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【科學講堂】科學方法探究生命起源

2017-10-25

肉塊生蛆蟲 生命「自發生成」? 罐頭打破說法

前陣子和大家討論了宇宙的起源這個話題,今天再來跟大家探討另一個類似的題目:生命是怎樣開始的? 除了「造物主創造萬物」這個思路以外,我們對這個問題還有多深入的認識?

在此讓筆者先旨聲明:在科學上,這個問題還沒有一個很圓滿的答案。不過在此回顧人們如何利用科學方法去探究這個問題的答案,也是很有意義的。

科學家一再驗證「不靠譜」

我們的祖先很早以前就對生命的起源感到興趣。不難理解,因為這個題目太明顯、太容易勾起我們的好奇心了。

「自發生成(spontaneous generation)」就是一個很久遠的說法。如果我們將無生命的垃圾、肉塊隨意丟到太陽下曝曬,不消幾天蛆蟲就會從中出現;因此只要環境適宜,生命是可以自行出現的,並不一定有什麼「來源」。從今天我們的角度來看,這個想法看來不科學得可笑;然而對每天看茬I蟲在腐肉中蠕動出來的祖先來說,這個解釋卻又顯得十分自然。

雖然「自發生成」聽來不值一顧,但我們又如何能用科學方法去證明它的不是?這個不難,因為各家罐頭製造商每天已經在證明了。將器皿消毒乾淨、密封,甚或將其中抽至真空,器皿中儲藏的食物就能妥善保存,並不會有生命在其中「自發生成」。由此可見,自發生成這個理論與現實並不相符。

巴斯德發明「鵝頸瓶」做實驗

但是為什麼在開放環境中的肉塊內會出現蛆蟲,密封罐頭內的肉塊卻沒有? 會不會是空氣中含有某種「生命精華 」?密封的罐頭隔絕了空氣,自然也斷絕了生命精華孕育生命的可能。

為了驗證這個「進階版」的自發生成理論,19世紀法國微生物學家巴斯德(Louis Pasteur)(也就是廣泛利用來為牛奶消毒的巴斯德消毒法的發明者) 設計了一個形狀古怪的玻璃瓶。

這個玻璃瓶的瓶頸又長又細、彎彎曲曲,活像天鵝的長頸一樣。巴斯德將肉湯加進消毒過的「鵝頸瓶」中,然後再觀察生命是否會在瓶中出現。事實上是彎彎曲曲的瓶頸阻礙了空氣中的塵埃、細菌等等到達瓶內的肉湯中,因此等了很久,肉湯中還是沒有任何生命跡象。

然而,「鵝頸瓶」並沒有阻隔空氣的流動,因此倘若空氣中真有什麼「生命精華」,應該還是可以進入瓶中,孕育生命。看來這個理論也是站不住腳。

人工製尿素 生命或從死物來

細心一想,我們的選擇可能不多:生命不會無緣無故憑空出現,也不是來源於空氣,那麼就應該是從我們周遭無生命的物件中演化而來。

德國化學家維勒(Friedrich Wohler)在1828年為這個理念奠定了思想上的基礎。他成功用人工方法製成尿素(urea)(一種在我們尿液中常見的化合物),整個過程並不涉及人體或動物,因此讓我們看到,與生命有關的物質,其實是可以由我們身邊看似毫無生命的其他物料所組成的。

那麼我們對這個由「無生命」到「有生命」的過程有多少認識?下次再和大家慢慢分享。 ■張文彥博士

作者簡介:香港大學土木及結構工程學士。短暫任職見習土木工程師後,決定追隨對科學的興趣,在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位,修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師,教授基礎科學及通識課程,不時參與科學普及與知識交流活動。

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