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基酸占有優勢的鏡像異構選擇性，. 也許並沒有在世界各地同時發生。 我們的實驗結果顯示，第一組能自. 行複製的分子，即今日地球上各色. 生物的前身，是在特定 ...
愛斯基摩人的文化社會與家庭生活 - GIS暨旅遊資源中心
空氣、岩石和 水是早期地球僅有的原料， 第一個生物體必定 是以這些原始素材 建造而成的。最近有一些實 驗結果顯示， 礦物這種岩石 的基本成分， 在形成生命的奇妙過程中， 可能扮演舉足輕重的角色。 撰文 赫森（Robert M. Hazen） 攝影 路易斯（Robert Lewis） 翻譯 儲三陽 www.sciam.com.tw 科學人 81 科學人 ◆2002年1月號 F E L D S P A R S P E C I M E N C O U R T E S Y O F T H E A M E R I C A N M U S E U M O F N A T U R A L H I S T O R Y , W I T H P E R M I S S I O N O F T H E D E P A R T M E N T O F E A R T H A N D P L A N E T A R Y S C I E N C E S 82 荒 涼的原始地球上，生命是怎麼出現的？沒有人 知道，但有一點是確定的：生命起源必然是個 化學事件。地球在45億年前形成，最初的5億年間， 地表週期性遭受隕石撞擊，如地獄般毫無生機，可是 在接下來的幾億年中，卻出現了大量的微生物。這段 期間，第一個生物必定是以空氣、水和岩石建造的。 這三種原料中，大氣和海洋一直在生命起源的故事 裡被認為是主角，而岩石和組成岩石的礦物，只不過 是配角，甚至是道具。現在科學家覺悟到，給它們編 派那麼有限的角色，是個錯誤。的確，最近發表的許 多精采實驗結果，揭露了礦物才是主角的事實：在形 成生命的基本化學反應中，礦物舉足輕重。 生命起源故事的第一幕，必然是形成一批可以自我 複製的含碳分子，這是生命演化的第一步。即使只是 跨出這一步，也涉及一系列的化學變化，一群有機分 子的結構與複雜度在這個過程中逐步提升。太古地球 上最豐富的含碳分子是一氧化 碳、二氧化碳和甲烷，都是只 有一個碳原子的小分子，但在 生物的基本組成單元裡，每個 分子也許就包含十幾個碳原 子，像含有高能量的糖類、可形成細胞膜的脂質及複 雜的胺基酸。為執行形成生命的化學任務，這些分子 還得再鍵結成長鏈狀的聚合物，以及其他的種類。原 始地球的惡劣環境中，強烈的紫外線往往會快速分解 剛聚合成的分子，因此要將小分子連結成這些複雜、 伸展的結構，也就特別困難。 為使生命戲碼順利上演，就必須保護含碳分子，並 給予協助。在衍生生命的化學反應中，礦物至少可以 扮演五種要角，從被動的道具到主動的演員全包了。 礦物結構中的微小孔洞可以庇護簡單分子，表面則提 供了讓分子聚合、成長的支架。此外，某些礦物的晶 體表面可以主動選擇特定分子，這些分子與後來扮演 重要生化角色的分子很相似。其他礦物中的金屬離子 能催化重要反應，例如將小分子轉化成具複製能力的 實體。最近的發現更令人驚訝：礦物溶解在水中後， 有些元素會併入生物分子。換句話說，礦物可能不只 協助生物分子結合，它們也成為生物的一部分。 1859年達爾文發表《物種起源》一書之後，有大半 個世紀，許多科學家都在臆測生命的化學起源為何。 有些人頗有遠見，在他們發明的情節中提到岩石和礦 物質，但是實驗結果並不怎麼支持這些臆測。 其中最著名的實驗之一，是1953年在美國芝加哥大 學完成的。當時，年少聰慧的研究生米勒，嘗試在玻 璃瓶中模擬地球的原始海洋與大氣；他是1934年諾貝 爾化學獎得主游理的學生。米勒把甲烷、氨和其他被 視為是早期大氣層中的氣體，加上一些水密封在燒瓶 裡，然後在氣體中放電產生火花，模擬史前閃電風 暴。結果清水先變成粉紅色，再轉為褐色，此時水中 已富含胺基酸及其他重要的有機分子。米勒以這個簡 單而精采的實驗，扭轉了生命起源研究的方向，使它 過去認為，礦物在生命起源過程只是配角，但 越來越多證據顯示，礦物很可能是重要參與者。 從純粹臆想的哲學遊戲，轉變成精 確的實驗科學。媒體趁勢炒作這個 結果，預測人工合成的蟲子也許很 快就會從試管裡爬出來了。科學界 則比較自制，但是，還是有許多科 學家認為，在實驗室創造生命的主 要障礙已經搬開了。 然而不久後，這個樂觀想法就給 打消了。米勒也許發現一個方法， 可以利用原始地球上的水與氣體製 造出生物建材，但這些簡單單位如 何結合起來，形成例如蛋白質或 DNA這種複雜的分子結構？它們 又是在哪裡結合？畢竟，這些複雜 分子才是生命的真正元素。 要解開這個謎，米勒和其他研究 生命起源的科學家開始提出以岩石 作為道具的想法。他們推想，漂浮 海水中的有機分子，也許在岩石嶙 峋的海岸被沖進潮間帶水池。池水 反覆蒸發後，分子濃度愈來愈高， 就像湯在熱鍋中逐漸濃稠一樣。 不過最近研究人員已經想到，生 命要素也許堆積在更小的容器中。 有些岩石（像灰色的火山浮石）會 布滿「氣窩」，這是岩石還在熔融 態時，內部氣體膨脹而成。許多常 見礦物（例如長石）會在風化過程 中發展出微小坑洞。早期地球的岩 石上，每個小坑洞都可能各自進行 分子自我組裝實驗。只要有足夠的 時間和坑洞，搞不好分子就會組合 成最後稱得上「生命」的玩意兒。 這個推測的主要根據是：生命非 常脆弱，非岩石保護不能倖存。但 是1977年一個驚人的發現，挑戰 了傳統的生命脆弱觀點與起源方 式。在此之前，大多數科學家都假 定，生命是在海面（或接近海面的 www.sciam.com.tw 科學人 83 ◆ 長石：分子鏈成長過程的庇護所 礦物晶體的力量 表面看來，沒有任何物質比岩石更沒有生命跡象的了。那麼，岩石 及它的礦物成分怎麼會促成生命萌芽？答案在於「化學」。礦物從 簡單分子長成有序結構，就是透過化學反應。同樣的，所有生物， 細菌也好蝙蝠也罷，之所以能生長、生活、生殖，也是因為每個細 胞內發生的幾百種化學反應。 40億年前，地球上沒有生物；是化學改變了地球的表面，而不是生 物。在那個曠遠的時代，礦物、海洋、大氣是第一個生物體賴以成 形的僅有物質。因此，化學反應必定是生命起源的第一步。一系列 的化學變化，將空氣、水、礦物中的簡單成分，組裝成一群具有複 製能力的含碳分子。 最近有實驗顯示，要不是有礦物協助，這些關鍵變化根本就不可能 發生。礦物所扮演的角色包括了：庇護所、鷹架、模板、催化劑， 以及反應物。 模板︰方解石的不同晶面可以分別吸附左旋及右旋胺基酸分子。這個選 取過程可以解釋生物只利用左旋胺基酸的事實。 催化劑︰磁鐵礦，一種氧化鐵礦物，可以促成氮和氫重組成氨的反應。 氨是生物不可或缺的化合物，它是細胞取得氮的來源。 庇護所︰長石之類的普通礦石，風化後表面會出現大量小坑。這些小坑 可以保護生命分子的前驅物，使之不受致命輻射的破壞。 鷹架：黏土之類的成層礦物，可以將自由的有機分子限制在層間的空間 裡。簡單分子因為彼此接近而進一步反應，結合成複雜化合物。 反應物︰硫化鐵礦石在高溫高壓下就會溶出鐵和硫。某些生物酵素的活 性核心，就是由鐵和硫形成的，如烏頭酸A。 左旋胺基酸 方解石晶體 右旋胺基酸 氨 氫 氮 磁鐵礦 長石 前驅分子 烏頭酸A 簡單的 胺基酸 被抓住的 分子 黏土的單層 硫 鐵 科學人 ◆2002年1月號 84 84 科學人 I L L U S T R A T I O N S B Y K E N N E T H E D W A R D B i o G r a f x 場所），靠太陽能推動的化學反應 形成。可是，後來深海探測人員在 海底火山噴口附近的高熱水域中， 首度發現不同以往的生態系，使得 傳統生命觀起了變化。這些極端環 境沒有陽光潤浴，卻能支持複雜的 生物社群。這些黑暗的棲境中，生 物需要的能量大部分來自地熱而非 陽光。於是有些研究人員開始懷 疑：與生命起源相關的有機反應， 也許便是在這些深海熱泉附近的高 熱、高壓環境中進行。 米勒和他的同事都反對這個熱泉 起源假說，部分原因是胺基酸遇熱 後會很快分解。不過後來發現，只 有不考慮礦物扮演的關鍵角色，這 個理由才能成立。礦物也許是生命 要素的庇護所，我的實驗室（位於 華盛頓卡內基學院地球物理研究 所）最近得到可以支持這個點子的 證據，由我的同事布蘭德斯提出， 他現在任職於阿藍沙斯港的德州大 學海洋研究所。當年布蘭德斯還在 卡內基學院擔任博士後研究員，就 提出「礦物能使脆弱的胺基酸保持 完整」的假說。我們在1998年做 過一個實驗發現，正如米勒等人的 預測，白胺酸在200℃的高壓水 中，幾分鐘就分解了，但是布蘭德 斯在水中加入硫化鐵（深海熱泉常 見的礦物）後，白胺酸卻可以完整 維持幾天，因此有充裕的時間可與 其他重要分子發生反應。 即使適當原料已在安全的地方就 位了，例如潮間池、礦物表面的微 小洞穴或海床熱泉噴流系統裡，但 每個分子仍只是懸浮在水中。這些 零散分子需要類似鷹架的支撐結 構，以便攀附並相互反應。從稀溶 液中聚集分子有個簡單方法，可在 一個平坦表面上使分子聚集，遊蕩 分子也許會跑到潮間池的水面，或 者水面上類似浮油的化合物中。但 是對脆弱的分子而言，這種環境具 有相當大的潛在威脅，雷雨和紫外 線輻射對原始地球的折磨，程度是 今天的好幾倍。在這種條件下，分 子內的複雜鏈結會很快斷裂。 85 www.sciam.com.tw 科學人 ◆成層的礦物：建構分子的支架 具有地質學背景的生命起源學者 早就認為，礦物表面也許是另一個 吸附、組合重要分子的地方。這與 礦物容器的想法一樣，半個世紀前 就有人提出了。當時有幾位科學家 猜測，黏土有些特殊的性質，也許 可以吸附有機分子（見84頁圖）。 這些地表上到處都有的礦物，潮濕 時摸來有滑溜感，因為它們的原子 形成平滑的層狀構造，每層表面都 帶有電荷，可以吸附並固定有機分 子。這些猜測後來都獲得實驗證 實。1970年代末，以色列的一個研 究小組證明，胺基酸分子可以在黏 土表面聚集，並連結成短鏈分子， 構造類似具有生化功能的蛋白質。 研究人員發現：胺基酸水溶液蒸發 濃縮時，要是溶液中含有黏土，連 結反應就會發生。其實，這個實驗 條件與池底有泥巴的淺水池或潮間 池，實在沒什麼不同。 最近，兩個研究小組分別證明， 黏土與其他具層狀結構的礦物可以 吸附、組合多種不同的有機分子， 他們是美國阮塞勒科技學院的費里 斯，以及斯克里普斯海洋學研究所 的亞赫尼士。過去十年來，阮塞勒 的研究團隊做過一連串精采的實 驗，發現黏土可作為組合RNA基 本單位的支架。要知道，RNA可是 在細胞中將基因指令轉譯成蛋白質 的重要分子！ 一旦有機分子有了礦物鷹架作為 支撐，就可以形成各式各樣的複雜 分子，但是其中只有少數幾種最後 會成為細胞的組件。這意味著當年 必然有某種模板，從原始分子中篩 選出具有重要生物意義的種類。最 近一些實驗再度顯示，礦物在篩選 過程中扮演了核心角色。 胺基酸與許多有機分子一樣具有 兩種形式，雖然由相同原子組成， 結構卻互為鏡像，這個現象稱為對 掌性或鏡像異構。但為方便溝通， 科學家將這兩個形式分別稱為「左 旋」（L型）及「右旋」（D型）。在 米勒等人的實驗中，產生的左旋與 右旋有機分子各占一半，毫無例 外。但是，生物體內的胺基酸近乎 100%為左旋型，這也毫無例外。 單一型式的胺基酸在所有生物體內 占有如此奇特的優勢，造成這個結 果的天擇事件，也許是生物界最難 以解開的謎團。 研究人員為解釋這個奇怪結果， 提出過許多理論，尋常的、匪夷所 思的都有。有一些天文物理學家認 為：地球形成之際就帶有過量的左 旋胺基酸，在塵埃與氣體構成的雲 裡產生，而太陽系就是由這種塵雲 形成。這理論的主要問題在於：經 此條件所產生的左旋與右旋分子， 兩者間的微小差距應不超過1%， 而我們的問題卻是左旋胺基酸獨霸 生物界的現象。 相對的理論則是：在地球形成之 初，左旋與右旋胺基酸各占一半， 然後因為某個特殊的物理環境偏愛 左旋，才造成它獨霸生物界的結 果。至於這個特殊的物理環境，我 認為，礦物晶面是最顯而易見的， 因為它們的表面結構互為鏡像（見 84頁圖）。2000年春天我專心研究 方解石（形成石灰石和大理石的常 見礦物），部分原因就是它往往擁 有漂亮的成對鏡像晶面。許多軟體 動物的殼中，方解石的化學結構與 胺基酸形成強固的鍵結。於是我猜 科學人 ◆2002年1月號 86 赫森自1976 年起，任職於美國華盛頓卡內基學院的地球物理研究所，致力研究礦 物在高壓環境中的性質。過去五年中，他設計的許多實驗都是模擬海底熱泉的高 壓環境。赫森在美國紐澤西州北部長大，孩提時代就對岩石和礦物產生興趣。他 在1975 年得到美國哈佛大學地球科學博士學位，到英國劍橋大學研究一年之後， 加入卡內基學院。1990 年起，他也兼任美國喬治梅森大學的地球科學教授。赫森 同時是一位具有職業水準的小喇叭手，發表過許多著作，包括論文與書籍，題材 則包括科學、教育、歷史和音樂。 某些礦物晶面可能具有篩選及聚集分子的 活性，因此它們注定有重要的生物功能。 C A L C I T E S P E C I M E N C O U R T E S Y O F L A W R E N C E H . C O N K L I N 關 於 作 者 www.sciam.com.tw 科學人 87 測，它的晶面上也許有某個可建立 化學鍵結的地方，只適合一種胺基 酸類型。為測驗這個假說，我與卡 內基的同事菲利（現任職美國普渡 大學）和喬治華盛頓大學的古弗藍 德合作，做了100個以上的實驗。 我們的實驗概念很簡單，但必須 在絕對乾淨的環境中進行，免得實 驗結果讓遍布環境中的胺基酸所污 染。我們將品相良好、拳頭大小的 方解石晶體，浸入一種常見的胺基 酸──天冬胺酸溶液中，裡頭的胺 基酸左右兩型各占一半。24小時後 取出晶體，用水洗出吸附在特定晶 面上的胺基酸分子。經過一次又一 次實驗，我們一再觀察到方解石的 左旋晶面偏愛左旋胺基酸，反之亦 然；在一些例子中，左右兩型的差 距可達40%。 有意思的是，表面有細小階梯的 方解石晶面具有最大的選擇性。這 結果讓我們想到：階梯邊緣也許會 迫使左旋、右旋胺基酸在各自的晶 面上整齊排列。要是環境條件適 當，這些整齊的胺基酸列也許就會 化合成類似蛋白質的分子，有些完 全由左旋胺基酸構成，也有完全由 右旋型構成的。如果蛋白質真的可 以這樣形成，我們的實驗結果就更 令人興奮了，因為最近有些其他團 隊發表的實驗結果顯示，某些蛋白 質有自行複製的能力。在地球的上 古史中，有複製能力的蛋白質，搞 不好就是在方解石晶面上形成的。 左旋與右旋的礦物晶面的數量， 在比例上大略相同，因此令左旋胺 基酸占有優勢的鏡像異構選擇性， 也許並沒有在世界各地同時發生。 我們的實驗結果顯示，第一組能自 行複製的分子，即今日地球上各色 生物的前身，是在特定時間、地點 出現的。最後成功發展出來的分 ◆ 方解石：篩選鏡像分子 子，之所以出現在偏好左旋胺基酸 的晶面上，可說完全是運氣。 在太古地球上，礦物質可作為分 子的庇護所、鷹架，以及選擇、組 織早期分子的模板，這是無庸置疑 的。但是，我們這些研究生命起源 的科學家都覺得，礦物實際上應該 是扮演更為積極的角色，例如形成 複雜生物分子時，必須經過一些關 鍵的合成步驟，而礦物也許是催化 這些步驟的推手。 1997年布蘭德斯在卡內基學院主 導的實驗，正可說明這個想法。生 物反應需要氨分子中的氮元素，但 是在原始地球上唯一普遍的含氮化 合物只有氮氣。工業上可以在高熱 金屬表面通過氮氣與氫氣以合成 氨，於是布蘭德斯便推想，也許海 底熱泉附近環境與工業製程有類似 的地方。果不其然，我們將氫氣、 氮氣與氧化鐵礦石（磁鐵礦）置於 高溫高壓的環境中（此為海底熱泉 的特徵），結果礦物催化了形成氨 的反應（見84頁圖）。 礦物也許催化了生命演化的第一 個關鍵步驟，這個觀念源自德國化 學家瓦特豪士，他現在是個專利律 師。瓦特豪士對生命起源深感興 趣，他在1988年提出了一個理論， 綜論有機演化的各個面相，認為礦 物扮演的角色除了模板、催化劑 外，還是驅動生物分子形成的能量 來源。而最主要的礦物，是深海熱 泉中含量豐富的鐵和鎳硫化物。他 認為，原始生物體是附著在黃鐵礦 （硫鐵化合物）帶有正電荷的表面 上；他也認為，這些生物體是從製 造黃鐵礦的化學反應中取得能量。 這個假說頗為合理，部分理由是： 有些代謝酵素（細胞中協助產生能 量的催化分子）確是以金屬及硫原 子集團作為構造核心。 過去三年來，瓦特豪士的大膽 理論影響了我們在卡內基學院的研 究方向。我的研究團隊包括地質化 學家科迪及岩石學家約德，我們的 研究焦點集中在：生物代謝過程是 否可以在沒有酵素，只有礦物（特 別是氧化物與硫化物）的條件下進 行？我們的策略很簡單，與著名的 米勒實驗同調，就是將原始地球上 已知的材料，包括水、二氧化碳與 礦物，放入受到監控的環境中，使 它們發生反應。實驗情境模擬典型 深海熱泉的高溫高壓環境，這壓力 足以壓碎骨骼，溫度足以消融肌 膚。我們大部分實驗都在測試這些 原始材料間的反應，先將實驗材料 密封在維他命藥丸大小的金質囊 中，再將六個金囊放入「約德彈」 內，這是一個笨重的鋼製高壓艙， 以接近2000個大氣壓的壓力擠壓 金囊，並將之加溫到250℃。 做這些有機合成實驗的主要目的 是「固碳」，就是在分子中塞入愈 來愈多碳原子，而這正是生命的基 本化學反應之一。反應有兩條路 徑，視我們使用的礦物而定。我們 發現，如果用工業界常見的費雪闕 布合成反應來增加碳原子，那麼許 多常見礦物都可以用來催化反應， 如鐵、銅、鋅的氧化物和硫化物。 透過這個程序，可以用一氧化碳 和氫建造鏈狀的有機分子。首先， 一氧化碳與氫反應，合成只含一個 碳原子的甲烷。再加入更多一氧化 科學人 ◆2002年1月號 88 ◆ 磁鐵礦：催化生化反應 礦物可能催化了關鍵性的化學反應， 幾個與生命演化相關的重要分子，便由此產生。 M A G N E T I T E S P E C I M E N C O U R T E S Y O F L A W R E N C E N . C O N K L I N 89 碳和氫，會形成含兩個碳的乙烷， 這個程序可以重複進行，每次都讓 碳鏈增加一個碳原子。利用這個反 應製造含碳分子，化工廠的研究人 員便可造出任何碳數的分子。1996 年我們完成第一個有機合成實驗， 加上伍茲赫爾海洋研究所的麥科洛 姆所作的廣泛研究，兩者都顯示， 在某種深海熱泉情境中，相關化學 反應在一天之內就可合成含30個碳 原子以上的長鏈分子。要是在今天 各地的深海熱泉中，簡單的無機分 子也可以透過這個反應來形成大型 有機分子，那麼在地球出現生物之 前，這種反應也一樣可以發生。 要是我們以鎳或鈷的硫化物做實 驗，增碳過程主要循羰基化途徑進 行，也就是塞入一個羰基（由一個 碳原子、一個氧原子組成）。羰基 很容易與鎳或鈷原子結合，可是鍵 結並不強，因此它還是可以與其他 分子結合，甚至「跳船」形成更大 的分子。我們做過一系列實驗，觀 察到九個碳的壬硫醇增長形成十個 碳的癸酸，這個分子與細胞內驅動 代謝反應的有機酸很類似。此外， 這項實驗使用的反應物質如硫醇、 一氧化碳和水，在硫化物豐富的海 底熱泉十分常見。我們重複這些簡 單的反應步驟，在這兒塞入一個羰 基、那兒接上一個羥基，便可合成 種類豐富、構造複雜的有機分子。 我們在卡內基學院做過1500個熱 液有機合成實驗，對於早期地球上 必然出現過的分子，提供了更多證 據。此外，這些努力顯示礦物還有 其他更複雜的行為，也許對生命的 化學性質有重大的意義。過去的生 命起源研究者都將礦物當作堅固、 不變的東西，是讓有機分子組合的 穩定舞台，但是我們卻發現，礦物 在高壓熱水中會溶解。透過這樣的 www.sciam.com.tw 科學人 ◆ 黃鐵礦：提供生化反應所需的能量 過程，礦物中的原子和分子也會成 為太古濃湯中的反應物。 我們第一次發現礦物也可作為反 應物，是最近由科迪領導的催化實 驗產生的意外結果。正如我們事前 所預期，金囊中的簡單分子混合物 經過羰基化反應後，產生了十個碳 的癸酸，但是在生成物中也發現相 當數量的硫、有機硫化物、甲硫醇 及其他含硫化合物。這些物質中的 硫必然來自硫化鐵礦物。 更驚人的是，鐵也會被釋出，它 使金囊中的水溶液呈現出耀目的色 彩。礦物溶解之後，鐵會形成紅色 及橙色的有機金屬錯合物，這是因 為鐵原子受到各種有機分子包圍。 我們正在研究這些錯合物的活性， 搞不好它們可以當作酵素，催化有 機結構的合成反應。 礦物可以作為生物不可或缺的化 學成分，這並不令人意外。已知海 底熱泉會溶解、濃縮礦物，海底熱 泉附近會長出幾十呎高的巨大硫 柱，因為從海底噴出的熱水中含有 豐富的礦物，一旦熱水與深海的冷 水接觸之後，就會在成長中的柱子 上沉澱新的礦物層。然而，這些溶 解的礦物在生命起源故事中到底扮 演什麼角色，目前還不是很清楚。 但是，不論是什麼角色，都會使這 個故事更加有趣。 要是我們不再局限於「前生物時 期」的化學反應細節，就會覺悟 到，生命起源的過程實在是太複雜 了，絕對不可能是個單一事件。我 們必須假定它是一連串事件的結 果，每個事件都不怎麼起眼，但都 使早期分子的規則性與複雜度逐步 提升。第一步應該是合成基本的生 命組成單元；半個世紀來的研究已 發現，生命分子在好些地方大量製 造出來，在形成我們太陽系的星雲 中、海面上、海底熱泉附近。於 是，原始的地球陷入了「富人的窘 境」──分子種類之多，遠超過構 成生命所需。 後來在混沌中理出秩序，是礦物 所出的力。礦物首先圈住分子加以 濃縮，接下來是篩選並聯結這些分 子，因此也許便催化產生第一個有 複製能力的分子系統。這樣的系統 雖然還沒有組成我們目前所熟悉的 生物，不過已經展現出生命的基本 性質，具有複製能力的分子系統開 始大量使用環境中的資源。一旦有 分子因突變而產生略微不同的變 種，它們之間針對有限資源的競 爭，便會啟動分子之間的自然選擇 過程。具有複製能力的分子系統開 始演化，不可避免的，會變得更有 效率、更加複雜。 我們在卡內基學院的長程研究目 標是：證明簡單的化學步驟可以產 生有複製能力的分子系統，結果也 許是個與所有生物細胞都有關的代 謝循環分子。但科學家想要在實驗 室裡創造生命還早得很呢！地球上 的生命到底是透過哪些化學變化形 成？也許我們永遠都不能精確的證 明。不過我們可以確定的是，礦物 在生命起源過程所扮演的角色，比 科學家過去所想像的更複雜、更根 本。在探討生命起源的實驗中，要 是讓礦物扮演主角，研究人員也許 會更接近答案；畢竟，這是科學上 最古老的問題。 儲三陽，清華大學化學系教授。 科學人 ◆2002年1月號 90 Beginnings of Cellular Life. Harold J. Morowitz. Yale University Press, 1992. Origins of Life: The Central Concepts. David W. Deamer and Gail R. Fleischaker. Jones and Bartlett, 1994. Emergence: From Chaos to Order. John H. Holland. Helix Books, 1998. Biogenesis: Theories of Life's Origin. Noam Lahav. Oxford University Press, 1999. 礦物在生命起源過程所扮演的角色， 比我們過去想像的更複雜、更具關鍵性。
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