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一、无机化学反应的启示 我们先从生命存在必不可少的一个环境要素开始说起——水。 水，是氢的氧化物。氢气在氧气中燃烧可以生成水，水电解又可以获取氢气和氧气。这个化学反应非常简单了，初中生都知道。而生命的吐纳过程，其实与这个化学反应极为接近。 氢气和氧气分子，它们具有化学能。在一定能量条件的作用下，氢和氧进行了化学键的重组，释放了化学能，变成了水。这好比是把叠高的石塔推倒，石塔变成了乱石滩，能级变低了。反过来，在一定能量条件的作用下，水又重新组合化学键，变成了氢气和氧气。这就好比是把乱石重新叠成石塔，能级升高。 生命活动的吐纳方式就像氢气氧气←→水一样，就是吸收能量和释放能量。 这种化学反应我们学习过，叫做“氧化还原反应”。从这个过程中我们可以知道，我们对物质输入能量和输出能量，能够得到不同的结果。除了水之外，我们知道“酸”的腐蚀也是用到这个原理。 二、有机化学反应的启示 说到有机化学，就不得不提到一个元素——碳。 生命的组成，无论如何都少不了碳元素。为什么呢？ 碳元素是四价元素。它原子的最外层电子数是四个，因此它既有一定的氧化性，又有一定的还原性，而且它的各种属性都不那么剧烈，表现得稳定、和蔼。 虽然它的同族元素也都是四价，但它是一族之中最轻的，这让它对电子、对其他原子核的束缚力保持在一个非常微妙的状态。它在一个特定的环境中，很容易和很多元素发生化学反应。这一性质，决定了它能够创造出非常多以它为核心的化合物系列。也就是有机物！ 巧的是，这个特定的环境和水有很大关系。水在某段温度区间中，可以存在三种物态。固态、液态、气态。而这个区间中，碳元素领导的化合物群，也能够借着液态水进行广泛的被动接触。 在这广泛的接触下，或许就有某一支有机物能够意外地变成生命体的最初形态呢。 无机化学的启示中，我们发现了一种类似生命吐纳的形态，也就是氧化还原反应。这种形态在碳元素领导的有机物体系中也大量存在。上面我们提到了酸，无机酸。这里我们就可以接触到有机酸。因为是碳元素领导的，和蔼的碳元素削弱了“酸”的氧化性，让它们变得相当“和蔼”。有机酸有点像是碳元素戴着的手套、劳作工具，这让碳元素可以对其他元素有着非常多态的亲和力。 这种多态的亲和力，造就了有机物的多样性。这为生命的诞生埋下伏笔。 三、生命的物质核心——核苷酸、氨基酸 对的，这就是DNA和蛋白质的基础单元。它们都是有机酸。而且，它们的化学键很特殊。在三态水的温度区间内，这些有机酸很容易组合成各种形态序列。也就是核酸和蛋白质。它们二者相辅相成，从某个时间点开始，就成为了生命的物质基础。 但光是能组成复杂的形态序列，这并不意味着能够产生生命。很重要的是，它们要能够完成“吐纳”！也就是能量的交互。巧的是，这个三态水的温度区间内，还有很多有机物对能量表现出适当的敏感和稳定性，它们成为了能量的交互单位，比如“腺嘌呤核苷三磷酸”，也就是我们常说的“三磷酸腺苷”，英文缩写ATP。 … 四、生命的雏形 各种复杂的有机物基于意外组合，在一个或者一类特殊且相近的环境中形成了巧妙的物质能量交互。它们从外界有较高能级的地方获取物质能量，比如光能、环境物质中的化学能。它们在离开了高能级的地方又释放能量，就像生命代谢一样。只不过，这里并没有生命体的自主，它们的行为仅仅是遵从普通的熵增定律而已。 这片环境，或许只是一个岩浆池边的小水坑罢了。或许是水池底吞吐着滚烫气泡的海底火山口…但这种地方有着大量的常见生命元素。这里不温不火的环境成为了酝酿生命的温床。 或许病毒是最早出现的生命体。虽然我们知道病毒依赖细胞生存，但生命的温床中有着复杂的有机物，在各种巧合之下，达成了接近于细胞内的物质环境，有着大量的病毒增殖所需的核酸、氨基酸等等。这些还不足以形成生命的生命就开始了迈出了生命起源的第一步。 五、细胞的诞生 最早的细胞…恐怕根本不知道它能不能算细胞。可能就是那坨水坑。 三态水的温度环境对于生命结构的完成极为重要！一水坑的细胞质和最原始的病毒？这是无法形成生命的。 水的蒸发，让这团胶质面临着生命诞生史上最大的挑战，同时也为生命诞生带来机遇！过稀的细胞质，物质能量的交互速度很慢，或许有发生化学反应，但碳系列有机物柔和的特质让一切都变得…好像没啥变化。而过浓的细胞质则会影响这些有机分子的运动节奏，它们可能会粘在一起不动。而当水蒸发到刚刚好的时候，这些有机物的表面生成了一层有机物的薄膜，有点像咱们煮牛奶和煮豆浆的时候，静置一段时间之后会出现的油水膜，这成为了以后的细胞膜。于是，一个还不知道能不能算细胞的有机物球团诞生了。 当然，这个细胞雏形的诞生，同时也意味着大量有着类似经历却没运气碰上这种绝佳环境的有机球团在成为生命之前就死亡了。好在大家的化学组成都一样，死掉的这些分子会在水重新填满水坑的时候和那些已经形成细胞膜汇合，成为细胞们的食物。至此为止，生命最初形态的吐纳已经完成，它们便是最原始的生命。 六、生命的继承 这个时候的生命，并没有什么“增殖”的概念。核酸在特定情况下会与氨基酸和其他核酸发生反应，制造蛋白质，复制自己。它们没有任何目的，仅仅是因为“天气好暖和，我复制一下”、“水温刚刚好，我复制一下”…也许这个水坑也存在了数十万年甚至更久。 在环境时好时坏的水坑里或者水坑附近，这些原始细胞经历了无数次的死亡与重生，它们与第一天时的自己变得有些许不同了。 DNA分子和蛋白质分子虽然在这个温床水坑中有一定的稳定性，但它们是碳元素的系列，啥属性都无法做到顶尖。因此它们拥有的，天然形成的DNA序列在外部能量的作用下，也发生了一些破坏与重组，也就是我们现在说的“变异”的最初形态。这些外部能量包括太阳的光能、水坑里其他物质的化学能等等。变异的过程中，一样有一些细胞走向了毁灭，一样有一些细胞获得了新生。 直到有一天，一批成功复制了自己最强DNA序列的细胞，它们能够有效利用周遭的能量，让它们自己自主地运动起来。它们组成了一个细胞群，互相扶持，共同面对水坑里复杂的环境。即便水坑里遭遇了干旱，它们也不再向以前那样各自干死，而是凭借着集体的力量，牺牲一部分外围细胞，保全一部分内核细胞。它们尝到了团结的甜头，即便它们并不知道什么是团结。不同的水坑里，不同的细胞群采用不同的生存策略，少数团结行动的细胞获得了生存优势。 说是优势，其实和大家没什么差别。或许这个时代的细胞们在脱水时只是进入休眠而已，根本不会出现伤亡。但有一批扛过了干旱，没有进入休眠的细胞，它们就在这个时候获得了更多的时间去发展、改变自己。它们是有机生命体，它们会向无机世界索取物质和能量，它们有可能侵蚀水坑，它们会在无意识中追寻不存在的“自由”。就是这一批先进的集体，它们比周围的一切同类都先获得了自由，并开始在水坑之外继续向无机世界索取。即便它们的行为都符合熵增，但有趣的是，物质和能量再经过它们的时候，熵增的速率意外变低了一些。 七、生命的熵增 就像旋转中的陀螺总会停下，但瞬间的动能施放可是会剧烈到让陀螺飞出去，因此陀螺选择一种较为缓慢的方式施放动能。 薛定谔曾提出一个概念。他认为生命以负熵为食。 这句话，既正确，又不正确。毕竟，在这个熵增世界里，一切事物都在以负熵为食。而生命则是在这一基础上，用能量维持自身的稳定、发展。陀螺也像是一种生命，只不过陀螺不能自主吸收物质能量来维持自我。说来，有机生命和无机环境，其实并没有那么巨大的差异区别。 有机生命，仅仅无机物是经过碳元素的有机化之后，把无机世界的直接熵增变成间接熵增。举个例子，无机世界就像是将水从百米高空直接泼下；而有机生命，则是在水下落的路径中摆上几个水道，加了个水车，水车的另一头又连着一些什么设备，这个设备会对其他事物进行修复、破坏…… 那些孕育出生命的水坑，以及这个星球上刚刚好的物质能量环境，就像是水道、水车这些东西。它们花了数亿年、数十亿年才用巧合创造了原始生命。而生命的熵增，和其他事物的熵增一样，都遵循同样的能量传递规律，从高到低，先易后难。水不会无缘无故在一瞬间落下百米高空，陀螺也不会无缘无故瞬间停止。生命在流逝，但却不会瞬间爆炸。它们一步一个脚印，书写着这个名为“生命”的无机世界的传奇。它们是传奇，却并没有那么神奇。它们只是巧合罢了，用超长的时间，和超大量的物质基础，机缘巧合碰上了一些可以复写的物质组合。这即是偶然也是必然。 就像是一颗石子被风吹落，落地时，借着动能，意外地产生了旋转，让它像陀螺那样站立了一会儿。 生命对于宇宙而言，也只不过是尚未停止旋转的一颗石子罢了。 如果不断有能量补给给旋转的石子，那它就可以一直站着。生命也是一样。只不过生命的构造比石子复杂得多，它以碳元素的中庸属性为基础，建立了广阔的微观充能机制，它们能比石子更容易接收外界能量，也更容易比石子利用率外界能量。 它们不会永垂不朽，它们只是遵循熵增定律，只是还没等到最大熵的时候而已。 在最大熵到来之前，它们都是活着的。它们就是生命！ |
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