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生物是如何进化的？ 一、物种的进化
在地质年代早期只有最简单的生物，越是地质年代晚期，生物种类越多和现存生物也较接近。这说明现在的各种各样的生物是漫长历史的产物，生物经历了由简单到杂、由水生到陆生、由低级到高级的演变过程。 生命起源何处 关于生命的起源，意大利物理学家恩里科．弗米（Enrico Fermi）曾提出过一个有名的设想。他认为宇宙是很大的，它拥有无数的恒星，其中不少和我们太阳系相似。我们生存的银河系大概有1011个星球，而宇宙中要有1010个或更多的银河系。很多恒星带有行星，它们围绕恒星运动着，有相当一部分行星的表面上可能有液态的水，而且还有大气围绕。这些大气是由碳、氮、氢、氧等元素的简单化合物所组成的。和我们的太阳系一样，由恒星发出能量，照射到它的行星的表面上，从而使那儿合成出很多种有机物，使海洋变成很稀的热汤。这些化合物最后将在非常复杂的情况下互相发生作用，形成能够自我繁殖的组织，也就是原始的生命。这些简单的生命能够依照物竞天择的自然规律逐渐进化到能够活动及思考的生物，于是文明科学、技术接踵而来，随后该行星的整个环境都会为其所控制。他们还想旅行到附近的行星和其他星系的行星上去，以便征服其他星球。他们边探测边前进甚至发展到整个银河系。 大多数人会同意费米的上述论点的，但困难在于能对上述一个步骤发生的机率给予确切的估计。我们还没有很好的证据说别的恒星也带有行星，虽然似乎很可能。倘若的确有行星存在，其中的某几个可能有适合的环境足以产生好的“汤”，即水里各种简单的有机物混合形成的汤，从汤生成原始的、化学的和可以自己繁殖的体系。 即使上述情况业已产生，我们还不清楚它要经过怎样的衍化过程或者确切需要多长时间才能演变成为具有高度文明的高等生物，也不清楚这种生物是否真能探测宇宙以及它们能成功地运行多么远的距离。这些都还没有人去实践。在费米的剧本里也许的确可以发生这些剧情，便有些事可能进行很慢，有些则不会发生。这可以解释为太远了，以至于现在我们还没有发现外星人来访地球。 上世纪的下半期，有另一种关于生命来源的说法，这是一位瑞典物理学家阿列纽斯（Arrhenjus）提出的。他说：生命不是在地球上自生的，而是以微生物种子的形式从太空中飘送过来的。这种原始孢子来源于别的星球，它们可能是受到入射光的压力轻轻地被推到我们这个地球上来的。他称这种理论为生源说（Panspemia），意即“随处都有的种子”。但在目前这种意见未能被人们所接受，因为孢子在空间经过很长的时间，早会被射线所破坏，不可能飘到地球上来。 我将探索由我及莱斯利．奥格尔（Leslie Orgel）在几年前提出的生源说的一种方式：假定这些微生物是由外星球上更高文明的人在几十亿年以前所发送的，为了避免受伤害，它们被装载在一艘无人驾驶的宇宙飞船上，可以发送得很远很远，要多远就多远。当这些微生物一旦被丢在原始海洋里，生命就此开始而繁衍。这种所谓定向生源说的设想登载在一本名叫《Icarus》的空间杂志上，这一设想不是新东西，早在1954年J．B．S霍耳丹（Haldane）及其他人就提到过，虽然没有像我们说得这样具体。 定向生源说可以视为是真正的科学或者只是一种难以理解的科幻小说。比之解决地球上生命的起源问题，我更着重于描述其必然成立的背景，即从很小的原子、分子直到整个宇宙的全貌，从事物发生的短暂瞬间到整个时间的推移即从大爆炸开始直到今天，从大分子间的错综复杂的相互作用直到无穷无尽的高度文明及高级技术。 这是个使人为难而又很可爱的题目。 为此，我们需要知道很多关于我们所置身于其中的宇宙的非常丰富的事物。 人的胚胎怎么会有鳃裂？ 18世纪以前，人们普遍认为，既然各种生物都是上帝创造的，那么上帝一开始把生物创造成什么样子，它就永远应当是什么样，包括在娘肚中还是一个小小的胚胎时即是如此。比如人在胚胎期间就应当是一个具备有完整的脑袋、躯体、五官、四肢、五脏内脏的胚胎般大小的小人，以后的成长只不过是各种组织器官的放大而已。这种学说叫做预成论或先成论。按照这种学说，不同的生物从胚胎开始就有不同的组织和器官，是一成不变的，预成论与物种不变虽然说法不同，实际却同出一辙。 可是，德国的自然哲学家、胚胎学家沃尔弗（1734-1794）却发现事实并不是如此，他详细观察了鸡胚胎的发育过程，发现小鸡的各种器官不是预先在鸡蛋中就有的，而是后来经过发育而成的。比如小鸡的肠管是由片状结构物质发育而来的；神经系统最初也只是简单的薄片，后来逐渐形成神经管，形成脊髓和脑。沃尔弗还发现植物的花和叶等各部分也都起源于基本还未分化的物质。 1759年，26岁的沃尔弗在他的博士论文《发育论》中，指出胚胎不仅有生长，而且有发育，生物的各种组织和器官都是在发育中逐渐形成的。这就是渐成论或后成论。 沃尔弗的学说和当时人们的观念格格不入，因此在他生前，他的学说没有得到人们的普遍承认。直到后来，人们才发现了这个学说的重要意义。恩格斯在《自然辩证法》中曾高度评价说："沃尔弗对物种不变进行了第一次攻击。"在沃尔弗学说基础上，人们又有了许多新的发现。 德国籍的俄裔胚胎学家贝尔（1792-1876）详细研究了各种动物胚胎，他发现脊椎动物的胚胎在早期极为相似，在分类学上亲缘关系越近的胚胎，相似程度越大。在胚胎发育过程中，纲的特征最先形成，目、科、属、种的特征随后顺序出现。 比如人的胚胎，在18-20天时，颈部有一道开向左右两侧的鳃隙，像鱼鳃似的，叫鳃裂。所有的陆生动物，像爬行类、鸟类、哺乳类，在胚胎发育过程中也都有这一特征。人的胚胎在第二月末时，有5个尾骶脊椎和相当长的尾。以后5个尾骶脊椎消失，尾则转变为骨残留。人的胚胎和兔的胚胎、猪的胚胎在早期是很难区分的，而人的胚胎和猿的胚胎相似性则保持得更久。 为什么陆生的动物在胚胎时期会出现像鱼一样的鳃裂呢？为什么人的胚胎会有尾巴呢？德国生物学家弥勒（1801-1858）和海克尔（1834-1918）根据各自对动物胚胎发生的比较研究，提出个体发育在很短暂的时间里重演了种系发生的各个主要阶段的观点，这就是著名的重演律。 人和陆生脊椎动物是从水中生活的始祖进化而来的，所以在胚胎时期出现了鳃裂；人是从有尾巴的动物进化而来的，所以在胚胎时期还保留着尾巴。这一切为生物是由低级进化到高级的进化论提供了证据。 生物学领域的革命--进化论的确立 环球考察的发现 最终建立进化论的是查理·达尔文。 查理·达尔文出生在英国一个世代名医的家庭。他的祖父伊内兹马斯·达尔文不仅医术出众，而且是一位有名的博物学家，他曾提出过与拉马克相似的进化论。他的父亲罗伯特·韦林·达尔文也是当地著名的医生。 达尔文酷爱大自然，醉心于博物学，经常去听生物学、地质学的课。1931年12月，达尔文随一艘叫"贝格尔"号的海军勘探船，进行了历时5年的环球考察。在考察中，达尔文采集到大量珍贵的动物、植物和化石标本，记下了几大本观察日记，更重要的是他抛弃了神创论的观点，成了一名进化论者。 达尔文深知，物种变化的观点一旦发表，将会遭到教会的激烈反对，而且人们也不会轻易相信物种是变化的，他必须用确凿的证据业说明物种为什么会变化。回国后，他首先搜集动物、植物在家养情况下变异的事实。通过观察研究多种动植物的培育过程，他得出了人工干涉逐渐把它们变为人们所需要的新品种的结论，并把它称作人工选择。对于自然界中的新物种的形成，他认为是自然环境在选择生物，那些生活力强，最能适应环境的生物在生存斗争中获胜而生存下来，而不适者则被淘汰，于是生物不断进化着，达尔文把这叫做自然选择。 面对堆积如山的材料，达尔文开始了有关进化论的伟大著作的写作。1842年，他完成了《物种起源的提纲》，两年后，他又把这个提纲扩充为230页。达尔文把他的全部心血都倾注到这本书的写作中。 几乎就在同时，英国人华莱士（1823-1913）也提出了物种进化的观念。1858年夏，他把《论变种无限离开原始性的倾向》的论文寄给了达尔文。对达尔文来说，推荐这篇论文，就意味着他将失去20多年来为之倾注了全部心血的进化论的开创权。但达尔文追求的是真理，而不是荣誉的垄断权，他提笔给好朋友、地质学家赖尔写了一封信推荐这篇论文，并决定放弃自己的大规模写作。 在赖尔的倡议下，华莱士的论文和达尔文16年前写的那篇摘要于7月1日一起在《林耐学会杂志》上发表了。当华莱士知道事情的原委后，深深为达尔文的谦虚精神所感动，他提议将他们研究的学说定名为达尔文主义，并称自己不过是一个荣幸的达尔文主义者。这段故事表现了达尔文和华莱士的高尚品德，在科学史上传为佳话。 进化论与神创论的大论战 1859年底，达尔文的《物种起源》一书终于出版了。它像一块巨石落水，引起了社会各界的激烈争论。反对者蜂拥而起，但也有许多科学家坚定地支持达尔文，特别是英国生物学家赫胥黎（1825-1895）和德国生物学家海克尔，他们不仅热情宣传、勇敢捍卫进化论，而且发展了进化论。 赫胥黎首先把进化论用到了人类起源上。他从卵的发育、躯体和四肢的比例、脊椎、头骨、牙齿、手、足一直到脑的结构，把人和猿作了一一比较。证明人科和猿科应排在同一目中，并且第一次明确提出了人和猿类由同一祖先分支而来。 海克尔根据大量事实，提出了生物重演律，他不仅相信生物的进化，而且提出了动植物系统树，指明了动植物进化的程序。 1860年6月28日到30日，在英国牛津大学发生了科学史上有名的神创论与进化论的大论战。讨论会在第三天达到了高潮，700多名听众把演讲大厅挤得水泄不通。能言善辩、号称"油滑的山姆"的大主教威尔伯福斯亲自出马。他指责达尔文的进化论根本违背《圣经》的教义，挑衅地说："请问坐在我身旁的赫胥黎教授，究竟是你的祖父还是祖母哪一方面猿猴同发生了血缘关系？" 赫胥黎从容不迫地应战。他简明了阐述了达尔文的进化论，用科学的事实揭露了大主教的愚昧无知，并且用这段著名的话结束了他的发言："一个人没有任何理由因为他的祖先是无尾猿而感到羞耻。如果有人让我在回忆中感到耻辱的话，那就是这样一种人，他不满足在自己活动范围内取得的令人怀疑的成功，却要插手他并不了解的科学问题，想用花言巧语和宗教偏见把真理掩盖起来。" 赫胥黎的发言赢得了人们热烈的掌声，这场辩论以进化论的胜利而告终。经过激烈的斗争，到了19世纪末，达尔文的学说终于赢得了科学界绝大多数人的支持，成为流行最广、影响最大的科学思潮之一。 进化论在进化中 达尔文的进化论打破了生物学中被神学盘踞的最后一个顽固堡垒，推翻了那种把物种看作是彼此毫无联系的、神造的、不变的观点，给生物学乃至整个自然科学的发展带来了一场革命。 但是，由于科学技术发展水平的限制，达尔文的进化论也有不足和局限性。他虽然揭示了生存斗争、自然选择、适者生存的原理，但是对于变异的原因并没有真正搞清楚，达尔文自己也很坦然地说过："关于变异的规律，我们实在是深深无知的，我们能够说明的这部分或那部分发生变异的任何原因，恐怕还不及百分之一。" 随着20世纪生物科学的发展，特别是遗传学和分子生物学的发展，进化论有了新的发展。人们弄清楚了变异的物质基础是基因，对基因给生物带来的影响有了越来越多的了解。 本世纪三四十年代，人们把遗传学的研究成果同达尔文的自然选择学说有机会地结合起来，提出了综合进化论，或称现代达尔文主义。综合进化论认为群体是生物进化的单位，物种进化是突变、基因重组、选择和隔离这几种因素相互作用的综合效应。 60年代以来，随着分子生物的异军突起，人们对进化的认识也开始深入到分子水平。1968年，日本学者木村资生发表了一篇论文，提出中性进化学说，对达尔文的"物竞天择"发生了挑战。他提出决定分子进化的主导因素是那些对生物既不有利、也不有害的"中性"基因突变。这此中性突变日积月累，积少成多，可以构成相当大的差异，形成种属的特性。在自然选择对它们并不发生作用的情况下，生物大分子照样可以进化。木村认为，这种长期持续的中性分子突变乃是进化的动力。 100多年来，进化论经受了各种考验，同时也在不断从科学发展中吸取营养，进化论的研究正从原来的个体进化水平向群体进化水平和分子进化水平纵深发展，进化论也在不断地进化中。 生命可以自生吗？ 第一个用实验来向自然发生论发起进攻的是意大利生物学家、医生雷迪。他决心要用实验验证腐肉到底能不能生蛆。 雷迪把牛肉、羊肉、鹿肉、蛇肉等各种不同的肉放在敞开口的瓶子里，让其腐败，几天后腐肉长出了蛆。雷迪观察得非常细致，他看到蛆变成了蛹，蛹变成苍蝇。他还注意到苍蝇盘旋时，有时要撒下一些小东西在肉上，苍蝇在肉上爬过后也会留下一些小东西，他提出蛆很可能就是苍蝇留在肉上的这些小东西变成的。 为了证实这个想法，1668年他设计了一个非常简单的实验。他把一块块新鲜的肉分别放到一个个容器中，有的容器盖上纱布，有的不盖。这样，苍蝇就无法在盖了布的瓶子上下卵了。过了几天，那些敞口的、苍蝇能自由出入的瓶中的肉都长出了蛆，而盖了纱布的瓶子里，尽管肉也腐烂、变臭，但却没有生出蛆来。他由此得出结论，蛆是苍蝇排在肉上的卵变来的。 雷迪的实验大大动摇了自然发生论。既然连小小的蛆都不可能自生，那么高级复杂的生物更不可能自生了。生命必有母体，生命来自生命，这就叫做生物论。 正当自然发生论发生动摇时，人类发现了微生物。1675年，列文虎克用自制的显微镜，观察到在雨水、牙垢中都有大量的微生物。于是自然发生论又复活了。人们认为，腐肉虽然不能生蛆，但其中有大量微生物，起码像微生物这样简单的生物是可以从无生命物质自然产生。围绕着微生物能不能自然产生，科学界展开了一场持续了近200年的大论战。 还是一个意大利的科学家，证明了微生物也不能自然发生，他的名字叫斯巴兰扎尼。斯巴兰扎尼坚信微生物和其它生物一样，也必有母体，微生物只能来自微生物。肉汤所以腐败，是因为空气中的微生物进去了。不让微生物进去，肉汤就不会腐败。1765年，他设计了一个试验。他准备了两组瓶子，分别装入肉汤，一组开着口，让空气进出；另一组先煮沸45分钟，把里边的微生物都杀死，然后立刻把瓶口封好，不让空气中可能有的微生物进去。头一组瓶子里的肉汤很快就腐败、变臭，长满了微生物，而煮过并封口的瓶子中的肉汤始终没有细菌。斯巴兰扎尼由此得出结论，就连微生物也不可能自然产生。 法国厨师阿贝尔从斯巴兰扎尼的实验中受到启发，发明了罐头，那就是把食物装入密封的瓶中，然后加热煮沸，杀死其中的微生物，这样食物就可以很久也不会变质了。 但是，那些自然发生论者对斯巴兰扎尼的实验并不服气，他们说经过像斯巴兰扎尼那样严酷的处理，空气中的"生命力"都被煮死了。他们认为生命的自然发生需要一定的条件。特别是不久后化学家发现了氧气，而氧是发酵和生命所必须的，消毒并封口后的器皿中缺少氧气，生命自然发生的条件被破坏了。 为了证明微生物不能自然发生，于是，有的科学家又想办法用温和的方式来清除空气中的微生物，如让空气通过一根装有干净棉花的玻璃管后再进到烧瓶中……可惜这些办法都不能保证实验总是成功。 法国著名微生物学家巴斯德巧妙的曲颈瓶实验使生源论取得了决定性的胜利。 巴斯德坚信微生物是不可能自然产生出来的，他与自然发生论进行了长达20多年的论战。为了证明肉汤变质是来自空气中微生物的污染，灰尘越多、空气越不好的地方微生物越多，他带着密封好的曲颈瓶到地下室、教堂顶，甚至冒着生命危险爬到冰雪覆盖的高山上，然后打开密封，让空气进到瓶中，观察各种不同空气对肉汤的不同影响…… 如何才能既让空气自由进出，又不让其中的微生物进到烧瓶中呢？在朋友的启发下，1862年，巴斯德终于设计出一个巧妙的曲颈瓶试验。他给烧瓶安装了一像横着眼放的S形状的长颈，当把烧瓶中的肉汤煮沸时，不仅瓶中的微生物被杀死了，水蒸汽把瓶颈中的微生物也杀死了。等到汤放凉时，新鲜的空气就可以通过瓶颈自由进到瓶子中，而带菌的灰尘由于比空气重，在长颈向下弯曲处就被拦截住了。经过这样处理的培养液放许多天也不会变质。而如果把培养液倾斜，让它通过长颈的弯曲部，或者把长颈打断，培养液中很快就会充满了微生物。这样就令人信服地证明了，是空气中的微生物使汤腐败的，而不是汤腐败产生微生物。 自然发生论失败了。 生命起源三部曲 1922年，年轻的苏联生化学家奥巴林（1895--1980）根据地球和太阳系形成的最新研究资料，提出了生命起源的假说，两年后，他又写在了《生命起源》的小册子，指出："生命起源不是某些幸运机遇的结果……而是物质进化的必然阶段。"在生物进化之前还存在一个化学进化阶段。可惜由于语言不通，奥巴林的学说当时并未引起世界上的重视。1936年，奥巴林进一步丰富和发展了他的观点，出版了《地球上生命起源》一书。不久，该书在英国、美国都有了英译本，奥巴林关于地球上生命起源的假说，才在国际上引起反响。 奥巴林把生命起源的历史分为三个阶段：第一步，从无机物生成有机小分子；第二步，从有机小分子形成氨基酸、蛋白质、核酸等高分子聚合物；第三步，形成具有新陈代谢、能够自我复制的原始生命体，最终产生细胞。 我们就来看看奥巴林为我们描绘的生命起源的三步曲吧。 在刚刚形成的原始地球上，大自然进行着惊心动魄、威武雄壮的活动。天空中雷鸣闪电，地面上火山爆发，喷出大量气体和熔岩，太阳发出的强烈紫外线，来自宇宙空间的射线无遮无拦地射向地面，它们结合起来向原始大气进攻。原始大气主要是由甲烷、氨、氢、二氧化碳、一氧化碳、水等组成的还原性大气，这种大气生成了甲醛与氰化氢等醛、醇、酸等有机小分子。随着地球的冷却，水蒸汽凝结成雨点，大雨磅礴而降，形成原始海洋，大气中各种不同有机物被雨水冲刷下来，落进原始海洋中，成为所谓的"热稀释汤"，这就是奥巴林谱写的生命起源的第一部曲。 生命起源的第二个阶段主要发生在原始海洋中，这是一个非常漫长的过程。降到水中的有机物数量非常丰富，浓度可达1%，就像大自然厨师烹调的一锅"原始营养汤"。水中含有的无机物，能催化各种碳氢化合物的变化，并参与反应成为有机物的组成部分。这些简单的有机物通过各种化学反应，形成氨基酸、糖、核苷酸直到蛋白质和核酸等复杂的化合物。 具有新陈代谢的多分子体系的产生是生命起源中最关键的一个阶段。由非生物变成原始生命是一个质的变化，也是生命起源中最难回答也最引人注目的问题。奥巴林根据胶体在水中凝聚成团聚体的现象，提出在原始营养汤中，多肽、多核苷酸和蛋白质等大分子会凝聚成团聚体，这些浸在盐类和有机物中的团聚体可以和外界环境不断进行物质能量的变换，通过"自然选择"，新陈代谢的催化设备日臻完善，核苷酸和多肽之间的密码关系逐步确立，最后由量的积累发生质的飞跃，终于诞生了生命。奥巴林曾用组蛋白和多核苷酸制成了团聚体。 奥巴林把生命的发生看成是自然界长期进化的结果，并首次从整体上建立生命在地球上发生的科学理论，因此被誉为研究生命起源的先驱。 英国学者霍尔丹在1929年也独立发表了类似的见解，认为原始的大气中没有氧，直射下来的强烈紫外线作用于水、二氧化碳、氨的混合物，形成许多有机化合物，最后导致生命的产生。也有人把他们的理论称为奥巴林--霍尔丹生命发展学说。 原始的生命是怎样形成的？ 奥巴林谱写的生命起源第一部曲出人意料顺利地得到了实验室的验证，可是合成氨基酸等小分子仅仅是生命起源的第一步，氨基酸、核苷酸等有机小分子怎样才能结合成蛋白质、核酸等大分子并进而形成细胞呢？奥巴林的假说碰到了重重困难。 奥巴林假设生物大分子是在原始海洋中形成的，从单体形成大分子需要充足的能源，这个能源从哪里来？更困难的是由氨基酸合成蛋白质，每两个氨基酸分子就要脱去一个水分子，每个核糖和嘧啶等结合形成核酸，也得丢失水分子。而现在非但没有脱水剂的参与，而且是要在海水中进行脱水反应，这就像我们要在水里边把衣服拧干一样困难。 为了解决这个困难，许多科学家费尽心机，但由于都没有跳出原始海洋的框框，因而全都徒劳无功。 美国生化学家福克斯另辟蹊径，他绕开原始海洋，把生成蛋白质的舞台搬到陆地上。1960年，他提出了一种别具匠心的崭新的设想，那就是在原始地球的火山熔岩附近，高温会把水池中的水逐步蒸发掉，最后使氨基酸聚合成多肽或蛋白质。 这种设想能不能成立呢？福克斯选择了组成蛋白质的两种最主要的氨基酸：谷氨酸和天门冬氨酸，在160-200℃的条件下加热1-6小时，结果真的得到了分子量为5000-20000的大分子共聚物。他又乘胜追击，扩大战果，用18种氨基酸，在无水条件加热至150-170℃，经过3个小时，也得到了这种具有长链的高分子聚合物。如果在反应中加入磷酸化合物，合成将更快。 这种高分子聚合物的性质与蛋白质非常相似，它也有肽键结构，消化酶能无例外的把它们水解氨基酸，细菌也能把它们当做食物，而且还类似蛋白质的催化功能，只是没有蛋白质的功能那么专一、高效，福克斯把它称作类蛋白。 更加有趣的是，福克斯发现当把类蛋白放到稀盐酸溶液中加热溶解，等冷却后，类蛋白会缩到一起，形成无数类似细胞样的球状小体。福克斯把它称作类蛋白微球体。后来进一步又发现，类蛋白微球体非常容易形成，只要把类蛋白水溶液从25℃降到0℃即可得到。 类蛋白微球体可以用像收集细菌那样的离心办法加以收集，它们的结构与细菌类似，简直可以达到以假乱真的地步。微球体也有双层结构的外膜，借以和水分开。与细菌一样，它们在高渗盐溶液中发生收缩，在低渗盐溶液中发生膨胀。它们也营养价值，可以让细菌填饱肚子。更奇特的是，这种微球体还会长芽，芽长大后受到刺激可以脱落下来，在饱和类蛋白溶液中又长成新的微球体。在一定压力下微球体还可以分裂。 福克斯提出，在原始地球上，当类蛋白在热地区合成以后，随着雨水冲刷，它们进入原始水域，在那里进一步聚合成类蛋白微球体，形成原始的生命。 福克斯把类蛋白微球体作为原始生命模型，受到了科学界的广泛重视和赞赏，但是也有人提出质疑，他们认为在原始地球上产生类蛋白的原始热地区虽然存在，但毕竟显得比较孤立，而生命是在广泛区域内普遍发生的事件。另外，福克斯对核酸和蛋白质关系还解释得不够清晰。最后类蛋白微球体毕竟还不是活的生命，生命究竟是如何由死变活的，还没有得到确切的实验证据。看来，要真正解决生命起源问题，人类还有漫长的路要走。 地球的近邻有生命存在吗？ 是否具备生命存在的条件？ 首先让我们了解一下九大行星的物理化学特征。九大行星虽然同起源于太阳星云并同属于太阳系，但它们在物质组成、结构、表面状态、热历史、大气圈等、一系列物理化学特征上差异很大。造成这种差异的最主要的因素有两个：一是它们与太阳之间的距离；二是它们的体积与质量。 （1）月球：表面凹凸起伏，地形学上有许多名称，如陆地、海、山、谷、海湾、湖等，但因为没有水，所以名不符实。有22个月海和无数的月坑，月坑多为冲击形成，月海内的圆形坑则可能是撞击、出气或火山喷发所造成。月球上广泛分布着年龄大于31.5亿年的玄武岩、斜长岩等古老岩石。岩石圈很厚，达1000km（地球岩石圈厚度不到100km），内部物质分异不完全。无晚期构造岩浆活动，无磁场，无大气圈，未发现生命。 （2）水星：是九大行星中体积和质量最小的行星。表面类似月球，布满了无数圆形坑。岩石圈厚达500~700km。在它形成20亿年后几乎没有大的构造岩浆活动，其表面很早就固结。没有大气圈，表面温度极高，达600~700K，不可能有生命存在。 （3）金星：体积、质量、密度及重力场与地球最相近，岩石圈厚达100km,构造岩浆活动与地球相似。具有浓密的酸性大气圈，主要由CO2（97%）和N2（2%）组成，含少量的水蒸气（＜1%）及氧（＜0.1%），大气压达10100千帕。由于大气CO2的温室效应，表面温度高达650~700K，看来生命存在的可能性很小。 （4）火星：体积和质量比地球小若干倍。表面除圆形坑外还有火山地形，地表有风蚀的痕迹，有大的构造段层、峡谷和"河"（可能是熔岩流）。火星上有"极冠"，"极冠"随季节而伸缩，其温度为150K，是固体CO2（干冰）组成的。可能有一定数量的水，地表还有冰川剥蚀和沉积现象。大气圈稀薄，大约0.505kPa至0.70kPa，含CO2（95%）、He（3%）、Ar(1%~2%)及其它成分（O2、N2、CO等），是酸性大气圈。表面温度为203~295K，有生命存在的可能。 （5）木星：是体积和质量最大的恒星。流体状，无固结的表面。表面有平行条纹和所谓"红斑"，横纹是由于在快速自转的情况下造成的气体物质流动，"红斑"则是由湍流造成。大气为还原性，主要成分是H2和He，1.01kPa至50kPa。表面温度低，大约为130K。木星的物质组成类似于太阳系的原始成分，可以说是太阳系的"活化石"，除了氢、氦以外，还有甲烷、氨和简单的碳与氮的化合物以及水等。不可能存在生命。 （6）土星：土星的物质组成类似木星，无壳、幔结构。大气圈由H2、He、NH3及少量CH4组成，1.01kPa至50kPa。表面温度低，大约为125K，不可能存在生命。 （7）天王星、海王星和冥王星：它们是远离太阳的主要由气体物质构成的、冷的、死的行星。表面温度为50~70K，不可能存在生命。 太阳系的九大行星，可以分成两圈，位于内圈的由里向外为水星、金星、地球和火星，它们体积较小，比重较大，主要由非挥发性耐熔物质组成，称类地行星。位于外圈的依次是木星、土星、天王星、海王星和冥王星。它们体积较大，比重较小，温度较低，主要由氢、氦、氖等气体及冻结的水、氨、甲烷包裹的尘埃颗粒组成。 地球上最早的生命 5亿年前的陆地上，到处是光秃秃的山脉和大地，除了石头就是沙子，没有任何生命，也没有生命赖以生存的土壤。直到4亿2千5百万年前，海藻才在地球大气中积累了足够的氧，形成臭氧层来保护暴露在阳光下的生命，生物才可能浮出水面。地球上最早的生命出现在45亿年前。这时的生命是像细菌一样的东西，它只有一个细胞，今天地球上所有的动植物都是由细胞组成的。 在以后漫长的岁月中，这种单细胞的小生命遍布海洋，孤独地生活了大约20亿年。这时的地球上空旷、寂寞，空气是有毒的，根本无法呼吸。大气中没有氧气，也没有保护生命的臭氧层，直射地面的强烈紫外线辐射只要一个小时就可以杀死绝大多数生命。大约7亿年前，单细胞生物又演变成多细胞生物，就像今天的植物一样，它们靠光合作用吸收二氧化碳，放出氧气。这种只能在显微镜下才能看清的小生命，用了漫长的时间，让地球大气中充满了氧气。这样，最早的地球生命就从简单的单细胞生物进化成一些更复杂的生命。这是生命的重大突破。 据某些专家推测，地衣是最早上岸的生命，正是由于地衣分解岩石，再加上自然的分化为后来登陆的生物打下一片天地，因为没有土壤，任何其他陆地生命都是无法生存的。生命在进化过程中，前仆后继地经营出了我们赖以生存的环境。生命第一次从海洋爬上陆地后，就不断地开发新的栖息地，直至布满地球上的每一个角落。在南极零下23摄氏度的严寒冰层中，有自在生活的藻类和真菌；在海底火山附近达到沸点的开水中，也有安详生活的生命。已知生活在世界最低处的动物是一种像虫子一样的海洋生物；在珠穆朗玛峰海拔6千米以上的地方也有生命存在。 生命在拓展自己的生存空间时，不断适应新占领的环境，成功的，留下了自己的后代，失败了的，就从此灭绝。它们尸骨有的留在岩石里，有的杳无踪迹，永远不为我们所知。在地球生命30多亿年的进化史上，曾经生活着数以亿计的我们未曾见过的动物、植物和微生物，它们都是生命为创造今天的地球生态系统所付出的代价。恐龙在6千万年前灭绝，巨犀是地球上生活过的最大的哺乳动物，在7千万到2千4百万年间灭绝，曾经被欧洲人误认为是人类祖先的尼安德特人在5万年前灭绝。而我们当今的生命，只是他们中间的幸存者。生命变得如此的多种多样，也正是它们几十亿年来与生态环境共同演化的结果。 动植物对生态系统的适应形成了非常复杂的相互依存关系。在热带雨林中，喜阳的植物直穿云霄，一直长到五六十米的高处去吸收阳光；喜阴的植物，却在阴暗的底层生长。整个地球的生物圈，就是30多亿年来的地球生命进化史留给我们的无价的遗产。 火星上有可能存在生命 火星（Mars），英文意思为罗马战神。火星表面为暗红色，是夜空中居月球和金星之后第三颗最亮的星体。直径约6747km，约为地球直径的1/2，月球直径的2倍。重量为地球的38%。火星上没有磁场。火星环绕地球一周需用687个地球日，而自转一周需用24小时37分钟。火星上的大气主要为二氧化碳，并伴有少量的氮气和氩气。 火星的表面平均温度为-42. 6℃，而近日点时，赤道中午温度为-21.3℃，极地夜间温度为-102.6℃。火星有两个"月亮"，各为数英里宽，一个名叫"弗鲍斯"（Phobos），另一个名为"迪摩斯"（Dimos）。一个世纪前，吉奥万尼·辛亚派瑞利和坡西维尔·罗维尔曾看到火星上有"运河"。而20世纪70年代的"海盗号"飞船发现，火星上的"运河"其实是古代河床的痕迹。 火星的重力仅为地球的1/3，比方说，在火星上生的孩子，如果你把他们带回地球，这些孩子不但爬不了长城，连站起来都成问题。 一些证据表明，在九大行星中，火星是最可能有生命的。 （1）火星上曾有过水？ 美国"火星探路者"飞船发回的最新照片表明，在该飞船着陆的火星阿瑞斯平原几十亿年前曾发生过大洪水。从这些照片上可以清楚地看到因受强大的洪流冲击而堆积起来的鹅卵石和岩石上留下的清晰的水痕。洪水到底是什么时候发生的还有待进一步分析，据参与"火星探路者"号研究项目的科学家迈克尔·马林估计，洪水发生的时间可能在30亿至10亿年前。 美国"海盗"号飞船21年曾在火星上着陆，科学家从那时起就知道火星上曾经发生过洪水。但是，"火星探路者"号这次发回的照片是迄今有关火星上曾经发生过洪水的最有力的证据。 马林说，洪水淹没的地区相当于地中海的面积，其宽度有数百千米，洪水流量高达106 m3/s。岩石上的水痕是由洪流中的盐类和泥沙所造成的。 如果火星上曾经存在过液态的水，就意味着火星上可能有生命。但火星表面的温度很低，白天最高温度为-12℃，夜晚降到-76℃。为此，参与该项目研究的另一位科学家马修·格罗姆贝克指出，"火星探路者"号的新发现向人们提出了这样一个问题：远古时期的火星是否更温暖、更湿润？有科学家还说，单有洪流存在不能说明火星上有过生命，关键是要在火星上找到静止的水曾经存在的证据。 科学家认为，火星上是否曾经存在过生命是一个大问题，只研究火星地表景观是回答不了这个问题的，而必须通过收集火星岩石标本，并在地球上的实验室进行分析才行，而这项工作要到2005年才能进行。 （2）火星可能存在壳体和铁质核心？ 美国航空航天局喷气推进器实验室在1997年10月8日宣布，"火星探路者"号推测器传回地球的数据表明，火星极有可能像地球具有地壳和地核一样，也存在壳体和铁质核心。若该发现获得进一步证实的话，则火星曾具备适宜生命生存条件的理论又有了新的佐证。 火星诞生至今已有40亿年的历史了，一些天文学家曾将其视作类似于月球，是一个毫无生气的巨大石球。然而目前仍然继续在火星上执行探测任务的探路者则通过分析比较火星绕轴自转地的无线电信号，得出了与此相反的观点：火星可能存在壳体。这意味着火星内部一定拥有足够强的可使原始物质得以加热熔融的热源，并给予火星气候曾温暖、湿润适于生物演化的学说以强有力的支持。 在太阳系中，具有熔融状态星核的行星并不多见，现仅探明地球、水星和木卫三存在此种类型的核心，而该核内熔融金属的运动往往使星体产生强大的磁场。喷气推进器实验室的威谦福克纳表示，虽然现在科学家尚无法确定火星的铁质核心是固态物质还是像地球那样为液态熔融的铁，但从掌握的情况来看，该铁核体积较小，半径介于1300km和2000km之间。 美国航空航天局通过"火星探路者"号探测器已经获取了许多有关火星的最新知识，其中包括火星部分地区曾遭洪水侵袭，火星上存在大量受到水流冲刷的浑圆石头以及火星上亦有尘土，其颗粒大小约1mm,可形成长2.5m、高30cm的沙丘等。 （3）人类探测火星的历程，已有的记录 1962年，苏联火星1号探测器飞越火星的尝试失败。 1965年，美国水手4号探测器飞越火星，拍摄了21张照片。 1965擤，苏联发射探测器2号，探测情况未公布。 1969年，美国水手4号探测器发回75张照片。 1969年，美国水手7号探测器发回126张照片。 1971年，苏联火星2号探测器在火星着陆，探测情况未公布。 1971年，苏联火星3号探测器在火星着陆，发回照片。 1972年，美国水手9号探测器沿着火星轨道飞行，发回7329张照片。 1974年，苏联火星5号探测器沿着火星轨道飞行了数天。 1974年，苏联火星6号和7号探测器在火星着陆，探测结果未公布。 1976年，美国海盗1号和2号探测器在火星着陆，发回了5万多张照片和大量的探测数据。 1989年，苏联福波斯1号和2号探测器在前往火星途中失踪。 1993年，美国火星观察者在预定将到达火星轨道之前失踪。 1996年，俄罗斯"火星--96"航天器发射失败。 1997年，美国火星探路者探测器在火星着陆。 1997年，美国环火星探测器前往火星。 （4）火星是否有过生命仍无定论 地质学家在20世纪80年代发现了一块名为AL84001的岩石，它是在1.3万年前落在南极的，重4磅、形状像马铃薯。AL84001是45亿年前在火星形成的，随后裸露出表面，大约在1300万年前，由于一颗小行星的撞击而飞入太空。自1996年8月宣布有证据表明它可能含有火星早期生命之后，科学家对那块岩石进行了极其精细的切割，电击和拍照，并进行了几十次化学、生物学和磁性化验。 化学分析结果使科学家们相信，AL84001肯定是来自火星，科学家们也仅是对这一点达成了一致看法。 最先报道火星上可能存在过生命的人们更加坚信他们是正确的。他们说，新近发表的研究成果表明，形成火星岩石某些特征的温度可能很低，或许低于水的沸点，足以使生物生存。此外，这些特征的大小和其他特点也与已经知道的那些含有生物起源的地球岩石相似。在约翰逊航天中心被称为"生命派"领袖的埃弗里特·吉布森说："我们现在比去年8月更加坚信我们提出的假说是正确的。" 但是其他的研究人员说，那些证据说明那块岩石所经受的温度非常高，根本不允许生命存在。他们还发现了那样的瑕点和化学痕迹，他们认为这都不符合生物过程。约翰逊航天中心行星科学部主任道格拉斯·布兰查德博士说："火星上是否存在过生命，对这个问题得出最后的结论还为是太早。我们仍处于发现时期。" 人们争论的焦点是围绕AL84001深处的碳水化合物。碳水化合物中含有磁铁矿物和硫化铁，但并非一定是由微生物产生的。以约翰·布拉德利为首的研究小组报告说，他们发现了一些结构特征，其中包括晶须状痕迹。他们说，这些特征趋向于表明，那些碳水化合物是在极高的温度下形成的。排除了生物起源的可能性。洛克希德-马丁公司的凯西·托马斯-凯普塔博士说，多次研究这些碳水化合物也未能看到那些痕迹，这表明：至少有一些碳水化合物是与生命有联系的。他说，我们所看到的可能是不同代的碳水化合物。 迄今为止，因为目前设备的有限能力，科学家还没有对AL84001进行可能具有决定性意义的化验，即在那些特征中查找细胞壁的痕迹，从而推断这是不是微生物化石。一些科学家对所报道的可能存在低温生物起源的证据仍然不满意。他们说，尽管可能存在相反的新证据，但是那些晶须状痕迹的发现，成为一个严重的问题，因为看来那是高温环境的决定性证据，在高温环境里，碳水化合物中带有磁性的矿物不可能有生物起源。这块来自火星的岩石有可能成为有史以来被人们研究得最多的岩石，至少已有45个研究机构向美国国家航空航天局申请参加这项研究。火星是否存在过生命，迄今仍是一个谜。 木卫三存在大量氧 木卫三是木星最大的卫星。1997年6月，"伽利略"号探测器近距离掠过木卫三，其搭载的紫外光谱仪发现木卫三表面不断释放出氢，木卫三表层尤其是接近两极的地方存在臭氧，另一台探测器则在木卫三附近发现了带电氢离子。两位美国科学家在研究"伽利略"号木星探测器发回的数据后认为，木卫三表面可能存在厚厚的液态氧，或是木卫三的冰层内"锁住"了大量的氧。 木卫三是太阳系中最大的行星卫星，其表面温度约为-121℃。科学家们认为，对该天体的研究可以帮助人类了解地球上最初产生氧气及生命现象的过程。 科罗拉大学大气和空间物理实验室的查尔斯·巴斯在美国地质物理协会上说，分析木卫三中氢的来源可以得出，来自太阳的紫外线辐射可使木卫三上的冰分解成氢和氧，质量较轻的氢飘浮到上层，而质量较大的氧则很有可能以"氧泡"的形式留在冰层中。巴斯认为，如果上述过程在木卫三40亿年的历史中不断重复，那么木卫三冰层中的氧含量应该与地球大气中的氧含量大致相当。 衣阿华大学的路易斯·弗兰克则认为，靠近木卫三两极的陨石坑中可能存在10~100m厚的液态氧层，这种流态氧"湖"有可能在木卫三形成磁场。弗兰克的观点遭到许多科学家的反对，他们认为木卫三存在大磁场最可能解释是它存在一个熔化的金属核。 生命何时有了性别之分？ 我们的地球，已经存在了46亿年。大约在35亿年前，生命只是一些单细胞；大约在18亿年前至19亿年前，地球的大气中开始有了氧气，这时除了有原始的原核细胞，又开始进化出了真核细胞，这是一种需氧代谢的细胞，它具备了出现多细胞生物和雌雄分化的可能。 在元古宙末即6亿多年前的晚前寒武纪，具有有性生殖方式的多细胞原植体生物产生了，并在浅海环境达到了繁荣。1984年，在贵州中部的磷矿化石中，发现了前寒武纪古植物化石，这是全球已知的第一个具有有性生殖的生物化石。化石中观察到的类似现代某些红藻的果胞体和精子囊的有性生殖结构，据同位素年龄测定是6亿2千万年，比代表后生动物的第一次适应辐射的伊迪卡拉化石群早5千万年。由此可见，性别分化大约发生在元古宙晚期，即6亿年前，在后生动、植物最早能适应辐射之前不久。 原核细胞的繁殖靠的是自身的分裂，而真核细胞出现了有性繁殖，使繁殖率大大提高，一对细胞一次便可繁殖出成千上万的后代。 任何一个有性个体都不可能将其基因型不变地传递到下一代。一个有性个体一生要产生成千上万的卵子或成亿的精子，如果原核细胞在遗传是有10个位点发生突变，那么它就会出现11种变异；而有性繁殖时，如果有10个位点出现突变，它就会有310种变异。 有性生殖给生物带来的第二个重大利益是使生殖与营养的分化、生物结构的复杂化和生物个体由微观体积向宏观体积转变成为可能。生命自从有了雌雄之分，就有了它的大量繁殖，就有了它的种类爆炸。动物与植物的遗传变异极大地增加，进化的步伐加快，生活变得更复杂、更丰富了。 生命起源与RNA学说 生命起源是通过化学途径实现的。长期以来，人们对生命起源的化学进化阶段，以及从化学进化到生物进化的诸多方面，进行了时间跨度最长的艰苦探索，甚至有可能延至遥远的未来。 对生命起源和演化的研究，从逻辑上看被分为三个时期：1.前生物的"化学"时期；2.复制"个体"的自组织时期；3.个体物种的进化期。长期以来人们关注的主要是第三个时期，对这个时期的研究已经取得了众多成果。对于从化学进化到生物进化，虽然已经由尿素一直到核酸片断和胰岛素片断的各种物质的合成和研究所支持，但尚未从历史的角度，从演化的观点揭示这两个层次之间的关系，揭示非生命与生命之间的关系。 生命起源的RNA学说 为了避免先有蛋还是先有鸡的无休止争论，从根本上探索生命的起源，人们从化学进化和生物学进化的角度，提出了RNA学说。即认为生物大分子的进化过程可分为三个阶段：RNA世界，RNA－蛋白质世界和DNA－RNA－蛋白质世界。认为生命起源于RNA，其主要根据有：1.研究表明，许多病毒只含单链RNA而不含DNA；2.研究发现，一些RNA具有酶的催化活性；3.由于RNA酶的发现，人们提出了从多核苷酸到多肽的学说；4.在真核生物基因组中发现了断裂基因，即外显子与内含子相间出现基因结构形式；5.RNA各种编辑变换的发现，使人们对RNA功能的多样性有了更多的认识；6.在一些病毒(如HIV，即AIDS病毒)中发现了逆转录现象；7.生物分子的功能与其结构(主要是三维结构)密切相关。 生命的基本特征是能够携带遗传信息，能够自我复制和能够催化生命过程的生物化学反应，并且为了适应环境的变化在生命进程中要能够不断地从低级到高级进化。以上结果正好说明RNA具有体现这些特征的功能。不过，迄今为止，RNA学说很大程度上是建立在RNA催化作用的若干实验的基础上的，而对于作为原初信息载体则尚缺乏更多的实验事实的支持。 "永恒"的难题 对前生物的"化学"进化目前还不可能有太多的实验事实来说明，不过有不少研究者认为，生物大分子的基本建筑材料，如氨基酸、ATP及其碱基同系物那样的高能核苷磷酸，以及许多其它"生物化学"化合物，并能够在前生物条件下即在涉及到各种能源利用的还原性大气中发生聚合。虽然对生命起源和进化的研究还有局限性，但目前的研究结果(特别是对RNA的研究结果)对于研究"个体"复制的自组织提供了一些线索。然而这些研究似乎也还不能完全解决信息与功能的因果关系问题。 无数的事实说明，信息与结构密切相关，而结构又与功能密切相关。通常结构不同，功能不同，信息也不同。破译信息是认识结构及其功能的窗口，而结构及其功能在一定程度上决定着信息。信息不像物质和能量那样遵守"守恒定律"。人们对此必须给予充分的注意。因与果的关系是矛盾的对立统一，所以把它们的关系理解为"因果"似乎更好一些。对一些本质性的难题的解决，譬如，RNA是怎样形成3'－5'的有序聚合链，而不是以2'?/FONT>5'的方式；生物活性物质合成所需要的各种前体的丰度和条件；遗传信息是如何从RNA转移到DNA的等等，将有助于认识"因与果"的关系。后一问题的解决还将能够消除很多疾病(如AIDS病等)对人类的威胁，使人类自身受益匪浅。对前生命起源的研究是科学从研究存在到研究演化的潮流中的一部分，鉴于由非生命向生命进程的极端复杂性，目前对这一领域的研究在很大程度上仍旧是经验的，还在模索中进行。然而，人们可以期望人类终将有能力认识这一重大难题。到那时，所谓"永恒"的难题，亦将不再是永恒的。 今天，在拥有大量的生物学实验结果和定性分析以及部分定量规律的条件下，生物学的研究正在从现象的描述走向机理的阐明，从直观走向抽象，从分散走向综合，从定性走向定量。在这样的格局下，对生命起源的研究，无疑将有助于人们最终解决"鸡"和"蛋"谁先谁后的争论。从另一方面看，其重大而深远的意义还在于这样的研究将会极大地推动对现实生命现象、生命过程、遗传信息流、大分子结构与功能，以及与人类生存和发展息息相关的重大科学问题的揭示和解决。 他和她相遇的故事 生命诞生的一瞬是奇妙而神秘的。1990年，瑞典科学家列纳尔·尼尔森用电子显微镜将生命孕育之初的奥秘放大的40万倍，展示在人们眼前。 卵子每月生成一次，每次一颗。此刻她正在输卵管内向子宫进发，四周是营养物质温柔的包围。 精子在男人的输精管内以每秒1000颗左右的速度一刻不停地生成。每次性交后都有近5亿颗精子一齐努力向卵子冲刺。 女性排卵期内，子宫口是敞开的，大群活力旺盛的精子聚集在宫颈中心，向子宫游去。它们要走过7厘米长的子宫和12厘米长的输卵管，这段距离相当于他们身长的4000倍，等于一个男人游8公里的路程。精子在进入女性体内大约半个小时后，就可以碰到卵子了。 精子刚进入子宫颈时大约3亿个，到达输卵管尽头与女性体内最大最美丽的细胞--卵子会面时，他们就只剩下几千个了。尽管精子的体积只有卵子的二十五万分之一，但精子有力地抖动尾巴，拼命向他们的恋人刺去。精子帽脱落的同时，也分解了卵细胞的分泌物。 在那几个冲在最前面的精子里面，只有一个成功地刺进了卵子的细胞核，他与她结合了。 卵子立即开始收缩，把体外围着她的企图接近的其他精子甩掉，他们将被输卵管的粘液吞掉或被排出子宫和阴道。一个雄性细胞和一个雌性细胞美好又残酷的奇遇结束了。30个小时以后，卵细胞开始第一次分裂。输卵管内的粘液将已经结合的她和他推向子宫。 相遇的第8天，受精卵在子宫内膜着床。此时，它已含有2000个细胞。在胎盘的保护和营养之下，胚胎形成之后第5周已长到10毫米长。透明的小身子已能隐约看到心脏。 生命进化的奥秘--"神创论"与科学的较量 地球上为什么会有千千万万不同的生物种类？它们从哪里来的？不同的物种之间有联系吗？早在古代，就有人在思考这个问题了。 古希腊有一个学者叫阿那克西曼德（公元前610-前546），他猜测，地球上原来是一片汪洋，后来陆地才渐渐露了出来，生物是由海洋发展到陆地上的。比如人最初是披着鳞甲的鱼，当他们浮出水面来到陆地后甲壳炸裂，于是变成了人。 我国战国时期的思想家庄周（公元前369-前286），也有"青宁生程，程生马，马生人"之说。这里所说的青宁是竹根虫，程是貘或豺。我们现在当然都知道，人不是由马变来的，不过可以看出，这个古老的学说中蕴涵了生物可变的可贵思想：即由虫产生四脚动物，由四脚动物产生人。 这些古代的朴素的进化思想很快就为宗教神学的"神创论"给压抑下去了。我国封建社会有"天命观"，主张天是宇宙间最高的主宰，创造了包括人在内的万物，而在西方，很长的时间里，上帝创造万物的观点一直统治着人们的思想。 基督教的经典《圣经》的第一章"创世纪"，就描述了万能的上帝耶和华是怎样在6天中创造万物的：世界伊始，地上是浩淼无际的水，暗淡无光。第一天，上帝创造了光，从此有了光明和黑暗、白昼和黑夜。第二天，上帝创造了空气，把水上下分开。空气为天，天上的水是云和雨，地下的水是江河湖海。第三天，上帝创造了海洋和陆地，让大地长满青草、蔬菜、树木。第四天，上帝创造了日、月、星辰，分管白天黑夜。第五天，上帝创造了水中的游的鱼，空中飞的鸟，让海洋天空充满生机。第六天，上帝创造了地上生活的昆虫、野兽，并且按着自己的形象，创造出人，让人来管理这一切。万物都造齐了，第七天，上帝就休息了，这一天也就叫安息日。 《圣经》中还说，上帝创造的一切都是有用的，比如猫被创造出来是为了吃老鼠，老鼠创造出来是为了给猫吃……物种是按照上帝的意思被创造出来的，从它们被造出来的那一起就是不变的。从中世纪以来，谁要是敢对这种观点表示疑义，就是亵渎圣灵，就是大逆不道。 可是随着科学的进步，地质学、胚胎学、细胞学取得的许多新发现，使得一些哲学家和科学家们开始怀疑"上帝创造万物"和"物种不变"的观点了。 1748年，法国出版了一本名字很长很怪的书《泰利姆：或一个印度哲学家与一个法国传教士关于海洋的缩小陆地形成以及人和动物的起源等问题的谈话》。作者借异教徒泰利姆之口，指出物种是随着海洋的缩小，陆地的增加而增加的，物种随着环境变化获得的性状可以通过遗传而传递。泰利姆其实就是作者马耶的名字倒着拼写出来的，他由于害怕宗教迫害不改说出自己的真实姓名，这本书直到作者死了10年之后才出版。 法国博物学家布丰（1707-1788）是最早对"神创论"提出质疑的科学家之一。他在从事比较解剖学研究中发现，许多动物具有不完善的没有用处的退化的器官，如果物种是万能的上帝创造的，那么这些不完善的器官怎么会存在呢？ 布丰在他的百科全书书式的巨著《自然史》中描绘了宇宙、太阳系、地球的演化。他认为地球是由炽热的气体凝聚而成的，地球的诞生比《圣经》创世纪所说的公元前4004年要早得多，地球的年龄起码有10万年以上。生物是在地球的历史发展过程中形成的，并随着环境的变化而变异。布丰甚至大胆地提出，人应当把自己列为动物的一属，他在他的著作中写道："如果只注意面孔的话，猿是人类最低级的形式，因为除了灵魂外，它具有人类所有的一切器官。""如果《圣经》没有明白宣示的话，我们可能要去为人和猿找一个共同的祖先。" 尽管布丰用的是假设的语气，并用造物主和神灵来掩盖自己的进化论，但是还是遭到了教会的围攻。在压力下，布丰不得不违心地宣布："我没有任何反对《圣经》的意图，我放弃所有我的著作中关于地球形成的说法，放弃与摩西故事相抵触的说法。"直到18世纪，宗教还在顽固地维持着对科学的统治。 第一个提出进化论思想的人 第一个提出完整进化论思想的是法国生物学家拉马克（1744-1829）。 拉马克曾学习过医学，后来转向了植物学的研究。他曾结识著名哲学家卢梭和博物学家布丰，受到他们的影响。在他50岁的时候，开始转向动物学的研究。 拉马克的研究对象不仅有活的动物，而且还有古代化石。通过大量化石和近代生物系统分类研究，拉马克越来越坚定地认识到，生物经历了一个从简单到复杂、从低级到高级的进化过程，物种不是像《圣经》中说的那样是由上帝创造的，物种是变化的。 那么，物种为什么会发生变化呢？拉马克认为外界环境是引起生物变异的直接原因。生物有适应外界环境的能力，经常使用的器官越来越发达，而不经常使用的器官会逐渐衰退，功能越来越弱，甚至消失，拉马克称之为用进废退原则。拉马克认为，不仅生物先天有的形态可以遗传，后天产生的变异也可以遗传，这就是"获得性遗传"原则。 比如长颈鹿，在古代时它的脖子并不像现在这么长，是一种类似羚羊的原始动物。长颈鹿生活在干旱的非洲，靠吃树叶为生，吃光了低处的树叶后，不得不拼命伸长脖了吃高处的树叶，于是脖子渐渐变长了。这种获得的特征又传给了后代，一代一代传下去，长颈鹿的脖子就越变越长，最后，成为我们今天看到的这副样子。 拉马克把他的这些观点写进了《动物哲学》一书中，可是当时几乎所有的学者都不承认他的学说，反而嘲笑和攻击他。的确，由于当时科学水平的局限，拉马克在解释生物进化时，有时论据不足，还停留在假设上，某些方面则有错误，如获得性遗传后来就被证实是不对的。一个叫魏斯曼的科学家曾做过把老鼠尾巴一代又一代割掉的实验，他一共割了22代1600只老鼠的尾巴，可是生下来的小老鼠仍然长有尾巴。 拉马克一生坎坷、贫穷，但他对科学的追求毫不动摇。晚年，他双目失明，仍以坚强的毅力，在他女儿的帮助下，完成了《无脊椎动物志》的写作。在这本书中，他再一次阐述了他的观点。 这位伟大的进化论先驱的功绩直到19世纪下半叶才被人们所理解。人们公认，拉马克为达尔文的科学进化论的诞生奠定了基础，他的《动物哲学》和达尔文的《物种起源》被称为现代进化论思想的两大源泉。 生命是从哪里来的？ 地球上的生命是从哪里来的？生命究竟是怎样产生的？这不仅是科学家感兴趣的问题，也是普通人们所感兴趣的问题，它已困扰了人类几千年。但是直到本世纪，生命起源的研究才成为科学研究中的一个重要领域，原因是要想回答这个问题实在是太难了，即使到今天，它也依然是一个尚未完全解开的谜。 远古的时候，人类的生产力还很低下，认识能力也很低下，人们对世界上千姿万态、活蹦乱跳的生物，特别是对人类自身是从哪里来的充满了困惑和神秘感，于是出现了各种各样的神话和传说。而后来，这些神话和传说大都把生命看作是一种超物质的力量，即神或者不可知的上天创造的。 我国古代就有女娲造人的神话。相传开天辟地之后，大地上有了山川河流、草木花鸟、飞食走兽，唯独没有人。天神女娲感到十分孤独，于是掘取地上黄土，掺水揉团，按照自己的样子，捏成一个个小生灵，这就是人。用泥捏人太慢也太累了，于是她取了一根藤子伸进泥潭里，然后猛地向地上一甩，溅落的泥点也都变成了人，从此大地上布满了人的踪迹。 古埃及神话说，人是由圣神哈奴姆在陶器作坊中用泥土塑成，然后与女神赫脱一起把生命注入泥人的身体，于是泥人就有了充满活力的生命。 而从古巴比伦废墟中挖掘出的楔形文字，则记载着神在6天之中创造了世界和用粘土塑成第一个人的故事。后来这个故事被希伯莱人挪到了《圣经》中，成为神圣不可侵犯的"上帝创造万物"的宗教教义。 我国汉初董仲舒（公元前179-前104）也有过"无天而生未之有也，天者万物之祖，万物非天不生。"之说。 与神创论差不多同样的古老，人们根据自己双眼对许多表面现象的观察，如腐肉会产生蛆，久不洗澡会生虱子等，得出了低等生物是由非生命物质自然产生的。这叫做自然发生论或自生论。 古埃及人就认为，尼罗河的淤泥经过阳光曝晒，可以生出鱼、青蛙、蛇、鼠等。古印度人认为，汗液和粪便可以产生虫类。而我国古代则有"白石化羊"、"腐草化茧"、"腐肉生蛆"的说法。 古希腊学者亚里士多德坚信，低等生物是在雨、空气和太阳的共同作用下，从粘液和泥土中产生的。他还编制了名录，如晨露同粘液或粪土相结合，会产生茧火虫、蠕虫、蜂类等；正在腐烂的尸体和人的排泄物可形成绦虫，可粘液则能产生蟹类、鱼类、蛙类等；老鼠是从潮湿的土壤中产生的。亚里士多德被认为是古代最博学的人，他的看法无疑给自然发生论增加了份量。 一直到17世纪，绝大多数人都对自然发生论深信不疑，人们怎能不相信自己的眼睛看到的东西呢？一个叫范·赫尔蒙特的医生甚至开出了制造老鼠的方子，即把小麦和浸有人汗的衬衣一同放进容器，经过21天"发酵"，就会长出活老鼠。 就连伟大的科学家牛顿也加入了这一行列，说植物是由变弱的彗星尾巴形成的。 自然发生论在最初有着朴素的唯物主义思想，它试图从物质的原因来说明生命的起源，打击了唯心的、不可知的"神造论"。但它毕竟是不科学的，对生物学和医学的进一步发展成为了一种障碍。而统治阶级和宗教神学则竭力把自然发生论纳入他们的体系，提出生物所以能够自生是由于上帝的意志决定的。在中世纪，一些教士甚至宣传不仅花草鱼虫可以自生，而且鸭、鹅、羊等都是从鹅树、羊树上长出来的，因此吃鸭、吃鹅被算作是吃素。 地球上的生命来自宇宙吗？ 曲颈瓶试验虽然埋葬了自然发生论，但是并没有回答生命起源的问题。人们不禁要问，一切生物必有母体，那么母体的母体，也即最早的生命又是从哪里来的呢？ 由于回答不出这些问题，19世纪末，一些理论家又走到了另一个极端，陷入了不可知论。他们认为生命的特点就是不可知，生命的起源是无法认识的。也还有一些人提出，生命就像物质本身那样古老、那样永恒，宇宙间从来就存在着生命，只不过人们没有发现它们而已，这种存在于宇宙间的生命的种子叫做宇宙胚种，它们可以从一个星球流浪到另一个星球。 那么地球上的生命是从哪里来的呢？19世纪末、20纪世初，人们已经知道，地球诞生时是一个炽热的球体，不可能有生命，于是，一些人提出是彗星、陨石、光压把宇宙胚种带到了地球上，这样地球上才有了生命。 德国科学家赫尔姆霍兹就假设生命是由陨石带到地球上的。瑞典著名化学家阿仑尼乌斯提出，宇宙间的生命是以孢子的形式游动的。它们被太阳光的压力推向前进，直到死掉或落在某个行星上。地球上的孢子就是被光压从星际空间传递过来的，后来逐渐进化成各种各样的生命。阿仑尼乌斯还计算出孢子在光压下前进的速度，一个直径0.0002-0.00015的细菌芽孢离开地球后，在光压的作用下，14个月就可以飞出我们的行星系。 宇宙胚种说热闹了一阵子后，由于面临种种无法解释的难题，再加上建立在实验基础上的化学进化论的崛起，它渐渐沉寂下去了。 70年代，天文学家发现了星际有机分子、彗星和陨石中的有机物，地球上的生命来自宇宙的看法又有回升。 英国著名天文学家霍伊尔根据彗星中发现有机物的事实提出假设，地球上的生命可能来自彗星。他认为彗核中的放热反应有可能导致无机物生成复杂的有机物，直到最后形成孢子。而当彗星飞临地球时，这些孢子就可能飞到地球上繁衍并滋生。 发现DNA双螺旋结构的著名科学家克里克认为，地球上的生物有着统一的遗传密码，而稀有元素钼在生物的许多酶中起着重要的作用，很可能地球上的生命是数10亿年前，由一个含钼的文明的星球上的外星人所带来的。 这些假设的确非常有趣和吸引人。宇宙是无限的，在其它星系上很可能存在生命，也许比地球上的生命还要发达，他们会不会设法把生命送到地球上？再说孢子的生命力也是非常顽强的。现已证实，某些细菌的孢子经得住绝对零度（-273℃）的酷寒和真空与干燥的折磨，它们的寿命也非常长，人们曾从埋在冻土层中的古象鼻粘液中分离出多种微生物。科学家认为，在极低温下，细菌可以保持生命力达数万年以上。当然，宇宙中对生命最大的考验是生命能否通过杀伤力很强的紫外线、X射线、带电粒子的辐射，如果是像我们地球上这种由蛋白质和核酸构成的生命，在星际空间的长途运行中是难以存活的。 不过，以上那些假说毕竟是假说，到目前为止，还没有任何确凿的证据证明地球上的生命来自宇宙。退一步说，即使宇宙生命可以到达地球，那么宇宙中的生命又是从哪里来的呢？它依然是没有从整体上回答生命起源的问题。更何况最早的宇宙胚种论是建立在生命的永恒性之上的。这就根本违反了物质和有机界的发展规律。 19世纪，恩格斯以及他那个时代的一些优秀的自然科学家如海克尔、肖莱马等就对生命的起源作出了科学的预言。恩格斯指出，生命的起源，必然是通过化学途径实现的。海克尔也认为，生命是地球发展到某一阶段，由无机物产生的。但是，由于那个时代自然科学认识水平的限制，人们还不可能深入探索原始细胞究竟是怎样生成的。直到半个世纪后，随着生物化学、地球化学和宇宙学的划展，生命起源的研究才有可能真正成为一门科学。 试管里重演的生命起源第一幕 1953年，美国芝加哥大学一个年仅23岁的年轻研究生米勒所进行的实验震动了整个生物学界，他在试管中模拟原始大气的情况，得到了组成生命的重要物质基础--氨基酸。 米勒是诺贝尔奖金获得者、著名化学家尤里（1893--1981）的研究生。尤里首先从化学过程来考虑太阳系中行星的演化过程，提出原始地球的大气是由甲烷、氨、水、氢等组成的还原性大气，在地球出现了生命后，由于光合作用，还原性大气才逐渐变成现在的氧化性大气。前生命物质就是在地球这种还原性大气中形成的。 奥巴林和尤里的学说深深吸引了米勒。他想，如果模拟原始地球的还原性大气，再模仿当时经常出现的雷鸣闪电，很可能会产生氨基酸。不过，当时也有人认为这简直是异想天开，自然界用了几十亿年时间才产生的氨基酸，怎么可能一下从试管里产生出来呢？ 初生牛犊不怕虎。米勒别出心裁地设计制造了一套奇特的装置。他先把球形玻璃管抽成真空，再用130℃的高温消毒18小时，然后将甲烷、氨、氢气装入瓶中，并通入水蒸汽，使其不断循环，使它们的比例和原始大气基本相同，同时模拟原始地球大气层雷鸣闪电的自然条件，连续进行火花放电，这样小小的试管好比浓缩了的原始地球，重演了几十亿年前发生的惊天动地的一幕。开始时氨的浓度徐徐下降，随之氰化氢被合成、醛被合成…… 经过八天八夜，奇迹出现了，米勒竟然得到了几种组成生命不可缺少的蛋白质的原料--氨基酸和其它有机物。其中有甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸和天门冬氨酸，它们与天然蛋白质中的完全相同。这就是著名的尤里--米勒实验。 米勒的实验向我们再现了向十亿年之前发生在原始地球上由无机物形成有机物的生动一幕，为生命起源的"化学进化"提供了重要证据，同时创造了模拟实验的方法，使生命起源的研究开始成为实验科学。 米勒的实验立即在全世界引起了巨大反响，全世界不少科学家重复并证实了米勒的实验。原始地球上除了雷鸣闪电外，可能还有其它能源，如紫外线、太阳能、X射线、γ射线等，人们又用这些能源来进行模拟实验，并变换试管中"原始大气"的组成，或模拟原始大气，或模拟原始海洋，或模拟海陆交替处的粘土和矿物，得到了一个个鼓舞人心的结果。人们不仅得到了氨基酸，而且还得到了组成核酸的基本物质嘌呤、嘧啶、核糖和脱氧核糖等，组成蛋白质的20种氨基酸已全部通过人工模拟自然条件的方法制成。 用科学实验探索生命起源的新阶段开始了。 地球外有生命吗？ 在宇宙间，除了地球外，其它地球上是否还存在着生命？生命，是地球上独一无二的现象吗？ 在很长一段时间，在天文学中占统治地位的观点认为，广袤的星际空间是一片死寂，由于超低温、超真空和强辐射的离解作用，星际空间很难形成分子，更不要说是有机大分子了。 但是，1968年，美国天文学家汤斯等利用6米的射电望远镜却在人马座B2星云中发现了氨分子和水分子。翌年，美国另一个天文小组又采用43米射电望远镜在人马座A和人马座B2星云中进一步发现了由三种元素、四个原子组成的有机分子——甲醛（H2CO）。这使人们大吃一惊，原来星际空间有复杂分子，而且有有机分子！ 许多天文学家纷纷投入对星际分子的研究，到目前为止，科学家已用射电望远镜发现了50多种星际分子，其中包含有6种化学元素——氢、碳、氧、氮、硫和硅，最复杂的分子是包含11个原子的HC9N。 有趣的是，1974年在人马座B2星云中央发现了大量乙醇分子(乙醇也即酒精)，其含量有8000亿亿亿升，比地球上有史以来人们酿成的酒要多得多。人们不禁要问，天上的酿酒人是谁？这些星际有机分子是如何形成的呢？ 还有人预言，星际空间存在着更复杂的有机分子，比如氨基酸，但是到现在还没有拿到确切的证据。星际有机分子的发现，被誉为60年代天文学的四大发现之一。 如果说射电望远镜为我们提供了地球外化学进化的间接证据的话，那知来自天外的使者——陨石就我们送来了地球外存在有机物的直接证据。 本世纪60年代，好几位科学家报告在陨石中找到了氨基酸、核酸、碳氢化合物。但是也有科学家在测定了这些陨石后指出，这些化合物很可能是地球上的氨基酸污染造成的。陨石落在地上，土壤中就含有氨基酸。人的指纹中氨基酸也很可观，有人测定十个指纹中含的氨基酸的量就相当于一克陨石中氨基酸的总量。当时测定的陨石中的有机物既有天上的，又有地上的，鱼目混珠，真假难分。 人们终于等到了一个新的碳质球粒陨石的陨落。1969年9月28日在澳大利亚马奇逊地区陨落了一块陨石。在严格防止污染的情况下，这块陨石被用飞机送到美国宇航局为分析月球的样品而精心准备的除去灰尘的实验室。科学家们将陨石外部剥掉，取出中心物质进行分析，以使污染可能性降到最小。1970年美国生化学家波南佩鲁马首先报告，他测出了5种氨基酸，而这些氨基酸均没有光学活性，和地球上的不一样，这就确切证明了这些氨基酸确实来自宇宙。后来，人们又报告，美国的墨里陨石和法国的奥盖尔陨石中也含有多种氨基酸，同时还发现了组成核酸碱基，它们与地球上DNA中的碱基也有不同之处。 星际有机分子的发现，陨石中有机物的分析，彗星中有机分子的观测改变了人们的认识，为生命起源的研究开拓了新的天地。它表明，生命前的化学进化不仅在地球上进行过，而且在太阳系、在宇宙间同样进行过。认识生命的起源应当与地球的起源、太阳系的起源、星系的起源联系在一起。它也告诉我们，在地球之外很可能存在生命。 那么，在地球之外究竟有没有生命呢？航天技术的发展大大拓展了人们在宇宙空间的活动范围，人们已经用空间探测器拜访过水星、金星和火星，并登上了月球，但遗憾的是，至今还没有在别的星球上发现生命。 月亮是离地球最近的邻居。2000年来，不断有人幻想月亮上有一个像地球一样的世界。1969年，美国宇航员乘坐阿波罗飞船登上了月球。人们终于知道月亮上一片荒凉，没有大气层，“昼夜”温差极大，滴水全无，根本没有生命。 水星的名字虽然冠以水字，其实徒有虚名，完全没有水。水星公转和自转周期一样，因此它只有一面对着太阳。两面的温差有几百度，也没有生命存在的条件。 金星被称作是地球的姐妹星。1918年，一位瑞典化学家曾描绘金星上面布满被水浸透的丛林。十几年来，美国和前苏联向金星发射过十几个飞船，金星9号和金星10飞船还先后在金星着陆。据传回的信息表明，金星表面虽有大气层，但全部是二氧化碳。金星压力比地球高95倍，金星上温度高达480℃，远远高于水的沸点，在这个温度下连铅也得熔化，因而也没有生命存在的条件。 火星曾经是被人们认为最有希望存在的生命的一颗行星。19世纪至20世纪初，天文学家用望远镜对火星进行了大量研究，发现火星上有网状结构、冰帽，还有亮区和暗区。地是，他们大胆设想火星上有智力高度发达的生物，网状结构是火星人开凿出来的运河，冰帽是火星人建造的蓄水池，暗区可能是绿洲。描绘火星人的科幻小说更是活灵活现。但是宇宙飞船搜集的资料告诉我们，火星上温度极低，大气中几乎全是二氧化碳而没有氧。特别是以研究有无生命为主要目标的海盗1号和海盗2号1976年在火星上着陆后，发现根本没有任何动植物存在的迹象，人们对土壤的分析也表明火星上不存在生物活性物质。 1957年曾有人在地面上模拟火星上的严酷条件，表明某些简单生命能够存活。人们已经登上了月球，不久就会登上火星，究竟火星上有无简单生命，实地考察将会给出答案。 至于木星、土星等其它太阳系的行星，环境更为恶劣，很难想象那里会有生命。 尽管在太阳系其它行星上没有发现生命，但是太阳系与整个宇宙相比仅仅是沦海一粟，就是在银河系中了微不足道。银河系中仅类日恒星就有750亿颗。人们相信，地球上的生命决不会是偶然现象，宇宙间存在化学进化证明了这一点。在宇宙中应当有我们的同伴。人们已经通过无线电波和发送探测器开始对地外文明的搜索。 地球二十七亿年前已有生命 澳大利亚悉尼大学的地质学家布罗克斯及其同事在距今已有27亿年历史的沉积岩中找到了真核生物生存的证据---类脂。这发现把生命证据向后推至太古代时期，即地球刚诞生之时，相当於二十五亿年前。这比过去所认为的地球生命历史提早了足足十亿年。 大部分属於太古代的岩石都经历了一个称为「变质」的过程，在这过程中，地球的高温会把任何存於岩石内的有机复合物摧毁。但科学家在取自澳洲西北部罗以山页岩地表下二千一百英尺处的岩石内，发现有保存得很好的生物化学物质，即称为「类脂物」的有机复合物。 类脂物是活有机体产生的，它们的存在证明了真核生物的存在。真核生物是生活在地球上的所有真菌、植物和动物的始祖，由原核生物蓝菌和细菌进化而来，其细胞内具有线粒体和组蛋白，细胞核外有双层膜。由于真核生物结构复杂，此前科学界一直认为其在地球上出现的时间较晚。真核生物与原核生物是生物界中最主要的两大分支，对其诞生与进化过程的研究，将有助于人们加深认识生命活动现象。科学家们的发现打开了一扇认识和了解25亿年以前太古代生命活动的窗口，并为生物形态的发展提供了一个新的标度点。 由活真核生物产生的有机化合物---类脂是在澳大利亚西北部地下640多米深的岩石中发现的，该岩层26-27亿年前形成海床，为了使搜集的岩石样品免遭其他化学物质的污染，他们曾用多种溶剂加以清洗。 澳大利亚科学家们的研究受到了有关专家的高度重视，但同时也引出了一些疑问，其中包括为什么复杂的多细胞生物的进化用了那么久的时间以及氧气究竟是何时充满地球大气层的。 地球生命可能来自金星？ 金星一直被视为生命最不可能生存的地方，然而近几年来科学家研究推测地球生命可能来自金星。 金星的面积和构成与地球十分相近，被认为最接近对地狱所做的传统描述：灼热的表面足以使铅熔化；空气的压力比得上深深的海底；无所不在的硫磺使那里弥漫着硫酸雨（硫磺还被称为"地狱之火的燃料"）。科罗拉多大学行星科学家戴维·格林斯普恩说，金星一直被认为生命"最不可能"存活的地方。然而甚至在金星上也可能存在着生命--这表明近几年来科学界的认识经历了怎样剧烈的变化。 金星甚至还有可能是我们自己的生命开始的地方。金星上的微生物也许通过陨星来到了地球上，从而在地球上"播下了"我们祖先生命的"种子"。麦哲伦号探测器1994年在完成对金星历时4年的研究以后发现，有迹象表明这颗在许多方面与地球相似的行星在其早期可能存在着与地球非常相似的条件。 虽然金星目前是最热的行星，但是天文学家们现在已经知道：在太阳形成初期，太阳的温度比现在要低30%~40%，因此金星可能曾经是个远比现在适宜生命存在的地方。正如对来自月球和金星的陨石所作的研究已经证明的那样，九大行星"并不是彼此孤立的"，"很可能有东西在行星间飞来飞去"。这意味着生命在太阳系中只出现过一次，接着就通过陨星传播到其他星球上，这些陨星是被彗星和小行星撞击以后推到太空的。 格林斯普恩认为，如果生命是在金星上开始的，如今的金星上可能还有活的微生物存在，虽然他承认这种可能性不大。金星总是被厚厚的硫磺云包裹着。但是"硫磺云里面还有一个云层，那里具备常温和常压"。他说，为了能够在那里生存，上微生物必须具备"抗酸能力，并且能够制造氧气和温度较低的柠檬水"。他说，金星上目前没有水，这是金星上可能存在生命这一观点遇到的最大障碍。 科学家观察到金星上的一些神秘特征可能是生命的标本。例如，科学家一直无法弄清是什么物质吸收了紫外线。格林斯普恩提出："如果那是一种色素，会不会就像地球上的叶绿素？"叶绿素使活的微生物能够对阳光的能量加以利用。格林斯普恩指出，我们关于生命的一切知识从根本上都是以一个例子为基础，因为地球上所有的生命都是密切相关的。 科学家对于生命提出的许多假设--比如生命必须以碳为基础以及生命需要液态水--都只是假设。他说，也许生命产生于一种完全不同的化学基础：在这种情况下，我们事实上可能对生命存在于哪里一无所知。他认为：不能肯定地排除任何一种环境。 脊椎动物的起源提前至5.3亿年前 西北大学早期生命研究所所长舒德干教授等人在云南省昆明市海口地区距今5.3亿年的早寒武世地层中发现了迄今世界上已知最古老的脊椎动物--昆明鱼和海口鱼化石，这将包括人类在内的脊椎动物的起源至少提前了5000万年。过去已知最古老的脊椎动物化石产生于4.8亿年前的奥陶纪。这是中国科学家在地球科学和生命科学领域取得的重大突破。在英国出版的国际权威学术刊物《自然》也以最高规格发表了有关这一发现的论文。 昆明鱼和海口鱼的形态相似，皆呈鱼形，长约3厘米。海口鱼为正常死亡后埋藏，身体后端略有腐烂耗损，而昆明鱼为活埋标本，保存极为完美，除了前腹部清晰的鳃囊构造和组成躯干的"之"字形肌节之外，还完好地保存了原始偶鳍和围心腔。海口鱼的器官构造与昆明鱼十分相似，但背鳍中已产生了鳍条，表明它比昆明鱼更为高等。 这两条鱼化石的发现，不仅揭示了寒武纪生命大爆发的全貌，而且为生物学中关于脊椎动物及其重要器官的起源提供了可靠的依据。这项研究的初步成果在英国伦敦召开的早期脊椎动物起源国际学术讨论会上也引起了强烈轰动。专家们认为，这是迄今已知最进步、最高等的动物化石，它代表了一个半世纪以来关于寒武纪大爆发研究中最重大的关键性突破，是本世纪国际古生物界最重要的研究成果之一。 生命从哪里来？ 在生命和生命活动闪耀着光芒、欣欣向荣的世界里，一切都是那么的奇妙，可迄今为止，生命从何而来？它是如何起源？它又是怎样进化的？这仍然是一个还没有完全解开的谜。 关于生命起源的两种理论 对于生命起源的问题，自古以来有本质上完全不同的两种理论。 1特殊创造论、自然发生论、泛孢子理论 特殊创造论是指在宇宙历史的某一特殊时刻，由上帝创造出生命。这种学说曾一度占统治地位，但不被科学家所接受。自然发生论认为生命可以从非生命物质中自然产生。例如蛙可以从泥中长出，蛆虫可从腐肉中生出。这一理论是由于实验观察错误，经不起科学的批评。泛孢子理论则提出生命的胚芽来自地外空间，然后生长发育。但是由于微生物附着于陨石活着到达地际显然不可能，它们将被紫外线杀死或因空间真空死亡。泛孢子理论最多只说明生命存在于宇宙空间的某颗特殊的行星里，但仍未能解答宇宙中生命起源的问题。 2化学进化学说 1871年，达尔文首先设想生命怎样起源，提出"在一个存在着各种状态的氨和磷酸盐的温暖小池中，在光、热、电存在的条件下，某种蛋白质化合物形成了，并进行更复杂的变化。1924年，苏联的生物化学家奥巴林(A.I.Oparin)提出，生命是长期进化的结果。1928年，英国的霍尔丹(Haldane)提出："当紫外线作用于水、二氧化碳和氨的混合物时，形成多种有机物，包括糖类。其中有些物质可以构成蛋白质，在原始海洋达到一个热的稀汤之前，它们早已聚集。"1947年，贝尔纳(Bernal)提出，在有机物丰富的原始海洋里，各种不同的活动过程可以把有机物结合起来，并描述了使小分子聚集产生生命大分子的方式和方法。上述学者的思想奠定了化学进化实验的基础。 探索生命起源的第一步 生命从那里来？地球上第一个生命体是怎样诞生的？ 自从上帝造人、造物的神话破灭后，在生命起源问题上有两大学派：一派认为生命是从外星球移殖到地球上来的；另一派认为生命是地球自身的产物。 美国的尤里(Urey)主张生命源自地球本身，他与学生米勒(Miller)设计了模拟原始大气，研究在自然条件下能否产生与生命有关的物质。米勒以甲烷、氨气、氢气和水蒸气组成强还原性气体，通过火花放电模拟雷电闪击，通过一个星期放电，向气体提供能量6.27×103～6.27×104kj。在一次典型实验中，由950mg甲烷产生了约200mg的氨基酸，而氨基酸是构成生命蛋白质的零件。 1961年，西班牙生命化学家奥罗(Oro)，把氰化氢和甲醛加入原始大气中，实验结果除氨基酸外，还得到腺嘌呤、核糖和脱氧核糖，得到了构成生命核酸的零件。 核糖核酸（RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)都是磷酸酯类，结构中的磷是从哪里来的呢？1982年，我国生命化学家王文清，根据近代行星化学的研究，探测到三氢化磷（PH3）存在于木星和土星的大气层中，在模拟原始大气中引入了PH3，进行了甲烷、氮、三氢化磷、氨、水蒸气的火花放电，并与不含三氢化磷的上述体系气相放电作了对照。实验结果用气相色谱鉴定出含PH3体系放电后产生19种氨基酸。而无PH3体系在相同放电条件下，只产生6种氨基酸。王文清的实验发现了PH3在气相放电反应中的催化作用，被美、日杂志引用作为生命起源的第一步，火花放电产生氨基酸的一个重要进展。 最近美国加州大学海洋生物学家巴达（Bada）提出一个机关报论点：亿万年前地球上的第一线生机孕育在厚冰层之下。巴达说，数十亿年前混沌初开，地球表面覆盖冰层，但地球核心是炽热的，辐射出的热量是今天的5倍，因此远古海洋底部仍是液态水，冰下海水是原始生命的温床。冰层起屏蔽保护作用，使海水中有机分子积累，变得愈来愈浓。当小天体撞在地球上时，产生的热量使厚冰层融化成一个大洞，使水中有机分子与大气接触，形成更复杂分子，不久冰层又冻结，这些新分子又被封存。冰层每次争冻都使"浓汤"里的氨基酸、碱基更丰富，直至生命诞生。 生命起源于何时？ 约翰·霍根（J.Horgan）说："科学家们正在对地球上何时、何处以及怎样出现第一次生命作出艰难的决定。"根据肖伯夫（J.W.Schopf）测定细菌微化石得到的证据，生命起源时间为3.46×109年前。这一证据包括来自澳大利亚和南非两地的两组化石，通过放射性衰变确定年龄。一组化石是由叠层石的块状绿褐色岩石组成，另一组化石表现出蓝绿藻的一系列细胞印迹。肖伯夫认为这种古老生物像蓝细菌，可能有光合能力并吐出氧气。德国马克思普朗克研究所的西道夫斯基（M.Schidlowski）认为，他发现光合微生物存在更早的证据，时间为3.8×109年。他的地质证据是格陵兰伊苏亚的部分熔融沉积岩。1996年7月，在法国奥尔良大学召开的第11届国际生命起源大会上，默雪斯（Mojzsis）测定西南格陵兰（Southwest Greenland）的亚开里亚（Akilia）岩石得出生命起源时间为3.87×109年。牛津大学的磨巴斯（Moorbath）测定西格陵兰的伊苏亚岩石得出年代为3.77×109年。他们将生命起源于地球的年代推前了约4×108年。肖伯夫认为他们测定的12C/13C值的准确度有待验证。 若生命确是起源于3.8×109年前，则地球诞生于4.5×109年前。在此期间彗星、行星以及直径大于几千公里的陨石挤满于早期太阳系，将与地球发生重撞击。迪马拉斯（Desmarais）说："生命将起源于撞击结束的很短时期，并且它是在撞击后存活下来的。" 生命起源于地球还是宇宙？ 地球上生命产生以前，宇宙间是否出现过生命？地球上生物体物质总质量的98%是由碳、氢、氧、氮、磷和硫6种元素组成的，而这些元素是伴随宇宙演化产生的。现在流行的观点是宇宙起始于150±30亿年前的一闪突发性事件--大爆炸，宇宙始于一个比质子还小的、密度和温度极高的小火球。 生命起源于宇宙 1907年，阿累尼乌斯（S.Arrhenius）提出，微生物是从空间飘到地上，播下地球上生命的种子。1971年9月，克里克（F.Crick）在地外文明通讯会议上说，地球上的生命可能起源于宇宙高级文明，用无人飞船送到地球上的微生物。有两个事实支持这个理论：一是遗传密码的一致性，表明生命进化中曾在某个阶段越过了一个小种群的环节；另一个是宇宙年龄可能是地球年龄的两倍多，所以生命有足够长时间，第二次从简单的起点进化到高度复杂的文明。克里克用定向生源说表示，某种高级生命有意识地用某种方法把微生物发送到地球上来。 人们发现，地球上生命都是以碳为骨架组成的。碳原子具有异乎寻常的灵活性，它能成为生命体中像核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）那样螺旋分子的基础。碳的存在不仅依赖于宇宙年龄和大小，而且党政军依赖于决定原子核能级的自然常数间的巧合。 当恒星中的核反应将具有两个中子和两个质子的氦与另一氦结合成铍时，只要再加一个氦就可形成碳。 氦核+拟核=铍核 铍核+氦核=碳核 碳核+氦核=氧核 但是要在宇宙中产生足够多的碳，上面的核反应显得太慢。1952年霍伊尔就预言，碳核必有一个能级，位置略高于氦核和铍核的能量和，造成了特别迅速的反应。因为恒星中相结合的两种粒子能量造成了共振态。后来核物理学家发现，这个能级正好处于他预言的位置。 碳产生后，还会和另一氦核生成氧，但这个反应不是共振的，氧的能级比碳加氦刚好低一点。自然常数就差这么一点，使得碳刚好留存下来，成为形成生命的元素基础。 宇宙中的有机物 20世纪70年代以来星际多炔分子的研究，导致C60分子的发现。1985年，克罗托（H.Kroto）利用激光照射使石墨气化，制得了含60个碳原子的稳定化合物。C60研究为当代化学开拓了一个新领域，也为星际聚链烃、环烃提供了确认数据。宇宙物质中复杂有机分子和构成生命基础分子的搜索，是地球外生命探索的一个重要目标。火星上有机物质的存在，决定火星是否存在过生命的可能性。土卫六是研究地外生命重要目标之一，类木行星大气有机物的观测，是研究太阳系起源、演化以及了解这些行星的重要途径。 古生物地质学提供的证据表明，地壳刚形成时，生命就出现了，生命似乎出现得太快，给地球上化学进化留下的时间太短。最近发现宇宙星际物质中存在大量生物单分子化合物。新的观点主伙，前生物的化学物质来源于宇宙空间。地球上的生命起源不是从水、二氧化碳、氨等无机分子开始的，而是来自宇宙空间的生物分子。 有人认为含有生物分子的星际尘埃颗粒，是在地球形成的凝聚阶段后期，由彗星带到地球上的。地球形成早期，曾遭受彗星大规模轰击，彗星尾部把大量的有机分子撒到地球上。在地球形成的前50亿年内，有几十亿吨的星际尘埃参与了地球的凝聚，从空间带来了大量的有机物。从地球大气圈上层收集到的宇宙空间颗粒分析结果表明，由于有大气圈制动作用，细小的颗粒没有剧烈升温，有机物没被破坏。 先有鸡还是先有蛋？ 蛋白质和核酸是组成生命的两大主角。蛋白质是生命功能的执行者、表演者。人体中有几十万种蛋白质，地球上有150万种生物，蛋白质总数估计有10 ~12 种。一种细胞中有几千种蛋白质。蛋白质是由氨基酸组成的长链，组成人体蛋白质的氨基酸共有20种。 核酸是一种多聚核苷酸，它的基本结构单位是核苷酸，而核苷酸又由碱基、戊糖与磷酸组成。根据核酸中所含戊糖种类的不同，分为核糖核酸RNA和脱氧核糖核酸DNA两大类。 在生命起源时，究竟是先有蛋白质还是先有核酸呢？这个问题也就是著名的"先有鸡还是先有蛋"的悖论。在20世纪50年代，科学界对此众说纷纭。一派认为先有蛋白质，另一派认为先有核酸，再有一派认为蛋白质和核酸同时起源。在核酸派里，有的提出先有脱氧核糖核酸DNA，有的则认为先有核糖核酸RNA。 40年过去了，遗传物质DNA双螺旋结构的阐明以及20世纪60年代出现的中心法则--DNA、RNA、蛋白质三者的关系，揭示了生命遗传、发育和进化的内在联系。遗传信息的保存、、传递和表达是以DNA为出发点的，并且还发现了遗传密码的编码机理。通过比较研究，科学家发现，所有生物，从细菌到人，遗传密码都是通用的，这证明所有生物在分子进化上都有着共同的起源。 关于核酸RNA先发生的学说，早在20世纪60年代，克里克、奥吉尔（Orgel）、伍斯（C.R.Woose）分别在研究早期的遗传系统时，基于RNA在把基因的碱基顺序翻译成为蛋白质的氨基酸顺序时具有多方面的重要作用，曾指出RNA可能出现在DNA之前。进入80年代后，奥吉尔等人在无蛋白质参与情况下，成功地合成出寡聚核苷酸，有力地支持了RNA出现最早的说法。 那么在生命起源的分子过程中，如无蛋白质，仅RNA能否自我复制呢？1983年，艾尔麦恩与佩斯合作，确认大肠杆菌和枯草杆菌RNseP上的RNA部分是价真价实的酶，因为该RNA部分能独自加工tRNA前体，切断其5`端特定位置上的磷酸干二酯键。1986年，塞克确认四膜虫rRNA的内含子也是地地道道的酶。因为该内含子RNA能独自切除自己，并连接两侧的外显子和催化两个以上的内含子寡聚化反应外，更重要的是还能像RNA聚合酶一样，以寡聚核苷酸（不是三磷酸核苷）为底物，在自己携带的分子内模板上，合成出多聚核苷酸。吉伯特指出，RNA酶和蛋白质酶催化反应并无实质性的差别，只是蛋白酶催化反应效率更高、速度更快。并认为进化之初是"RNA的世界"，RNA可以一身二任，既能保存信息，又能提供酶活性，因此仅有RNA也足以把早期的进化引向新的阶段。 由于近几年来对RNA的深入研究，目前生物界大多数学者倾向于核酸最先发生。有理由推测，原始的遗传信息大分子就是RNA，它既能作为转译蛋白质的信使，又能作为传种接代的遗传物质基础。可以设想处于萌芽时期的生命是一种极简单又容易形成的大分子体系，随着物种的进化，由RNA演变为DNA的蛋白质构成的复合体，遗传与性状表达两种功能分别由DNA和蛋白质承担。早期的蛋白质起源说以及福克斯的类蛋白微球体生命模型，由于迄今在自然界尚未发现像类病毒（核酸体）那样有生命的类蛋白体，以及至今尚未发现遗传信息从蛋白质流向核酸的例子而退位。生物遗传物质主体最先起源于RNA分子或RNA与蛋白质构成的复合体，尔后向DNA-蛋白质复合体和蛋白质两个方向演变的学说，已逐渐为人们接受。 航空母舰──海洋的霸主 航空母舰发展到今日有八十多年的历史。它是一种以舰载机为主要武器的大型水面舰只，由于它能够使飞机离开陆地在海上进行起飞和降落及补给，因此被誉为“海上浮动机场”。 在1910年，人们在轻型巡洋舰“伯明翰”号进行了改装，当时的改装很简单，只是在舰首加装了长25.3米、宽7.3米的木质跑道。同年11月14日，一位名叫尤金·伊利的美国飞行员驾驶着一架“柯蒂斯”型飞机，从经过改装的轻型巡洋舰“伯明翰”号上徐徐拉起，升入空中。第二年的1月18日，还是这位伊利，又在排水量13680吨的装甲巡洋舰“宾夕法尼亚”号的后主甲板上，利用尾钩钩住制动索，平稳安全地完成飞机降落。他这两次从舰船上的飞行创举标志着航空母舰雏型的诞生。 日本海军1922年12月27日竣工服役的“风翔”号是世界上第一艘专门设计和建造的航空母舰。它采用了岛式上层建筑，装设了两部中线配置的升降机，载机21架，初具现代航空母舰之特点，太平洋战争中编为训练航空母舰，于1947年解体。&127;此后十余年间，各海军强国的航空母舰均有较快的发展。 然而，各国海军对航空母舰及其载机的认识，则是在第二次世界大战时期，尤其是日本航空母舰编队偷袭美国珍珠港之后。从此，号称“大舰巨炮”的战列舰退出了海上武器的领导地位，航空母舰正式取代其，登上“海上霸主”的宝座。 第二次世界大战之后，随着科学技术突飞猛进的发展，世界各国纷纷将各种新技术、新装备不断地应用于航空母舰，航空母舰性能大幅度提高，各种功能日臻完善：它不仅可用于攻击对方水面舰艇、潜艇和运输舰船，而且也可以袭击对方海岸设施和陆上目标，以航空母舰为主的混合舰队改变了以往的海战模式，能够夺取作战海区的制空权和制海权。 航空母舰的区分方法有多种：按战斗使命分，有攻击航空母舰，反潜航空母舰；按排水量大小分，有大型航空母舰、中型航空母舰和小型航空母舰；按动力装置分，有核动力航空母舰和常规动力航空母舰。截至1998年底，世界上共有10个国家拥有现役各型航空母舰约26艘，此外还有不少国家现正在研制和建造。航空母舰吨位从l万多吨到10万余吨，最大航速多在30节左右。作为巨型“海上浮动机场”，&127;航空母舰上一般搭载有战斗机、攻击机、反潜机、预警机、侦察机、电子干扰机、加油机及直升机等多种飞行器。根据排水量大小和任务不同，各型航空母舰搭载的飞机和直升机从几架、十几架至近百架不等。为了对付各种威胁，有的航空母舰上还分别装备各种导弹及水中兵器等。与陆地机场相比，现代航空母舰上的飞行甲板仍显得十分窄短，为了解决飞行问题而设有斜角甲板、升降机、弹射器、助降装置、拦阻索五大“法宝”。由于航空母舰往往担负着战区的任务，这就要求航空母舰要在海上长时间航行，核动力航空母舰续航力高达40万海里—100万海里，而常规动力航空母舰续航力一般在1万海里左右。 航空母舰由于目标大，较易遭敌方攻击，因此通常总在巡洋舰、驱逐舰、护卫舰和攻击潜艇等舰艇的护卫下组成航空母舰编队共同行动。 星座 在晴朗而又没有月亮的夜晚，我们眼睛能直接看到的恒星大约有３０００颗，整个天球能被眼睛直接看到的恒星大约有６０００颗。当然，通过天文望远镜观测会看到更多的恒星。１９２８年，国际天文学联合会决定，将整个星空划分为８８个星区，叫星座，每个星座可由其中亮星的特殊分布辩认出来。比如，北斗七星属大熊星座，北极星属小熊星座，牛郎星属天鹰星座，织女星属天琴星座，冬夜星空中的“三星”属猎户星座，全天最明亮的恒星－－天狼星属大犬星座等。天文学家们就像公安部门管理户籍一样，将每颗恒星按名称、位置、亮度和物理性质、一一入册，每颗恒星的身份都在“户口簿”上。 星座的名称有的是根据其形态，以动物和器物名称命名；有的则与古代神话故事结合在一起，以神话中的人物命名。88个星座在星空中所占的范围有大有小。有的星座很大，例如，长蛇座、室女座和大熊座等，有的星座则很小，例如，南十字座、小马座、天箭座等。我国古代则将星空分为三垣、四象、二十八宿。我国古代的这种划分方法现在已不再使用，但对恒星的名称如天狼、老人、牛郎和织女等却沿用至今 仙女座 仙女座（xiān nǔ zuò）北天星座之一。位于英仙座与飞马座之间，仙后座南面，是一个秋季上半夜很显眼、所占空间也比较广的星座。我们可以首先找到天上那个由4颗亮星组成的大而醒目的四边形，叫做“飞马仙女四边形”。四边形中3颗星是飞马座的主星，在四边形左上角的那颗亮星就是仙女座的壁宿二，它是仙女的头。从壁宿二开始向东北方可以看到3颗亮度差不多相同的星，它们与壁宿二几乎等距离排成一列。其中最近壁宿二的是仙女的胸部，离得较远的叫“奎宿九”，相当于仙女孩子的腰，而最远的那颗叫“天大将军一”，是仙女被锁住的一只脚。这4颗星形成仙女座的主体。 仙女座里有许多美丽的天体。例如，天大将军一初看是由较亮呈黄色的星和较暗的黄星组成的双星。而这个双星中较暗的星的颜色经常变化，从黄色、金色、直到蓝色，用大望远镜可以看到这颗暗星又是两颗相距很近的星组成的双星，所以天大将军一实际是三合星。著名的仙女座大星云就在仙女的腰部，肉眼隐约能看到一块青白色云雾壮光斑，它是一个与银河系一样的星系。另外还有每年11月中旬出现的著名仙女座流星群。 传说古时埃塞俄比亚国王克甫斯和王后卡西奥珀亚生有一个美丽的公主安德洛墨达。王后常夸耀她的女儿比海王波赛东的女儿还美。这句话激怒了海王，于是海王便派鲸鱼怪到国王统治的地方，兴风作浪残害百姓。后来国王得到神的启示，为了拯救百姓，只能把公主用锁链锁在海边岩石上，以供奉鲸鱼怪。正当在这危急时刻，英雄珀尔修斯骑着飞马路过这里，救下了公主并与她结了婚。后来，公主被神提升到天上成为仙女座。
乌鸦座 南天星座之一。位于室女座西南，巨爵座与长蛇座之间，由4颗3等星组成歪斜的四边形。乌鸦座四边形中的轸宿一和轸宿三两星遥指室女座的角宿一的西南边。公元2世纪古希腊天文学家托勒玫在《大综合论》中就已经列出了这个小星座。 传说太阳神阿波罗有个侍从乌鸦最爱说谎。有一次，由于乌鸦说谎，阿波罗误杀了他的妻子科洛尼斯，使他犯了不可挽回的错误。乌鸦因此被罚将身上漂亮的银白色羽毛变成黑色，并永受干渴之苦。因而至今乌鸦的羽毛是黑的，而且叫声嘶哑难听。乌鸦死后，天视宙斯为了告诫后人，把这只乌鸦升到天上化为星座。 巨爵座 巨爵座 ,南天星座之一。公元2世纪古希腊天文学家托勒玫划定的春季小星座。位于长蛇座与乌鸦座之间。星座中都是暗星，其中有4颗4等星形成歪斜的四边形，就象一只酒杯。传说巨爵是太阳神阿波罗饮酒用的酒杯。 南十字座 南天星座之一。全天最小的星座。位于半人马座与苍蝇座之间的银河之中，我国只有南方几个省份才能看到它。星座中主要的亮星组成一个“十”字形，从这个“十”字形的一竖向下方一直划下去，直到约4倍于这一竖的长度的一点就是南天极。在北半球的低纬度处观测，这根延长线与地平线的交点基本上就是正南方。14世纪航海家郑和七下西洋时，曾用这个星座来导航。在古希腊托勒玫时代，地中海地区原是可以看到它的，被看作是半人马的脚。由于岁差，到了现代，这一部分星空已经移向南方，在北半球大部分地区再也不能看到。所以直到17世纪时，欧洲天文学家才把它从半人马座中划出来，作为一个独立星座。南十字座所在的银河部分是银河最亮的段落。在南十字座“十”字形的左下方有一片黑暗的尘埃星云，衬托在明亮的银河背景上，就好象是银河中的一个漆黑的洞穴，叫做“煤袋”，它的面积同“十”字形几乎一样大小，一直延伸到相邻的半人马座和苍蝇座。 天鹅座 北天星座之一。位于天琴座与飞马座之间，是夏季夜晚星空中一个很醒目的星座。那个横在银河中的大“十”字形，就像一只正在飞翔的天鹅，很容易辩认。星座中最亮的天津四和银河两边的牛郎、织女构成一个大等腰三角形，称为“夏季大三角形”。在天鹅座里能够看到许多美丽的星云。顺着天鹅的身体，有一片黑暗的暗星云。在天津四东面，有一个形似北美洲大陆的北美洲星云。而在天鹅东面翅膀近旁，有一个好似仙女羽衣上的羽毛撒在银河上闪闪发光的网状星云。星座中还有一个流星群，出现在8月下旬，最盛期约在8月20日。 传说太阳神的独生子法厄同一个挚友西格纳斯。当他知道法厄同驾御太阳车失控，被雷击毙，附落河中后，感到十分悲痛。为了追悼亡友，他终日徘徊河边，找寻法厄同的遗体。天神宙斯为他对朋友的一片忠诚所感动，将他提升到天界，那就是终日飞翔在银河上的美丽的天鹅座。 海豚座 北天星座之一。位于天鹰座的东北，东面是巨大的飞马座，北面是天鹅座，旁依银河。从牛郎星向东北方向看，可找到由4颗小星组成的一个小菱形，这就是海豚的头；在小菱形下面还有1颗小星，那就是海豚的尾巴。整个星座的星都不太亮，但无论在我国还是希腊，都有关于它的动人故事。 在我国，由于那个小小的菱形很像织布的梭子，俗称“梭子星”。传说这就是织女在与牛郎分别时，留给牛郎作为纪念的一只梭子。你看，牛郎星不就在它的近旁不远的地方吗！ 在希腊神话中，海豚是海王的信使，当美人鱼安菲特里忒当初躲避海王求婚时，曾劝她嫁给海王为后。后来，海豚还曾经在海王的儿子亚里翁夺得音乐比赛的桂冠和其他奖赏后，在船上受到水后的攻击而跳海时，救过他的生命。宙斯为了嘉奖海豚，将它升到天上，化为海豚座。 剑鱼座 天南星座之一。位于山案座以北，绘架座之南，网罟座与飞鱼座之间，在船底座亮星老人星的西南方向上。1603年为德国业余天文学家巴耶所划定。剑鱼座内的星都不亮，所以为人注目，是因为著名的大麦哲伦星云就在剑鱼座与山案座之间，其中三分之二在剑鱼座界内，肉眼可以看到它是一片不小的光斑。另外，南黄极也在这个星座内，位置就在大麦哲伦星云东北边缘上。在大麦哲伦星云东边缘上，有一个星云，因为形状像一只毛茸茸的淡红色蜘蛛，故称为“蜘蛛星云”。1987年2月23日，在蜘蛛星云旁边突然出现1颗超新星，这是近400年来观测到的最高的超新星。它原来是1颗12等暗星，到1987年5月15日最亮时为2.8等，两年后又降为8等星。 天龙座 拱极星座。在北天四季可见。看起来很像一条蛟龙，弯弯曲曲地盘旋在大熊座、小熊座与武仙座之间，所跨越的天空范围很广。高昂的龙头紧靠武仙座，由4颗星组成，构成一个四边形。明亮的龙眼正凝视着未来的北极星——织女星。天龙的尾部有1颗名叫“右枢”的4等星，它曾是4000年前的北极星，据说埃及齐阿普斯王的金字塔底部有一条100多米长的隧洞，就是对着右枢的方向挖成的。古代埃及的神官就是从这里眺望当时的这颗北极星的。 传说天龙原来是一条喷火的毒龙，天后赫拉叫它看守赫斯珀里得斯果园里种植的金苹果树。赫斯珀里得斯是泰坦族阿特拉斯的女儿们居住的地方。英雄赫拉克勒斯来到赫斯珀里得斯果园取金苹果时，被这条巨龙挡住了。赫拉克勒斯找到正在为宙斯赎罪而驮着天的阿特拉斯，说替他驮天，让他到女儿处取来金苹果。接着赫拉克勒斯又巧计妙计哄骗阿特拉斯，拿到了金苹果并让阿特拉斯重新把天驮起来。后来，天后赫拉就把这条毒龙升到天上，成为天龙座。 小马座 赤道带星座之一。位于飞马座的西南，海豚座之东。是秋季天空中很不明眼的星座，看起来很像一个细长的三角形。公元2世纪由古希腊天文学家托勒玫所划定。传说小马就是奥林匹斯诸神的信使赫尔墨斯赠送给孪生英雄卡斯托尔的名马克勒利斯。 波江座 南天星座之一。南北跨度最大的星座。从猎户座南端附近开始，蜿蜓曲折地在金牛座、鲸鱼座与天兔座之间流过，直到南天紧接水蛇座的地方。是北半球冬天夜晚的主要南天星座之一。整个星座中大多数的星都比较暗，只有一头一尾两颗星引人注目。在波江座最南端的那颗亮星是水委一，我国只有南方才能看到它。 传说有一天，太阳神阿波罗的儿子法厄同驾驶着他父亲的太阳金车在天空中驰聘。由于法厄同用长鞭抽打骏马，使马失去常态，拉着金车离开天道乱奔。金车掠过云层，碰到高山，使大地变成一片火海。天神宙斯为了制止这场灾难，避免整个宇宙的毁灭，只得用雷锤向金车打去，恰好击中法厄同，使他从车上摔下，附落到爱立丹那斯江里。此时，失控的金车才驶返天道，天地也才慢慢恢复正常秩序。后来，宙斯就将爱立丹那斯江移到天界，成为南天的波江座。 天炉座 南天星座之一。1752年法国天文学家拉卡伊为了填补原有星空空隙划定的一个南天星座。最初叫“化学炉座”。星座内的星都很暗。西接玉夫座，东南为波江座包围，大体上在波江座的一长串暗星组成的河曲处，但很不容易把它与这些暗星区分开来。在天炉座有一个著名的天炉座星系团。 双子座 黄道星座之一。位于御夫座南面，金牛座与巨蟹座之间的银河边上。在星座中可以看到两颗比较接近的亮星：一颗银白色的叫“北河二”；另一颗金黄色的叫“北河三”。在这两颗星的下面，并列着两排星星，直到银河，形成一个很大的长方形，这是双子座的主要特征。人们把整个星座想像为一对亲密无间的孪生兄弟，他们不仅在形状上十分相似，而且在组成上也很相像。北河二用小望远镜就能看清它原是双星，如果用更好的观测设备，可以发现这双星的每个子星又都是双星。另外在北河二近旁，还有一个肉眼看不到的很暗的食双星，因此，北河二实际上是六合星。而那颗北河三经过观测，发现也是六合星。双子座虽也是黄道星座，但座内只有小暑1个节气点。星座内还有一个著名的流星群，每年12月中旬出现，流星最盛时，几十颗流星像一条条白链，飞舞在夜空，极为壮观。 传说美丽的公主勒达生了一对孪生子。哥哥叫“卡斯托尔”，弟弟叫“波吕丢克斯”。他们不仅本领高强，而且兄弟俩友爱亲谊，形影不离。后来，在一次混战中哥哥牺牲了，弟弟感到十分悲痛。于是弟弟苦苦哀求天神宙斯，让他们兄弟俩永远生活在一起。宙斯为褒奖他们兄弟间的友爱，将他们一起升到天上，成为万人注目的双子座。 唧筒座 唧筒座（jī tǒmg zuò）南天的星座之一。法国天文学家拉卡伊为了纪念英国物理学家波义耳发明唧筒而划定的星座。位于长蛇座南面、船帆座北面、半人马座与罗盘座之间，是个很不起眼的小星座。春天的晚上与长蛇的心脏、一个孤零零的红色2等星星宿一同时升到正南方向。整个星座的星都很暗，其实也看不出什么唧筒的形状来。 拉卡伊是世界上第一位绘出完整的南天（南半天球）星表和星图的人。1750~1754年间他在南非好望角系统地测量了南半天球的恒星，并于1763年出版了包括有2000颗恒星的精确位置的星表和星图。当时由于在原有的明亮星座之间还留着不少空隙，那些天区既没有亮星，暗星排列的形状也不明显，所以一直没有划入任何星座。拉卡伊就把这些遗留下来的小块暗淡的星空补划成独立的小星座，各用一件当时新发明的科学仪器或美术工具来命名。唧筒座就是其中的一个星座。 长蛇座 天球上面积最大，也是东西方向上最长的星座。这是一个春季夜晚出现的星座。位于黄道以南，蜿蜓于巨蟹座、六分仪座、巨爵座、乌鸦座和室女座南面，小犬座与天秤座之间。在巨蟹座以南和狮子座轩辕十四的右下方，有5颗3、4等星排成一个小圆圈，这是蛇头。在轩辕十四的西南边有一孤独的红色2等星，因为在它附近没有其他亮星，所以常称为"孤儿"，这是长蛇的心脏。星座中其他的暗星，则弯弯曲曲排成一长列。 传说许德拉是一条凶猛可怕、长有9个毒蛇头的大水蛇。这个怪物能从9张口中吐出毒气，并以野兽和人为食物。为了消灭它，大英雄赫拉克勒斯同他的朋友伊奥拉奥斯来到许德拉住的地方。赫拉克勒斯抡起大棒，把9个头一个个敲碎，但是，敲碎1个蛇怪头后又立即长出1个新头来。后来，赫拉克勒斯想个办法，让伊奥拉奥斯用燃烧着的树枝烧死刚长出的新蛇头，最后终于将蛇怪杀死，并把蛇怪的尸体埋到地下，又在上面压了块巨石，水蛇怪许德拉被消灭了。天神宙斯为了褒奖赫拉克勒斯的这个功绩，将被他征服的水蛇怪升到天上，成为长蛇座。 印第安座 南天拱极星座之一。北邻显微镜座，南抵南极座，望远镜座与天鹤座之间。1603年德国业余天文学家巴耶所划定。当时欧洲人第一次看到从新大陆来的土著居民，巴耶就设置了这个象征印第安人形象的星座。虽然在这一部分星空里，看不出一个印第安人的具体形象，可是这一位星空中的印第安人脚踏南极座，西面和北面有遥望宏大宇宙世界的天文望远镜和俯视微小世界的显微镜为邻，身旁还有他家乡的杜鹃鸟，水边的天鹤和林中的孔雀、极乐鸟天燕、火凤凰等5只飞鸟簇拥着他翱翔，所以他在星空中所占的位置是相当不错的。 小狮座 北天星座之一。位于大熊座与狮子座之间。1679年由波兰天文学家赫维利斯划定的一个小星座，因为大熊旁边有小熊，大犬也有小犬作伴，所以狮子座身旁的这片小空隙里的几颗小星星，就被看作是一只爬在老狮子头上的小狮子了。 天猫座 北天星座之一。位于大熊座与双子座、御夫座之间。1690年波兰天文学家赫维利斯为了填补大熊座与御夫座间的空隙而划出的星座。由于星座中都是暗星，所以取名为"天猫座"，意思是只有目力尖锐如同山猫一样的人，才能看到这个暗谈的星座。天猫座中恒星的命名和其他星座不一样，除了最亮的一颗星之外，天猫座其他的星都不用希腊字母，而是用弗兰斯提德数码来标定的。弗兰斯提德数码是按恒星的赤经来编号的。最西边的是1号星，然后由西向东依次为2号星、3号星等。其次由于星座边界曾经有些变动，因而使这个天区的恒星归属也产生了一些混乱，例如，天猫座41号星就在大熊座界内。 显微镜座 南天星座之一。位于摩羯座之南，天鹤座与人马座之间，南面是印第安座，西南方向与望远镜座联接。整个星座没有亮星，最亮的是5等星。1752年法国文学家家拉卡伊用科学仪器命名的星座之一。他把显微镜和望远镜这样两种光学仪器放在一起，让它们在天上相邻为伴。 矩尺座 南天星座之一。位于南三角座北面，天坛座与豺狼座之间。1750年由法国天文学家拉卡伊划定，实际上是由相邻的天坛座和豺狼座里分出来的一个星座。原先叫“木工矩尺和水尺”，也叫“勘测员的水平仪”，后来才简化为“矩尺座”。在人马座、天蝎座、豺狼座和半人马座一带是银河系核心所在的方向，这里有一条由处于银河系平面中的星际尘埃云挡住银河系核心部分的星光而形成的暗带。这条暗带正好斜穿过矩尺座，只要看到银河中这一段暗带，也就找到矩尺座了。 水蛇座 南天星座之一。位于杜鹃座与山案座之间，紧靠南极座。1603年德国业余天文家巴耶为了填补南天球上的空白而划定的星座。星座中的星虽不太亮，但在南半球的春天晚上并不难把它辩认出来，这是由于它所处的位置相当特殊。因为它的北面是波江座的亮星水委一，西面是小麦哲伦星云，而东面是大麦哲伦星云。由于岁差，大约在5000年和2000年前，水蛇座靠近水委一的1颗星和靠近小麦哲伦星云的另1颗星，曾先后作过南极星的角色。 狮子座 黄道星座之一。春天星空中著名的星座。位于巨蟹座东面，室女座和后发座之西。每年约8月11日到9月17日，太阳在狮子座中运行，处暑和白露两个节气点就在狮子座。我们可以这样来寻找狮子座，以牧夫座的大角和室女座的角宿一为两个顶点，向西画一个正三角形，在三角形第三个顶点处就能找到1颗2等亮星五帝座一，它是猩子的尾巴。五帝座一右边便是师子座。 另一办法是先找到著名的北斗星，把联接两颗指极星的线，向与北极星相反方向引伸，就会看到由5、6颗不太亮的星组成一个问号"？"的反写形状，或像把镰刀，这就是狮子的头和前足。反写问号下的那一点，是著名的亮星轩辕十四。轩辕十四与金牛座的毕宿五、天蝎座的心宿二、南鱼座的北落师门大体等距离沿黄道分布，被合称为黄道带"四大王星"。猩子座中有个流星群，每年11月中旬前后出现，每隔33年左右有一次壮观的大流星雨出现，最近一次大流星雨发生在1965年，下次大约在1999年出现。 传说在涅墨亚山谷里有一只凶恶的师子精，它是怪物厄喀德娜的儿子。这只狮子精到处危害百姓和牛羊。天神宙斯的儿子英雄赫拉克勒斯用他的神力扼死了这头刀枪不入的狮子精，为百姓除去了一个大害。宙斯为纪念赫拉克勒斯的功绩，把师子精提到天上，成为狮子座。 豺狼座 南天星座之一。位于半人马座与天蝎座之间，也就是在南天亮星心宿二与南门双星之间。星座中有4颗3等星、10多颗4等星。 传说这只豺狼原是后来被变为大熊的卡利斯托的父亲，他为了试探天神宙斯的神性，用人肉祭神，因而被天神宙斯所罚，把他变成了豺狼，这就是豺狼座的来历。 山案座 南天星座之一。位于南极座、水蛇座、剑鱼座与飞鱼座之间。著名的大麦哲伦星云就在山案座和剑鱼座交界地方，其中三分之一在山案座境内。法国天文学家拉卡伊为了纪念1750~1754年他在南非开普敦的桌案山观测南天星空而划定的星座。由于他一直难忘桌案山山顶常常被云雾所笼罩，就把这个被星云覆盖下的星座命名为山案座。可惜的是星座内的星实在太暗，最亮的也只有5等，因而只能从看到大麦哲伦星云的南面三分之一部分，以及从这里延伸到几乎同样暗弱的南天极之间的一片暗淡的星空，去会意出这里就是山案座。 苍蝇座 南天星座之一。位于南十字座和半人马座之南，蝘蜓座以北，船底座与圆规座之间的银河之中，南天银河的这一天区十分明亮，“煤袋星云”就在苍蝇座、南十字座和半人马座的交界处。苍蝇座中最亮的两颗星蜜蜂三和蜜蜂一就像蜜蜂的一对明亮的小眼睛，靠在一起闪闪灼灼，特别可爱。因此，1603年德国业余天文学家巴耶划定这个星座时，起名叫“蜜蜂座”。 但到1763年法国天文学拉卡伊的星图上，蜜蜂变成了苍蝇，称为“南蝇座”，让它与北蝇座相对应。北蝇座在白羊座背上，后来被取消了，这样南蝇座也就改成了苍蝇座。因为密蜂毕竟比苍蝇更令人喜欢，所以直到1801年编制的星图上，这个星座所画的仍旧是一只蜜蜂。 蛇夫座 赤道带星座之一。位于武仙座以南，天蝎座和人马座以北，银河的西侧。它是星空中唯一和另一星座——巨蛇座交截在一起，同时又是星空中唯一兼跨天球赤道、银道和黄道的星座。这是一个即大又宽，基本上呈一个很大的长方形的星座。天赤道正好斜穿过这个长方形。尽管蛇夫座所跨越的银道极短，但银河系中心方向就在离蛇夫座东南角边界不远的人马座内。银河在这里有一个凸出来的河曲部分，形成了银河最宽的河段。虽然黄道从蛇夫座中穿过，但蛇夫座却不是黄道星座。每年约11月29日太阳走出天蝎座后，就在蛇夫座中运行，直到约12月19日才进入人马座中。黄道上24个节气点没有一个在天蝎座，但黄道在蛇夫座的这一段上却有１个大雪节气点。这是因为蛇夫座这一段星空，在古代曾属于天蝎座，只是天蝎尾的亮星位置过于偏南，而蛇夫的脚又无处可放，才把这一部分星空，以及与构成天蝎体形无关的多余星空，连同一段黄道一起，从天蝎座划归了蛇夫座的缘故。蛇夫座中有颗著名的巴纳德星，它是仅次于南门二的太阳系第二近邻，又是全天跑得最快的恒星，每约180年要在天球上移动一个月球直径的距离。 传说太阳神之子阿斯克勒庇俄斯在老师马人喀戎教导下，成了医术高明的名医。由于他细心研究，因此治好了很多病人，使死亡的人愈来愈少。这一来气坏了阴间的冥王。冥王向他的哥哥天神宙斯告状，宙斯为维护神族的权威，用雷锤击毙了阿斯克勒庇俄斯。但击死阿斯克勒庇俄斯后，宙斯又很后悔，觉得他是个仁慈的医生，为人可敬，将他打死实在于理不当。于是就把阿斯克勒庇俄斯的灵魂接到天上，成为蛇夫座。星座中的阿斯克勒庇俄斯手中拿着条花斑蛇，它就是巨蛇座。因为古希腊人把蛇蜕皮看作是恢复青春，而医生的工作就是使人恢复青春。 飞马座 北天星座之一。位于仙女座西南，宝瓶座以北。它的主要特征是一个很大的四方形，四方形东北角上最亮的那颗星则是属于仙女座的。这个四方形在天空的位置非常重要，因为它的每一个边代表着一个方向，看到这个四方形，就可确定东南西北四个方向。四方形的东面一条边，大体上在春分点与北天极的联线上，由这条边向南延长同样长度，便是春分点；向北延长约4倍距离，那就是北极星。四方形西面一条边向南延长约3倍距离，就到南鱼座的亮星北落师门；向北延伸约4倍距离，同样会找到北极星。 传说当英雄珀尔修斯割下魔女墨杜萨的头时，从魔女头里流出来的血泊中，跳出一匹长翅膀的白马柏加索斯。珀尔修斯骑上这匹飞马，救出了仙女安德洛墨达。后来，这匹飞马被天神宙斯提到天上，成为飞马座。所以现在英仙座、仙女座和飞马座总是连在一起的。
南鱼座 南天星座之一。位于宝瓶座以南，天鹤座北面，显微镜座与玉夫座之间。顺着宝瓶座的宝瓶中流出的水找去，便可以看到在南面天空中有1颗亮星，这就是南鱼座最亮的1等星－北落师门。由于北落师门周围的星都很暗，因此，这颗孤独的亮星更显得突出。再由这颗亮星向西有六七颗较暗的星，它们共同组成一条鱼的形状。南鱼是古巴比伦的鱼神。 双鱼座 黄道星座之一。位于宝瓶座与白羊座之间，仙女座、飞马座以南，鲸鱼座以北。整个星座没有什么亮星，星座中星的排列就像一个巨大的“V”字形，从东南面包围仙女座和飞马座。“V”字形的每一边象征一条鱼，这两条鱼用丝带连结在一起，连结点就是在“V”字形末端的1颗名叫“外屏七”的4等星。每年约3月12日到4月18日，太阳在双鱼座中运行，春分和清明两个节气点就在双鱼座。 传说有一次，爱和美的女神阿佛洛狄忒和她的儿子小爱神厄洛斯在一条大河边散步，突然有一个喷火巨人向他们奔袭而来，阿佛洛狄忒知道打不过这个巨人，急中生智将自己和儿子变成两条鱼，从大河中逃走了。智慧女神雅典娜将他们母子俩变的鱼形提到天上，这就是双鱼座的来历。
宇宙的年龄 如果星系目前正在彼此远离，那它们过去必定靠得更近，也就是说。较早时代的宇宙，物质密度会更高。继续这一推理就意味着过去必定存在一个有限的时刻，那时宇宙中的物质被压缩为极其高密的状态。按照哈勃定律将星系的距离除以各自的速度，就可估计出那一时刻距今约１００－２００亿年。这段时间对所有星系来说是共同的，那一时刻通常被称为“大爆炸”，也就是我们宇宙的开端。如果这一推论不错，那么宇宙中一切天体的年龄都不应超出这个“宇宙龄”所界定的上限。借助卢瑟福所开创的利用物质中放射性同位素含量测定其形成年代的方法，人们测量了地球上最古老的岩石、“阿波罗号”宇航员从月球上带回的岩石以及从行星际空间掉到地球上的陨石样本，发现它们的年龄均不超过４７亿年。恒星的年龄可以从它们的发射功率和拥有的燃料储备来估计。根据热核反应提供恒星能源的理论，人们估计出银河系中最老恒星的年龄为１００－１５０亿年。用这两种完全不同的方法得到的天体年龄竟与“宇宙龄”协调一致，这对大爆炸宇宙模型当然是十分有力的支持。 |
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