是對的,我們就該看到一些證據,顯示DNA至少有可能是由一連串偶發事件產生出來的。
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指令從哪裡來?生命的起源——值得思考的五個問題
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奇妙分子的獨特構造
我們乾脆把這東西叫做繩子。這根繩子粗約2.6厘米(1英寸),緊密地盤繞在一些軸兒上(4),然後再盤繞成圈。這些圈跟支撐物相連,好固定位置。展覽室有個電子屏幕,指出繩子以井然有序的方式盤繞起來。假如你把每個染色體模型的繩子全都拉出來弄直,然後一條一條地連接起來,繩子的長度就幾乎等於地球圓周的一半!a
一本談論科學的書說,這麼有效的收藏方式是「工程學上的偉舉」。18如果說這個工程學上的偉舉並非出於任何工程師,你會相信嗎?假如這座博物館裡有一家大型的百貨商店,貨品琳琅滿目,排列得井井有條,不論要找什麼貨品都很容易找到,這家百貨商店會不會沒有人管理呢?當然不會!可是,無論一家商店的貨品排列得多麼整齊,也遠遠比不上染色體的組織那麼井然有序。
電子屏幕指示你拿起繩子細看(5)。你照著做,發現那不是一般的繩子,而是由兩股線互相盤繞而成的,兩線之間還有間隔相等的細線相連,整個構造看起來就像一個被擰成螺旋型的梯子(6)。這時你想起來了。你拿著的就是DNA分子——生命的一大奧祕!
一個DNA分子有系統地跟軸兒和支撐物結合,摺疊成一條染色體。DNA梯子的橫檔叫做鹼基對(7)。鹼基對有什麼功用呢?染色體又有什麼作用?電子屏幕簡略地解釋了一下。
超凡的信息儲存系統
電子屏幕指出,要認識DNA,就必須認識DNA梯子的橫檔。請想像梯子從中間左右分開,兩邊各有部分橫檔。橫檔共有四類,科學家所用的代號是A、T、G、C。科學家驚訝地發現,這些字母的序列是傳達某些信息的密碼!
你可能聽說過19世紀發明的摩爾斯電碼,這是電報傳遞信息時所用的編碼。摩爾斯電碼只有兩個「字母」(點和短劃),但這兩個「字母」能組合成無數的詞和句子。DNA的編碼則有四個字母,即上一段提到的A、T、G、C。正如字母拼合成詞語,詞語組成故事,故事構成篇章,最後各章結集成書,DNA的字母拼合成密碼子(「詞語」),密碼子則組成基因(「故事」)。一個基因平均有2萬7000個字母。基因連同基因之間的間隔部分組成了染色體(「篇章」),而23條染色體所組成的基因組,就好比一本有23章的書,其中蘊含了一個生物體的全部遺傳信息。b
基因組可說是一部篇幅很長的作品。基因組儲存了多少信息?人類基因組約有30億個鹼基對(DNA梯子的橫檔)。19如果把基因組比作一套百科全書,每冊起碼一千頁,全套書就有428冊,而一個細胞有兩個基因組,就合共856冊。假如你要用打字機把基因組的信息全打出來,就必須全時工作差不多80年,而且不可休假!
不過,就算你把信息全都打好也沒有用。試問你怎可能把好幾百冊厚厚的書全都塞進一個微小的細胞裡呢?再說,你的身體有100萬億個細胞呢。要把巨量的信息壓縮到如此程度,實在遠遠超出人的能力範圍。
一位分子生物學兼電腦學教授說:「乾重1克的DNA,體積大約是1立方厘米,信息容量約等於一萬億張CD[光碟]。」20這句話意味著什麼呢?請想想,DNA蘊含各種基因,也就是人體發育和機能運作所需的指令。每個細胞都有一套完整的指令。小量的DNA就能儲存巨量的信息。今天全球人口約有70億,一茶匙的DNA,就能儲存350倍全球人口身體發育和機能運作所需的指令。要儲存關乎70億人口的指令,只消茶匙上薄薄一層DNA就夠了。21
有書但沒有作者?
1克DNA的信息容量約等於一萬億張光碟
現今科技發達,信息儲存系統日趨微型化,但沒有任何人工系統能媲美DNA的容量。我們姑且把DNA比作光碟。光碟外形對稱,表面閃亮,設計精良,顯然是聰明人的心血結晶。這還不止,光碟儲存了信息,這些信息不是無用的數據,而是一些關於製造、保養和維修一部複雜機器的指示,指示既詳細又有條理,雖然沒有明顯地改變光碟的重量和大小,卻是光碟最重要的部分。這些信息必定是由某些聰明人編寫的,對嗎?有書但沒有作者,有可能嗎?
我們把DNA比作光碟或書並不是沒道理的。一本論述基因組的書指出:「嚴格地講,說基因組是一本書並不是在打比方,基因組確實是一本書。任何書其實都是一些數碼化的信息……基因組也一樣。」作者又說:「基因組是一本非凡的書,在合適的情況下,基因組能自我複製和閱讀自己的信息。」22這道出了DNA另一個重要方面。
機器開動了
你站在靜悄悄的展覽室裡,心裡想:「細胞核裡真的毫無活動,像這個靜悄悄的展覽室一樣嗎?」這時,你留意到有個玻璃櫃放置著一個DNA模型,櫃上方有個電子屏幕顯示:「請按鈕看示範」。你一按鈕,講解員的聲音就響起來,說:「DNA有至少兩個重要任務。第一是複製。DNA必須被複製,好讓每個新生細胞都有完整、相同的遺傳信息。請觀看模擬運作。」
玻璃櫃的一端有道門打開,進來了一個看來很複雜的機器,原來是幾個連在一起的機器人。機器人走向DNA模型,然後爬上去,就像火車沿著軌道行走那樣。機器人爬得很快,你看不清它究竟做了什麼,只見它一爬過,一個DNA就變成兩個完整的DNA。
講解員說:「大家看到的,是大大簡化了的DNA複製過程。一組稱為酶的分子機器沿著DNA爬行,先把雙股的DNA分開,再用分開後的單股DNA作為模板,在每個單股上產生另一個跟模板互補的單股DNA。我們無法向大家展示機器的每個部分,例如一個在複製DNA之前運作的小工具,這個小工具切開DNA某個部分,讓DNA自由轉動,不致盤繞得太緊。我們也無法展示在DNA複製期間進行的多次『校對』,差錯全都會被發現和修正,準確程度之高令人稱奇。」(請看第16和17頁的插圖)
講解員又說:「我們清楚展示的是速度。大家留意到剛才機器人爬行得很快吧。事實上,在DNA『軌道』上爬行的那組酶,每秒爬大約100個橫檔或鹼基對。23假如把DNA『軌道』放大至火車軌道一般大小,在其上行走的『火車』就以時速超過80公里(50英里)前進。細菌裡微小的『複製機器』比這個速度還要快十倍!在人體細胞中,一隊隊數以百計的『複製機器』會在DNA『軌道』上的不同路段工作,只消八小時就複製了整個基因組。」24(請看第20頁附欄「DNA——能被閱讀及複製的分子」)
「讀取」DNA的信息
複製DNA的機器人離去後,另一部機器就上場。這部機器也在DNA上面爬行,但比先前的機器人爬得慢一點。這次,機器爬過後,DNA並沒有改變,只是同時有另一根像單股DNA的繩子不斷從機器的一個出口走出來,好像機器長了一條不斷生長的尾巴。究竟是怎麼一回事呢?
講解員說:「DNA的第二個任務叫做轉錄。蛋白質是構成人體的主要物質,而DNA上的基因儲存了製造這些蛋白質的方法。既然DNA從不會離開細胞核這個安全地帶,那麼基因的信息又怎樣能被讀取和使用呢?首先,有些化學信號給發放到細胞核裡,啟動了DNA上某個基因。接著,大家看到的這部酶機器就爬上有關基因所在的那段DNA,運用核糖核酸分子(RNA)把基因複印出來。RNA的構造跟DNA不同,但樣子極像單股DNA,任務是讀取用密碼寫成的基因信息。在酶機器裡的RNA取得了基因的信息後,就離開機器,走出細胞核跟核糖體會合。在核糖體那裡,基因的信息就會用來製造蛋白質。」
你看著示範,心裡不住地讚嘆。你覺得這座博物館很了不起,構思建造博物館和這些機器的人實在智慧非凡。如果整座博物館和所有展品還會自動化運作,能展示出人體細胞內同時進行的無數活動,你又覺得怎樣呢?場面必定十分壯觀,更令人讚嘆。
你意識到,其實在你體內100萬億個細胞裡,上述那些小巧複雜的機器正持續不斷地運作!你的DNA正被閱讀,提供指令去製造數十萬種蛋白質分子,構成身體中的酶、組織和器官等。就在這一刻,你的DNA正進行複製和校對,讓每個新生細胞都有自己的一套指令,以供讀取。
為什麼該想想這些事實?
讓我們再想想:「這些指令是從哪裡來的呢?」根據聖經,載有這些指令的「書」和指令本身都源自一個超越凡人的作者。這個說法真的不合時宜、跟科學相抵觸嗎?
請想想:人能建造出上述博物館嗎?要是真的去造,工程必定難比登天。關於人類基因組和基因組的運作,還有很多不解之謎。科學家仍在探索各基因的位置和功能,而基因只是DNA的一小部分,DNA還有大部分是不含基因的。以前科學家把這些不含基因的部分叫做「垃圾DNA」,但近來他們的想法改變了。他們認為這些部分可能控制著基因的功能和運作。就算科學家真的能夠造出一個模型,結構跟DNA一模一樣,連那些複製和校對DNA的機器也通通齊全,他們又能不能使模型像真的DNA那樣運作呢?
著名科學家理查德·費因曼臨終前不久,在黑板上這樣寫道:「我不了解的東西,我可造不出來。」25他虛懷若谷,令人敬佩,而他的話正好用來解釋DNA的情況。科學家不能完全了解DNA的運作,就造不出DNA,也造不出有關的複製機器和轉錄機器來。可是,有些人卻斷言自己知道DNA是全憑機遇偶然產生的。你看過上述事實後,認為證據真的支持他們的說法嗎?
一些有學問的人認為證據支持另一個說法。發現DNA雙螺旋結構的其中一位科學家弗朗西斯·克里克就認為,DNA分子結構精妙絕倫,不可能是由不受指揮的事件衍生出來的。他提出一個說法,就是有些智慧超凡的外星人把DNA送到地球來,好讓生命在地球上出現。26
著名哲學家安東尼·弗盧提倡了無神論50年,最近卻完全改變了想法。他81歲時,表示自己相信生命來自創造,而且過程必定涉及智慧。為什麼他現在會這樣想呢?就是關於DNA的研究。當被問及如果他的新想法不被科學家接納,他會有什麼感受時,弗盧說:「那就太可惜了。我一生都堅持……的一個宗旨,就是證據在哪一方,我就站在哪一方。」27
你認為怎樣?證據支持哪一方呢?假如你走進一家工廠的核心地帶——電腦室,看見電腦正執行複雜的主程式,指揮著整家工廠的運作,還不斷發出指令,指示員工怎樣製造和保養工廠裡每台機器,主程式也在自我複製,並進行校對,以確保複製無誤;那麼,電腦和電腦程式是自行產生,還是來自一些思想有條理的聰明人呢?你認為以上事實表明什麼?答案不言而喻。
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