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第17章 生命化学故事(4)

概括起来,大气中的氮可以经过4条途径进入生物体。①生物固氮:豆科植物通过根瘤菌或固氮蓝藻及其他固氮细菌固定大气中的氮,使氮素进入生物界;②工业固氮:通过工业生产将大气中的氮合成氨以及其他氮肥,供给植物利用;③岩浆固氮:当火山喷发时喷射出的岩浆,可以固定大气中部分的氮;④大气固氮:雷雨天气的闪电,通过电离作用,使大气中的氮氧化成硝酸盐,硝酸盐由雨水带入土壤。同时土壤中的氨或氨盐,经过硝化细菌的硝化作用,形成亚硝酸盐或硝酸盐,被植物利用,再在植物体内与复杂的含碳物质结合,形成各种氨基酸,进而合成蛋白质。动物直接或间接以植物为食,从植物中摄取蛋白质,作为自身蛋白质组成的来源。动、植物的遗体在土壤微生物的作用下,也可再被分解成氨、二氧化碳和水。这些氨也会进入土壤,再次重复上述过程。另一部分氨会在反硝化细菌的作用下,分解成游离氮,进入大气完成氮的循环。

上帝不敢贪功

环顾广阔的自然界,高远的天空中,深深的海底下,高耸入云的雪山顶,还有那深埋地底的岩石中,我们都可以发现生命的踪迹,察觉到生命的活动。生命的本质是核酸的遗传与蛋白质的新陈代谢,这是生命的根本的内在的统一。不过,生命的形式却是多种多样的、形形色色,各个物种之间是千差万别,就是同一物种的不同个体之间也绝不雷同,这便是生命现象的多样性、复杂性。不过,这些生命现象虽然如此复杂,它们最初出现在地球这个星球之上时,却是最简单、最原始的。地球上各种生物,都是由那种最简单,最原始的生命类型逐渐演变而来,因而地球便是由无数的“远亲近戚”,由相互之间具有不可割裂的亲缘关系的物种构成的一个超级大家庭,是在漫长的生命历史中逐渐进化与分化形成的。那么,地球上最初的生命又从何而来?是从天而降?还是从最简单的非生命物质中逐渐孕育而后诞生的?

在基督教的教义《旧约全书·创世纪》中说道:生命是上帝创造的。无所不能的上帝,花了七天创造了世间的万事万物:第一天,上帝创造了天地,地是空虚混沌,渊面黑暗,于是又加上了光,光称为昼,暗称为夜,天地便有了昼夜之分;第二天,上帝说诸水之间要有空气,于是空气也就成了天;第三天,上帝让水聚在一处,称为海,旱地就从水中露了出来,称为地,上帝又让地发生了青草和结种子的蔬菜,以及结果子的树林,各从其类;第四天,上帝说天上要有光体,可以分昼夜,作记号,定节令、日子、年岁,并要发光在天空,普照在地上,于是上帝造了日月,分管昼夜,又造众星,摆列在天空中,普照大地;第五天,上帝造出了大鱼和水中所滋生的各种有生命的动物,又造出了各种飞鸟;第六天,上帝在地上造出活物来,牲畜、昆虫、野兽,各从其类,另外又照着他的形象造男造女,并赐福给他们,使他们管理海里的鱼、空中的鸟、地上的牲畜和土地,以及地上所爬的一切昆虫;到第七天,天地万物都造齐了,上帝的造物工作也告结束。

天、地、万物乃至一切生命,包括我们人类,真的是由万能的上帝在短短的一周里造就的吗?其实,伟大的达尔文在他的《物种起源》一书里所阐述的以生存竞争、适者生存为中心的自然选择进化论,早就宣告了上帝造人说的破产,那么,这些从天而降的上帝造就生命的说法也就不攻自破了。

另外还有一个生命起源的观点:自然发生说。从简单的观察中,持有这种观点的人认为生命是从非生命物质中快速而直接地产生出来的,直接的论据便是腐肉生蛆、汗水生虱等。后来,微生物学所发现的我们“视而不见”的众多生命的存在,指出这些都是看不见的微生物的活动引起的,如果有机液体未受微生物的污染,就不会白白地生出任何生命来。

那么,生命,最原始最简单的生命究竟是从何而来的呢?在近代科学发展史上,综合了天文学、地球化学、地质学、宇宙考察等各方面的材料,终于一些合理的解释脱颖而出,其中,1876年恩格斯总结出的“化学起源说”便是尤为杰出的代表。这个理论指出:生命的起源必然是通过化学的途径实现的,生命起源的化学进化过程经历了约十几亿年的时间,直到约32亿年前才出现了原始的生命——最古老的微生物。这一进化过程经历了以下几个主要阶段:

1.由无机物生成有机小分子。在原始地球的条件下,当时地球的原始大气中的小分子无机物(如NH3、H2O、H2S、H2、HCN、CH4等)由于地球引力而逐渐增大密度,在自然界中的宇宙射线、紫外线、闪电等的作用下,就可能自然合成出氨基酸、核苷酸、单糖等一系列比较简单的小分子物质,通过雨水的作用,流经湖泊与河流,最终汇集到原始海洋中,从而完成了化学进化的第一步,也使原始海洋成为生命化学演化的中心。这一过程,科学家们已经在模拟实验进行了论证:通过模拟原始地球大气的化学成分,以电弧等激发作用下,成功地合成了氨基酸等小分子有机物,从而在一定程度上给予了化学进化过程以极大的支持。

2.由有机小分子物质形成有机高分子物质。氨基酸、核苷酸的出现为有机高分子物质的产生奠定了基础。在当时的条件下,由于多种因素的共同作用,氨基酸单体及核苷酸单体发生了脱水缩聚作用,生成蛋白质、核酸长链,从而准备了生命体必不可少的基本成分。这些有机高分子的出现,标志着化学进化过程的一次重大飞跃。

3.由有机高分子物质组成多分子体系。在这一阶段,由于蛋白质、核酸等有机高分子在原始海洋中的不断累积,浓度不断升高;而水分的蒸发和黏土的吸附作用等过程又使它们逐渐浓缩而分离出来。它们相互作用,聚成小滴,再在外面包上原始的界膜,漂浮在原始海洋中,并与周围的原始海洋环境分隔开,构成了一个独立的体系——多分子体系。它能与外界环境进行原始的物质交换,显示出某些生命观象,因而是原始生命的萌芽。

4.由多分子体系发展为原始生命。这一过程是生命起源过程中最复杂、最具有决定意义的过程。有些多分子体系经过长期的、复杂的演变,特别是由于蛋白质和核酸这两大类物质的相互作用,终于形成具有原始新陈代谢作用和能够进行繁殖的原始生命,尤其是新陈代谢作用,更是原始生命诞生的重要标志。

由此可见,最初的原始生命,是在极其漫长的时间里,由非生命的无机分子物质经过极其复杂的化学过程,逐步演变而成的。原始生命形成以后,就进入了生物进化的阶段。又经过漫长的自然选择过程,生命优胜劣汰,适者生存,从低级形式到高级形式,从简单的生命到复杂的生命,最终形成了今天的丰富多彩的生命世界。这个化学进化与生物进化过程,是受自然规律支配进行的,上帝实在不敢贪得半分功劳。

生命的乐趣

生命,是一个由萌芽到初生、由成长而成熟、由衰老而消亡的过程。它似一首乐曲起音空灵,继以活泼欢畅,而后渐趋高亢激昂、清亮激越、高潮迭起、转而深沉和缓,最后归于静寂无声。生命正如乐曲一样,高潮蜂拥时固然令人神情激荡,就是那沉沉的尾音也同样令人心旷神怡。因而,生命之花能盛开不败,生命之水能欢畅长流,这是每一个生命体的企望,生命的价值与乐趣,也就在欢畅的流淌之中飞逸而出。

一棵绿色开花植物,即使不能像牡丹那样独艳群芳,也不能似寒梅那样傲立风雪,哪怕只是最平凡最不起眼的一棵,当它的生命尚在孕育之中时,它也有它生命的企盼:能够茁壮成长,给世界增添一丝绿意;能够花蕾怒放,给周围增加几许色彩,多上那么些淡淡的暖意;也能够结出丰硕的果实,给美好的明天留下生命延续的无穷希望……虽然只是平凡的一生,它也希望能有机会实现这一切,那么,生命的乐趣与价值都有了,它也不枉了这一趟生命的旅程。

一只平凡的小动物,即使没有山中之王的雄威,没有空中鹰隼的强悍,哪怕只是林中的小鸟,或者是水中小小的游鱼,它们也一样企盼着生命旋律的欢快奔流。树林中、水底下奇妙的世界,它们总是看不够;在空中、在水里,它们总还嫌飞得不够高远,游得不够酣畅……生命的种种乐趣,它们希望着能有机会尽情品尝,以慰生命之旅中的无尽艰辛与凶险。

我们人类自己呢?伟大的人们,总是期望着能有充足的生命日程来实现他们永无止境的梦想,体现他们人生的价值,并体验生命的乐趣。生活的艰辛,是对他们的意志与毅力的磨炼,从硝烟中突围而出的他们,将更加坚韧与刚强;事业的挑战,他们笑颜相迎,一次次失败与挫折中孕育了最终的成功,他们纵情放歌,因为他们的生命的意义已经展现于世人面前,生命的乐趣,也在体验失败与成功的同时,得到了最为刻骨铭心的品尝。就算是一个平凡的小市民,或者是一个一辈子在狭小的天地中脸朝黄土背朝天的农民,他们也有着他们对生命的意义与乐趣的理解和体验。做好本分的工作,在地里收获更多的农产品,生活的富足与安定,娇妻幼子的舒心的笑颜,以及以后子女的顺利成长与成家立业,这虽然太过平凡,但确也是他们生命的全部重要意义所在。虽然没有什么惊人的思想,没有骄人的业绩可以留传青史,但如果命运之神能给他们充足的时间与机会,他们的生命之花,便在这平凡之中绽放开来。

然而,生命之水欢畅奔流,生命之花常开不败,这仅仅只是我们每一个生命体对生命的企盼。在欢快奔放的生命旋律之中,总是免不了几个刺耳的杂音,给流畅加上不和谐的阻滞,有些情况下甚至弦断曲终,生命之花早早枯萎。为什么?难道是天意不满于这生命之旅的完美,故意加诸生命以身体和精神的折磨?不是!这是人类的天敌——疾病在作恶。它们肆无忌惮地破坏生命的欢快,抹杀生命的乐趣,甚至扼杀生命。让生命存在的价值与意义消失于尚未露出一线希望之时,或者让执著于生命的意义的我们,半途撒手,空自遗恨人寰……

大自然的笔误

伟大的自然力,在我们人类的生活环境中塑造了多姿多彩的大自然,从古至今,我们人类的文明史,便是一部认识自然、利用自然、改造及征服自然的通史。大自然给了我们赖以生存的无数的东西:土地、粮食、衣物、水、空气等等,使我们的生命得以生存和发展,使我们得以品尝生命的苦与乐,得以在生命之旅中追寻生命意义的足迹。不过,我们也在大自然中发现了时时威胁着我们的身体健康,威胁着我们生命的存在的许多东西:毒品,以其对身体的严重危害,和对人类精神意志的肆意摧残,尤为引人注目。

说到毒品,我们不能不想到鸦片;说到鸦片,我们不能不想到中国近代史上那场犹自震动华夏儿女心魂的战争。英国政府和不法商人为了牟取暴利,满足他们的穷奢极欲的挥霍,大量偷运鸦片进入中国。上亿俩的白银大量外流,人民的血汗财富付之东流,而上了鸦片瘾的国人,成了精神萎靡、骨瘦如柴的大烟鬼,这更是对中华民族精神上的摧残。于是,历史上有了中国人民查禁,销毁鸦片的正义之举,也有了鸦片战争中英军的入侵,一场鸦片战争,使大清帝国逐渐沦为半殖民地半封建社会,我们的民族也开始了一百多年的反压迫与抗争的近代史。鸦片战争的罪魁是丧失人伦的侵略者,但助纣为虐的鸦片,也是十恶不赦。

鸦片也叫大烟,是从罂粟科植物罂粟中提取到的。这种原产于小亚细亚,有着美丽而鲜艳的花朵的植物,果实分泌出来的浆汁经加工可制成黑色膏状物,这就是鸦片。本来,鸦片可以治疗腹泻,还可用来止痛,但吸食鸦片可以引起愉快的梦幻般的感觉,虽可以使体内的疼痛消失,却也容易产生依赖性而上瘾,瘾君子们身体的健康状况将大受影响。一旦没有鸦片可供吸入,就会又流鼻涕又淌泪,瞳孔散大,全身出现鸡皮疙瘩,背部和腿部剧痛,双脚抽动,甚至会在床上缩成一团,长期如此则更是痛苦不堪。于是意志薄弱者便丧失天良,不顾道德与责任,甚至卖儿卖妻也想再入“天堂”,因而鸦片严重危害生命与社会。

除了鸦片外,还有可卡因、大麻等也是较为流行的毒品。可卡因是从古柯树树叶中提取出来的,学名古柯树碱。虽然它有兴奋大脑,提高人们对疲劳的耐受性和麻醉与镇痛作用,但也极易上瘾,瘾君子为了纵乐而长期大量用药,会身心两损,体重锐减,皮肤剧疼,还容易引起各种感染,因而滥用可卡因也是一个严重的社会问题。大麻则是植物大麻的叶子和花中提取的树脂样物质,主要成分是四氢大麻酚。大量服用大麻,可以使人的意识与知觉发生变化,引起幻觉,大脑中原有的各种客观现实的印象以及一些想象、欲望,在大脑中杂乱纷呈,造成大脑功能紊乱、神经系统失调,甚至类似于精神病的发作,社会责任心与上进心也就极易丧失,对身心危害极大。

毒品的滥用已经成为现代社会的一个普遍的具有严重危害性的问题,各国政府对吸毒贩毒都加以严厉打击。其实,大自然制造这些物质并非蓄意为恶。像鸦片的主要成分吗啡便是具有良好的麻醉、镇痛效果的药品,只是容易上瘾这么一道笔误,使生命体的身心健康易受毒品危害,甚至生不如死。目前,化学家们已经对这些化学物质进行了深入的研究,分离、提纯、合成、结构改造工作有序地进行着,毒品们改恶从善的希望与日俱增,这无疑对生命的安全不啻一道天大的福音。

冷面杀手

在生命体的日常生命活动中,各种物质相互之间协调配合,互通信息、互相作用,构成了一个和谐的生命统一体。作为生命体组成成分的物质,在生命体内部,仿佛持有特定的“身份证”似的,各自在体内可以互相识别,并不会引起某些危害性的生理反应过程,不过,在我们生活的环境中,有着许许多多的化学物质,它们不是我们身体所特有的,因而是外源性物质,这些外源性物质如果进入体内,有的并不会对身体起多大的危害作用便已经被排出体外,不过,更多的化学物质进入体内时,却往往能与身体内某些器官中的生物分子相互结合作用,破坏了正常的生命过程,从而引发了一系列破坏性的生理过程,这一过程我们称之为“中毒”,能够使身体中毒的物质,我们称之内“毒物”。这些有毒物质对人体的危害性一般都比较剧烈,对生命体来说堪称“无情”的冷面杀手。

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