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探讨生命起源机制:代谢优先与复制优先的挑战

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:可以被归类为“代谢优先”的生命起源机制有许多种,我们不能对它们分别展开详细的描述。换言之,“代谢优先”认为代谢过程中的协调性能够自发形成,混乱的系统能够成为有序的系统。所以,到目前为止无论是生命起源的“复制优先”还是“代谢优先”的说法都存在问题,这还不是什么微不足道的小问题,而是关乎热力学第二定律的基本问题。只有解决了这个问题,“代谢”和“复制”二者出现的先后顺序才可能为我们打开全新的视野。

探讨生命起源机制:代谢优先与复制优先的挑战

可以被归类为“代谢优先”的生命起源机制有许多种,我们不能对它们分别展开详细的描述。不过,这些可能的机制在化学反应方面虽然存在着巨大的差异,但是它们都具有一些共同点。首先,这些观点都认为,作为代谢原始形式的完整自催化反应(一个封闭的催化循环)要早于遗传功能而出现。其次,这些观点都认为代谢功能所需的有序性是随机产生的。换言之,“代谢优先”认为代谢过程中的协调性能够自发形成,混乱的系统能够成为有序的系统。但是,生命起源问题的前沿研究者比如席诺·里弗森(Shneior Lifson)46、莱斯利·奥格尔47等人指出这个观点很有问题。这次的问题所在还是热力学第二定律。简单的分子如何能自发地发展为代谢循环?而且更重要的是,这些代谢循环又如何维持其稳定性?我们又一次在热力学问题上走到了死胡同。代谢复杂性的出现,就像细胞复杂性的出现一样,让物理学家们困扰不已。照理说沿着能量“下坡”的方向不会随机发展出高度有序且远离平衡态的化学系统。如果人们认为即便不符合热力学第二定律,这样的转变依然可能发生,那么他们就必须要提供实验上的证据。哈里·杜鲁门(Harry Truman)说过一句著名的话:“我是密苏里州人,给我看证据。”[1]而到目前为止还没有人能拿出证据来。

所以,到目前为止无论是生命起源的“复制优先”还是“代谢优先”的说法都存在问题,这还不是什么微不足道的小问题,而是关乎热力学第二定律的基本问题。我们需要找到可以合理解释物质复杂化并朝着远离平衡态发展这一过程的机制。只有解决了这个问题,“代谢”和“复制”二者出现的先后顺序才可能为我们打开全新的视野。因为那时,我们要么可以判断二者中哪个先出现,要么这个问题已经无关宏旨了。我们将会在第7章中提出可能解决这个棘手问题的方法。(www.xing528.com)

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