科幻讲座

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   本文发表于《科幻大王》2000-2001年度“科幻之翼”专栏。对一些幻想(例如能不能实现时间旅行等)展开推理和想象。追溯过去的人类幻想如今是否已经实现,或能不能实现。属于讲座性质,不是小说。
  

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宇宙第一大谜:生命
              飞腾科幻军团/绿杨



  在远离地球的茫茫太空中有一艘客运飞船。此时正值圣诞节,乘客们聚在大餐厅里欢乐地婆娑起舞、频频祝酒。一位女歌手举着酒杯吟唱着"一路平安"。啪!一颗绿豆大的太空小石子穿透船壁击碎了歌星手里的酒杯。幸好飞船无恙,造成一场虚惊。
  这是笔者十多年前在科幻小说《缺席审判》中描写的一幕。笔者写道:"女歌手溅了一身葡萄酒,却捡到一颗星球"。然而这不是一场虚惊,小石子带来了太空病毒,最终毁掉了这艘没有免疫力的飞船。写这篇作品的时候世界各国科学家正在热衷于寻找外星人的踪迹,《缺席审判》试图说明人类遇到的头一个外星生命,最可能的是微生物而不是外星人。这种机遇要多得多。
  地球以外的生物和我们一样,都是有生命的物体。探寻外星人也好、太空病毒也罢,本质上都是对生命本身的探索。这是21世纪人类最大的挑战之一,也是最难破解的宇宙之谜。
  什么是生命?以前的答案很简单:活的东西就是有生命的东西。那么"活"是什么意思?回答是:有生命的东西就是活的。这样问题就陷入一个说不清楚的循环之中。用这个简单逻辑解释生命,我们就会遇到许多无法摆脱的困境。放射性同位素不停地自发放出射线,最后蜕变成别的东西,它是活的吗?现在的信息技术已经使我们可以在屏幕前和虚拟世界里的先生或小姐进行直接的对话、握手,甚至挽着臂弯去海滩散步和野餐。这个活脱脱"有血有肉"、有"自己思想意志"的虚拟人物实际上是由数字组成的,算不算是有生命的呢? 解释生命首先要对生命有个定义才行。生物学家(严格说是地球生物学家)说,具有生命的物体能吸收利用外界的物质和适应环境,能按照遗传特点发育、生长、运动及繁殖后代。按这个标准,上面说的虚拟人算不上生命。但是,这个定义是含含糊糊的。因为生物学承认动物、植物、微生物都是有生命的生物,但是微生物中的病毒并不完全具备上述的特征。
  既然如此我们不妨暂时撇开这些理论,做个实验看看生命究竟是个什么东西。这得用一只兔子,把它麻醉后捆在解剖台上,象拆房子似地由大到小一层层进行分解,直到找出寓藏生命的东西为止。我们先取出器官,而后剔出几个细胞。细胞里没有贴着生命标签的东西,得进一步分解。细胞是由蛋白质构成的,现在用解剖刀不行了,得用化学分析方法。分析表明蛋白质是由氨基酸组成的,氨基酸再分下去还可以分成简单的无机物质。这象下梯子,一步步下去最终我们发现,构成兔子的最小"砖块"是原子--主要是碳氢氧氮等单个的原子。这拆到底了,原子不仅是制造兔子的最小"砖块",也是制造世界万物的最小"砖块"。
  在整个拆卸过程中,我们没有找到任何具有生命特征的东西。面对这一大堆拆散下来的大大小小零部件,生命究竟藏在那里?
  号称生命物质的蛋白质分子躺在试管里纹丝不动,既不生长发育、,也不复制自己,所以它并不存在生命。这很使肯德基连锁店的老板感到沮丧,但没有办法,这是事实。否则将一只鸡腿放在盘子里,明天会变成两只。
  那么,难道生命寓藏在原子之中不成?当然不是。构成生物体的原子和其他原子没有任何区别,不存在什么专门造猫或专门造狗的原子。再说,石头泥巴也是原子构成的,它没有生命。石油、橡胶等一般的有机物质和自然界大量的无机物质也没有生命。 这条线索中断了。但我们还可以另外找一条路继续探索。我们干脆切入得更深一点,看一看生命和非生命的界线在哪里,生命必然是在这条分界线上出现的。到哪里去找这条界线呢?令人憎恶的病毒现在忽然变得可爱了,因为它是一个很好的生命和非生命之间的最好标本。病毒具有生长、繁殖、遗传、变异等一切生物都有的特征;但它没有摄取外界物质来合成营养的能力,只能寄生在别的生物细胞里不那么光彩地偷吃现成的"食品"。因此,病毒只能算是个中间状态的"半生物",它的生命是不完整的原始生命。显然,这就是生命的起点。
  找到了生命的起点,就可以看看它究竟是什么东西和怎样诞生的。
  世界上具有完整生命的最小生物是细菌,一条伤寒杆菌只有3微米长,然而在这狭小的空间里生活家什倒也应有尽有。而病毒的体积平均只有0.1~0.2微米,比细菌还小得多--小得连个有壁的"蜗居"都没有,实际上它只是一小片裸露的最起码的生命物质碎片。在电子显微镜下,病毒仅仅是一团麻花般扭起来的化学分子长链。别小看这条由一种核酸(DNA或RNA)和蛋白质共同组合的链子,生命源头就在这里!
  不仅是病毒,象人这样的高级生命也是从核酸+蛋白质的特殊组合开始的。不同的组合形式决定了这个生物体的所有性状。
  现在可以关上电子显微镜,轻松地嘘口长气了吗?且慢,问题还没有完。生命存在于核酸+蛋白质之中,但是核酸和蛋白质说到底还是由分子组成的,而这些分子又是由原子组成的,这岂不等于说生命仍然是由原子构成的?唉,我们转了一大圈又回到出发点去了。的确,在物质上说核酸和蛋白质就是一大堆原子,这些原子和其他单个的原子没有什么两样。不同的是这些原子是按照某种严格的模式和顺序排列起来的,也即按照核酸和蛋白质的结构模式组合在一起的。换句话说是这种组合诞生出生命,而不是物质本身。 让我们再做个牛郎织女式的化学实验看看是不是这样。第一步很简单,把一只病毒磨碎,直到磨成分散的单个原子用电镜观察。结果当然没有生命迹象。然后,另外拿一只病毒(比如用烟草花叶病毒)用化学方法将它的核酸分离出来放进一只盛着水的杯子里,蛋白质则放进另外一杯水中,使它们分别单独呆着互不接触,然后用电镜分别观察。独处的"牛郎"和"织女"都毫无动静,看不到任何生命活动的现象。请记住,到此为止两只杯子里装的都还是非生命物质。
  下面奇迹就开始了。把两只杯子里的水倒在一起,这时两种非生命物质马上活跃起来,核酸自动地每24个连接成一串。蛋白质则亲热地围拢来,按照预定的规则紧紧地和核酸缠绕在一起成为组合体,一只烟草花叶病毒诞生了! 非生命的物质按某种方式排列起来,就变成了有生命的物质。生命不是物质,而是组合物质的方式。 谜底揭开了。但是新问题又来了:我们没有施加某种超自然的力量,是谁让它们这么干的呢?这是个更加深奥的谜。 从散在的原子一步步组合为有生命的核酸+蛋白质,可能是出于机遇。在远古的原始海洋里生命还不曾出现的时候,海水里的简单无机物质经过长时期的碰撞形成小分子的有机物质,有机物质又经过反复多次碰撞化合成大分子的有机物质。在亿万年时间里,它们终于有机会偶然萍水相逢组合成核酸和蛋白质,于是生命就出现了。这只是一种可能性,但值得验证一下。这个实验不用我们动手,科学家已经试过了。他们将一瓶"原始汤"(含有简单物质的溶液)放在封闭的容器里,然后模仿自然的光照和雷电条件以促进物质的化合。经过半个月,"原始汤"里果然出现了一些较复杂的有机分子,而且还有氨基酸,但没有形成蛋白质或核酸。也许是时间不够长,毕竟半个月和亿万年是无法比拟的。看来我们只好等着瞧了。 然而"等着瞧"不是科学家习惯的工作方式,他们又从破译基因密码着手解开生命之谜。基因密码就是核酸+蛋白质的分子排列方式,搞清楚了这一点不但能知道生命的秘密,而且还能动手去合成生命!
  创造生命!我们要成为上帝了啦。其实这不象想象的那么困难:将原子按照密码写下的顺序和方式一个个码起来,就能堆砌出一个生物。 原子小得连光学显微镜都看不出来,用手指或镊子去摆弄是不行的,但纳米技术可以帮得上忙。新兴的纳米技术能对纳米大小的东西进行加工,1纳米=10-9米,而原子的直径则约为10-10米,足以拨弄单个的原子和分子,让它们按照基因告诉我们的方式安放起来。 不管用什么方法,可以乐观地认为制造生命是可能的。事实上,一种有争议的"生命"已经在人的手中产生出来了,这就是计算机的程序。
  许多小读者曾经在课桌的抽屉里偷偷地玩过电子宠物,那只可爱的小狗饿了会吃食,吃完后舔舔嘴再向你大摇其尾巴,过不时还会拉屎。这一切都是按照设计好的程序依次进行的。
  程序是一系列该如何做的行为指令,指令实际上是一种信息。核酸和蛋白质的排列方式也同样是信息。我们可以编写出一套套具有更加高级、更加复杂的程序,比如能把代表一个化学分子的数字和代表另一个化学分子的数字排列组合在一起,最终将拼凑出代表核酸和蛋白质的庞大数字阵列。计算机程序是些干巴巴的0和1,0和1本身是没有什么生命可言的,但一长串0和1按照次序连起来就由量变到质变,成为了象核酸和蛋白质那样的"生命基本物质"。我们只要接通电源,按下一个"开始"键,"生命基本物质"就开始按照程序行动,以数字的形式进行生长、发育、合成自身需要的"营养",按照遗传密码复制后代。然后衰老、最终把自己"删除"。一切都和真的核酸+蛋白质的行为一模一样。只要不切断电源,数字生物会在屏幕上继续"生活"下去,并不断繁殖后代乃至形成一个屏幕上的电子社会。 这能不能算是一种新的生命形式? 当然它不符合我们生物学定义上的生命,但我们不能把眼光局限在地球生物的模式上。宇宙浩瀚广袤,到处都有诞生生命的条件。以前认为生命必定要有水、大气、温度、紫外线------等等合适条件才能诞生,这是我们对着镜子得出来的结论,其他星球生命未必要求同样的条件。即便是地球上,所有动物、植物都需要氧元素,也仍然有厌氧的细菌存在,何况无边的宇宙空间? 地球模式的"生命"一词本身就很难下出十分明确的定义,宇宙生命就更难了。不同条件下产生的生命不会是同一的模式。我们完全不知道它是些什么,能肯定的一点是多样性。
  光谱分析的观测已经在星际云中发现了50多种含碳氢氧氮的有机分子,甚至还找到了氨基酸。因而有人推测星际云里可能存在低级的生命,它和地球生命有着某种相近的地方。若真如此,我们可找到天涯血亲了。 科幻作家曾提出过其他星球上"硅基生命"的设想。地球上所有生物都是以碳氢化合物为基础构成的。碳的化学性质使它容易和氢结合并形成稳定的碳-碳长链,因而成为蛋白质的核心结构。硅的性质和碳颇为相似,也可形成硅-硅长链,只是连接不很稳定。如果加入氧就可以连成硅-氧交替的、稳定的长链,这种结构称为硅酮。在缺乏碳元素的星球上如果出现生命,很有可能是"硅酮人"。当然,在我们的实验室里也可以造出硅酮生物,假如硅真的能作为生命基础的话。
  有的研究者认为生命不一定要由有机物组成。因为生命不是物质而是组织形式,宇宙间除了物质就是能量,所以能量没有理由不能组成生命。例如几百万度的恒星热核反应中可能存在着核生命。 无论如何,生命未必限于地球上的模式。因此生命的定义对我们来说太模糊了,也太深奥了。我们探究得越深入,迷惑也越多。这也符合认识的规律,你登得越高视野就越广阔,看到的东西也越多,其中必有许多新的未知。对于生命的奥秘尽管我们觉得有点晕头转向,但我们的显微镜毕竟代替了福尔摩斯的放大镜了。 生命之谜终究是会解开的。究竟先在试管里揭开它,还是在太空中找到它?我们拭目以待吧。
(完)
  
  本文由作者本人提供,飞腾获独家授权。
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