第十三章 生命之起源_生命的奇迹

·Chapter XIII Qrigin of Life·

现在所有的植物学家都一致承认这个植物生命之最重要的作用，一切有机生命、一切有机构造之根本的作用，是个纯粹的化学作用（从广义说来亦可谓之物理的作用），并且一致承认这里面绝没有什么特殊的活力或是神秘的造物者（像那著名的“生命机器师”），以及其他超验的动力。

海克尔1865年8月赴黑尔戈兰岛科学考察途中与同伴的合影，右一站立者为海克尔

生命起源的问题，是个最重要的而且最有趣的，然而又是个最困难的最复杂的。为这个问题，人类已经费了几千年的心血了。除了意志自由、灵魂不灭等问题之外，再没有如生命起源问题这样异说纷纭、至今不决的了。也再没如这个问题这样，连卓绝的思想家也意见相差到如此之远，陷溺谬说到如此之深的了。这一半是由于这个问题极难下严正的科学上解决，一半是由于这种纷争里观念混乱，缺乏明了合理的识见，而现行宗教的信仰信条又威不可当。

（生命起源之奇迹）最省事最直截了当的法子就是信仰，只要肯相信个超自然的创造，这问题就算解决了。然而今日再要找一位主张这样学说的科学家，也就很难。那位得天极厚的路易·亚搿西兹1858年著的《分类论》就是如此做法，他这部书和达尔文的《种之起源》差不多同时出版，以神秘的见解说生物学上一般问题，和达尔文正相反对。据亚搿西兹说，动植物的每个种类，都是个“造物主的具体思想”。

马尔堡（Marburg）的魏刚德（Wigand）和奇尔（Kiel）的莱因克两位植物学家，近来把那天上造物主的行动大加限制了，他们只承认造物主创造原始的细胞，以为这造物主赋予细胞以发达为高等有机体的力量。魏刚德以为每个种类的起源都是由于个特别的原始细胞和其极长的系统上发达，莱因克却主张是个许多种类合成的支派。他们这种近世的“创造说”和亚搿西兹的话一般的都是没有科学上价值，他们一般的都是迷信。

（不可知论）又有许多科学家的意见，和这种不合理的迷信全然不同，他们以为生命起源的问题是个解决不了的，超乎人类智识以上的问题。达尔文和蔚萧就是这“不可知论”的代表，他两位主张最初有机体的起源我们绝不知道，并且绝不能知道。例如达尔文的《种之起源》里说他自己“对于根本精神力，即生命自身，绝不能有所说明”。这竟是放弃责任，把一个该要和其他进化问题研究得一样清楚的科学上大问题置之不论了。我们地球上的生命起源，算是地球历史上的一个固定点。然而科学家要是不肯去研究，还有什么说的呢?许多著名的近世科学家都还是主张“不可知论”，他们多少也有些相信这生命起源是个自然现象，但是都以为我们现在还没有法子可以去说明。

（生命起源为宇宙大问题）更不同的就是那 （原生之臆说）据我们的意见，若是“生命永久说”不比“神造说”的价值高些，要答解生命起源的大问题，那就只得我所统称为“自生说”的 （细胞原形质说）我的这种假说，20年前由植物学大家雷吉理的赞成，已经得确实的证明了。他1884年著的《机械的生理的进化论》，对于我1866年所倡导的生命自然起源之主要观念，尽都赞成。他把这些观念编成一条原理如下：

有机之起于无机，首先不是个经验和试验上的问题，而是从物质不灭、能力不灭等法则上推求出来的一件事实。物质界里一切事物如果是有因果的关系，一切现象如果是起于自然的原理，那成毁于同一物质的有机体就必然是由无机化合物生出来的了。

这位著名的科学家、深邃的思想家之这样尽善的明晰的言论，那班常常要骂一元的自生说为未经证明的臆说，或是认这个问题为不可解决的“严正”科学家，该要紧紧记着才是。雷吉理更进一层，把这里面微分子的顺序作了个渊博的研究，把研究的结果合拢来成为他的那“细胞原形质说”。他确信有机体初起的时候，那原形质极小的同种类分子之一定的自起的配列，是最为要紧的。据他的意见，这些“密塞拉”（mice）是晶质的分子群，结成各样丝状的和平行的条子。

（“管状生原”的假说）1899年卢德维希·曾德尔（Ludwig Zehnder）著了一部《生命之起源》，照样想把自生说的过程加以物理学的说明，并且归之于分子的机械的构造，说得更加精细。他以为那最小最低等的生命单位（即雷吉理的密塞拉丝、魏兹曼的生原、我的生质微分子）是个管状的，所以叫他做“管状生原”（fiste）。他想象着这种看不见的分子构造是有成百万的在细胞的原形质里整整齐齐的排列着，其分化的状态是有的司渗透作用，有的司伸缩作用，有的司传达刺激，各司各事的。这个分子的假说，也和雷吉理等人的著作里一般，其价值就在激励我们要去以物理学的原理说“自生说”上原形质微分子配列、运动的方式。

（青素说）1875年，生理学家卜佛留格尔的《活有机体中之生理的燃烧论》里，作了个更有趣更可贵的研究，想要直探“自生说”里化学作用之蕴奥。他的学说之出发点是： “原形质是一切生活现象之物质基础，这生物质的性质是由于蛋白质（无论视为化学单位，或视为各种化合物之混合物）之化学上性质。”然而卜佛留格尔把那造成一切有机体的原形质之活蛋白质，和那鸡蛋等类里的死蛋白质截然分开。只有那活蛋白质（即原形质）自己微微分解并且很受外界的刺激影响，至于那死蛋白质，若在相宜的状态之下，可以久久不变。活蛋白质如此脆弱易坏的原因是其微分子中的酸素，就是那吸进原形质微分子内部，引起分裂，环绕原子四周，破坏新群落的酸素。

原形质之如此快的分解，和分解时之发生炭酸，其真正原因是在青素1，这青素是一种一个炭素原子和一个窒素原子的合体，要再和钾结合，就成那著名的毒质青化钾。活蛋白质和死蛋白质之不含窒素的分解产物大略相同，但是其含窒素的产物就全然不同了。尿酸、肌酸、鸟嘌呤以及其他原形质之分解的产物，都含有“青素基”，其中最重要的，就是1828年吴来尔（Whler）所发见的，那可以由青化物里用人工造出的尿素。我们由此可以断定，活蛋白质里一定都含有“青素基”，那作滋养物的死蛋白质里却没有。说“原形质之许多特殊生活性质是青素给的”这个信念是由青酸（CNOH）等青化物和活蛋白质之间的许多类似处证明了的。这两种物体，在低温度里都是液体透明的，两种物体见了水都化为炭酸和“阿摩尼亚”，两种物体分解了都发生尿素（这是由于原子的分子内变化，并非由于直接的酸化）。卜佛留格尔说： “这两种实质是很相似的，我简直可以把青酸叫做半活的微分子。”这两种实质一样的以原子之连接而生长，同种类的原子群联结成锁链状的很多。

关于“自生说”和其物理的基础，在化学的事实上还有一件特别有趣味的，就是青素和其化合物（青化钾、青酸、水素青化物等）非在白热里不能生成，换言之，就是要把那必须的无机窒化物放入赤灼的煤火里，或是把这混合物热到白热点的时候才行。蛋白质之其他的主要成分，像炭化水素或是“酒精基”，也可以由热调和而成的。卜佛留格尔说： “这样看来青化物之可以在地球全部或一部白热或高热时生成，这是件再明显没有的事了。我们也就晓得一切化学上的事如何都把火当作个以综合作用产生蛋白质组成分子的力了。所以生命是生于火的，生命出现的主要条件是和地球为火块的时候相关的。我们只要想想地球表面慢慢冷却的那种计算不来的长时间，就晓得那青素和含青素的化合物，以及炭化水素，有很够的时间，很多的机会，可以尽量发挥其变换位置构成‘原子列’的大倾向，并且和酸素合力，后来又合着水和盐的力，进化成这种活物质，自己能分解的蛋白质了。”关于活物质，有句话要郑重说明，就是青素在白热时之生成，和含水的活原形质之出现，这中间必然还有一串很长的化学上“中间阶级”哩。

卜佛留格尔的“青素说”和我的“摩内拉说”不但不冲突，并且他对于原始的生物发生之最初程序（即蛋白质生成之最初的预备时期）那种精细而且周密的科学上研究，反倒足以补我“摩内拉说”的不足。近来脑伊迈斯特尔和其他活力论派对于青素说的攻击，这倒要请读者紧紧记着，他们说“青素说”是靠不住的，因为“青素化合物和蛋白质中间有一道不得通过的深渊”。这个批评是由活蛋白质自己答解清楚了的，活蛋白质的窒化分解产物里总都含得有“青素基”或是其他可以由青化物里用人工造出的实质（尿素）。此外的驳论就是说“白热的时候生成的青素化合物，等到随后水出现了的时候，必然立即要灭绝的”。这种驳论也是没有力量的，因为我们关于那时候化学作用的特别状态，不能有一定的观念。我们只能说，在这个长时期（有几百万年之久）里的状态，和今日地球面上化学作用的状态全然不同罢了。脑伊迈斯特尔等活力说家所持反对论的真正根据，就是他们对于“自然”之二元的见解，这种见解是无论如何都要把有机界和无机界中间划一道鸿沟，绝不肯让他泯灭的。

马克斯·维尔佛尔浓的《一般生理学》里，把关于地球上生命发现的各家学说，评述得很详尽的。他以为卜佛留格尔的“青素说”有极大的价值，说“青素说把这紧联着生理化学上事实的问题作了个严密的科学上研究，并且钻研到极周详的处所”。他表明自己的意思，说道： “所以我可以说，最初生成的蛋白质，实在就是活物质，其所有一切的‘基’里，具有一种特性，能以很大的力量和选择力，专去吸引同种类的部分，好去以化学作用把他们造成微分子，并且如是生长到无限。照这样看来，活蛋白质无须有个不变的‘分子重量’，因为他是一个生成不已而又分解不已的大微分子，他对于寻常的化学上微分子的作用，大约好像太阳对于小流星的作用一般。”他这些话是和卜佛留格尔一致的。他这个学说，我固然相信是正确不差的，许多曾经研究过蛋白类之性质起源等难题的近世科学家，也都赞成。

（自然发生）现在我们既已把各种近世的“自生说”中之值得研究的说过一番，承认雷吉理所说“有机出于无机”是件事实，我们可以再说说那统称做自然发生说（spontane generation）、生出许多争论的旧学说。这些旧学说，现在虽然是差不多无人过问，但是关于这些旧学说的实验，却引起了许多兴趣，并且招出许多误解来。

（旧自然发生说）旧“自然发生说”与我们的“自生说”问题（即活物质源于无生命的无机炭化物）无涉，只是说“下等有机体是生于高等有机体之腐败的分解的有机成分”。要把这种假说和那全然不同的“自生说”分别清楚，最好把这种假说名为“腐败发生说”，这类学说古来又叫作“尸体发生说”。“腐败发生说”的意思，就是生物生于死的或是腐败的有机物。倒是叫“腐败发生说”妥当些，因为“尸体发生”这个词，最好用作别样意义，指那渐渐导致生体死亡的“死有机部分”（参看Augustine）以及其他高僧因此又都相信，又与信仰相合，所以直到18世纪的初年，人都还是如此主张。甚至于到1713年，植物学家何海卢斯（Heucherus）还说那绿色的浮萍只是凝聚了的污池里死水面上的浮沫，那水芹是在清洁的活水里由他变出来的哩。

这些无稽的古话，是1674年意大利医学家佛兰锡斯珂·李逖（Francisco Redi），根据极精细的实验，首先加以科学上驳论的。他就因为这个得了“离经叛道”的罪名，很受人的迫害。他证明这类的生物，都是由雌者在粪、革、毛皮、淤泥等物上所下之卵而生的。然而在当时，对于那种寄生于动物之肠、血、脑、肝里的绦虫、蛔虫以及其他“肠虫”（entozoa），都还拿不出证据来。直到19世纪的中期，大家都还相信这类的生物，是生于其所寄生的动物身上之患处。到1840—1860年的时候,才由季波尔德（Siebold）、刘加尔特（Leuckert）、班纳敦（Beneden）、蔚萧以及其他著名生物学家的实验，证明一切此等“肠虫”都是由外界侵入动物的体内，更由下卵繁殖起来。到近年这个证据是施之到处而皆准了。

然而直到最近的几年，这“腐败发生说”，对于一类极微细极下等的有机体，还能维持其地位，这类的有机体即是那肉眼看不见的显微镜下的生命，往日所谓“滴虫”,今日所谓“原生物”或“单细胞体”。1675年，李温核克（Leeuwenhoek）用新发明的显微镜初发见了滴虫，证明这种虫在腐草、苔藓、肉类以及其他腐败有机物的浸液里生得很多，那时候大家都相信这滴虫是在这浸液里自然发生的。1687年，斯巴兰札尼（Spanzani）法师证明只要把这类浸液煮沸，把盛浸液的器皿严密封固，就万不会有滴虫发生，煮沸所以杀他的胚种，封固不透气所以杜绝新胚种的侵入。虽然如此，许多显微镜学家（用显微镜研究微生物者）还相信某种滴虫，尤其是那极小极简单的细菌，可以从有机体之腐败的有病的组织里或是从分解的有机液体物里，直接发生出来的。1858年鲍谢特（Pouchet）在巴黎固执这种意见，后来的加尔顿·巴斯亭（Charlton Bastian）也是如此。大家为这件事争论，纷纷不决，于是巴黎学士院在1858年就悬了个赏，征求“能对于自然发生问题开一道新光明的精密研究”。这赏金被著名的路易·巴斯特尔（Louis Pasteur）得去了，他以许多巧妙的实验，证明大气里有许多微生物的胚种在尘埃中到处飞扬，一遇着水就生长繁殖起来。不但是滴虫，就连微细的高等动植物，像那地衣类、苔类、轮虫类、水熊类，都能干燥着几个月不死，被风吹到各处，遇着水又苏醒过来。巴斯特尔一面又确实证明，有机体的浸液，煮透了之后，四围接触的大气，又用化学法弄纯洁了，这浸液里就再不会发生有机体。他那些严正实验的结果，罗伯特·柯和（Robert Koch）以及其他细菌学家都证明认可，并且开了近世消毒预防法的先路。他自己把这些结果编作一句格言道： “自然发生或原因不明的发生，是个无稽之谈。”

（自生说和旧自然发生说）巴斯特尔和其继起者所做的那些有名的实验，把“腐败发生说”的无稽臆说破坏尽了，然而并不曾伤着“自生说”。世人往往把“腐败发生说”和“自生说”两个迥然不同的假说混为一谈，因为二者都叫作“自然发生说”这个旧名称。我们时时还看见书上说： “相信无生发生的那种非科学的思想，被这些实验确乎驳倒了，并且生命起源的问题于是变成了个不可解的谜语了。”这种话之浅薄糊涂，真令人吃惊，这是在别科学问里所不会有的。但是在生物学里，许多著名的大家都还是说： “我们只是观察事实，作正确的记载，至于对这些事实作明晰的观察，用深邃的思想，这不但是不必，而且很危险，所以这一层是该要避开的。”我们的“自生说”现在还受人攻击，受人冷淡，就是由于生物学的研究方法尚在这种可怜的状况。何以呢?因为那“腐败发生”的谬说，被巴斯特尔和其同志的实验驳倒了，其实“腐败发生说”和“自生说”除了同叫“自然发生说”一个名称之外，其余绝对没有相同处。巴斯特尔辈的那些实验，只是证明新有机体不是生于在一定人工状态下的有机物浸液，此外并没有什么。对于我们所独感兴趣的那个切要问题“地球上最初的有机居住者，那原始的有机体，是怎样从无机化合物里生出来的呢?”他们的那些实验，连触都没有触着。

（关于自生的实验）我们想要用实验来解决的问题是： “活物质（原形质）在何等状态之下，作什么样子，从无生命的无机化合物里生出来呢?”我们可以断言，生命自生的时期，即“老连志亚代”（Laurentian age）初期，地球之冷却的表面上初现有机生命的时候，生存的状态和今日的状态迥然不同。然而当时究竟是怎样，我们万难有明确的观念，要想用人工使那种状态再现，也是万难的。对于原形质所隶属的蛋白类化合物，我们所有的化学上知识，也是一般的不完全、不清楚。我们只能说原形质微分子是极大，由1000个以上的原子构成，这微分子里原子的排列结合是非常的繁复而且很不稳定。然而这种错杂构造之真正的形状，我们还是不明白。蛋白质之复杂的分子构造我们一日不晓得，一日毋庸想去用人工制造他。还在这样的地步，世人就想用人工去制造生命之巨大的奇迹——原形质，等实验失败了（这样的失败是我们所预料得到的），就要呐喊</a>，说： “自然发生是不可能的了。”

（关于旧自然发生说的消极实验）把关于“自生说”所行的那些试验，照上述的情形，仔细想想，就明白这些试验之失败和我们的问题毫不相干了。巴斯特尔一派大得人称赞的实验，仅仅证明，在某种人工状态之下，滴虫不在分解的有机化合物（或高等组织体的死组织）里发生罢了，他们恐怕不能证明这种的“腐败发生”在别的状态之下也不会有。关于“自生说”的可能，“自生说”的实际，他们一点什么话都没说。我在1866年提出的科学假说，这些实验就全然未曾触到了。纵然只作为一时的假说，他总还是根据近世科学，对于自然哲学上的一个主要问题，要下个暂时答解，且如今仍无损伤。

（原生的阶级）我在《一般形态学》（1866年著的）和后来著的《摩内拉与其他原生物之生物学的研究》及《系统发生学》（1894年著的）的 近来加梳维兹在他的《一般生物学》（1899年著的）第二卷里，由生理化学的见地，把自然发生的各样阶级叙得极其详尽，做他的原形质消长变形说的归结。他说得很确实的，无生物之发达为生物，绝不是一件突然兴起的事，现在做生命基础的那极其复杂的化合作用，乃是经过不可量数的长时期，由简单进于复杂，慢慢渐渐进化出来的。他这些见解和我早年的论断大致相合，我们可以把他的这些话，参酌卜佛留格尔的青素说，列为下面的几条——

（一） “自生”之最初的阶级就是某种窒炭化合物之生成，这种窒炭化合物是可以列于青类的（青酸等）。

（二） 地壳坚硬了的时候，就生出液状的水，由水的效力和那满含炭酸的大气里的大变化，许多复杂的窒炭化合物就从这些简单的青化物生了出来，于是初生蛋白质或蛋白类。

（三） 蛋白质的分子以某种方式自行排列，照其不坚定的化学上引力，排作大分子群。

（四） 蛋白质“密塞拉”结合成大些的群集，并产生同种类的原形质细粒。

（五） 他们既生长，那同种类的原形质细粒就分裂，并且生成大些的同质的原形质细粒（即摩内拉）。

（六） 因为表面张力或化学上分化的结果，于是就由柔软的髓层（中心细粒）分出个坚韧的表皮层（膜），像许多“克罗马塞亚”都是如此。

（七） 后来由这种无核的细胞质，就生成极简单的有核细胞，原形质之遗传体集在“摩内拉”里，凝聚成个坚固的核。

（自生之反复）“自生”作用是只起一次呢，还是常常起呢?这是个有趣的现在还未曾解决的问题。这两种见解都有理由可讲。卜佛留格尔说： “在植物里，那活蛋白质只继续做他自原始以来所做的事，就是不断的自己新生，自己生长，所以我相信世间一切蛋白质都由那个根源来的。因此我很不信今日还会有‘自然发生’的事。况且比较生物学直接告诉我们： 一切生命都起于一个根源。”然而却不能因他这个见解，就说“自然制造原形质”的化学作用，在和太古时一般的状态之下，也不能常常反复。

另一面雷吉理又特特指摘出来，“自生”未尝不可反复几度，就到现在也还可以。无论什么时候，只要所需的物理上条件完备，制造原形质的化学作用是随处随时可以再起的。要论到处所，大约海岸上是最为相宜，例如在那细而湿的沙砾面上，物质的各样“分子力”——气体的、液体的、黏质的、固体的——都最好互相起作用。今日生物之一切各样进化形式，自极简单的“摩内拉”（克罗阿珂加斯）至有核细胞，自有核细胞至放射虫、滴虫之高等构造的细胞，自简单的卵至高等动植物之极精细的组织构造，自鱼类以至人类，实在都有个一连的顺序。要说明这件事实，只有两个方法。一说是： 那极简单的活有机体，“克罗马塞亚”和细菌，“巴尔美拉”（palme）和“阿米巴”，从一万万年以前生命初起的时候直到现在，其构造上都没有变化，没有进步。一说是： 此等极简单有机体之系统发生上的变化，在这些年岁里常常反复，至今不已。纵然第二说是对的，我们却也很难直接观察出来。

（自生之观察）假定这些极简单的有机体还在由“无生发生”生了出来，要想去直接观察也是不能的，纵能，也是极端困难的，其原因如下： （一） 最初的最简单的有机体，大抵总都是原形质的球形细粒，绝没有什么看得见的组织，像那现存的极简单的“克罗马塞亚”（克罗阿珂加斯）一般。（二） 此等造原形质的“摩内拉”和那生在植物细胞内细胞死后还能独自以分裂法繁殖的叶绿质，二者不能区别。（三） 我们一定要承认雷吉理的话，这种“卜罗必盎塔”，其分子虽是很大，其原来的大小实在是极其微细，虽是极好的显微镜也看他不出。（四） 照这样，此等“摩内拉”之原始的新陈代谢作用，和其迟缓的简单的生长，都是直接观察不着的了。（五） 我们在死水里和海水里，实在往往发见许多原形质构成的，或像是原形质构成的细粒。我们惯把这种细粒认作死动物或是死植物身上剥落下来的部分，把那到处都有的孤立的叶绿质细粒，视为植物细胞之排泄产物。但是谁能有凭据，说这不是真正的、幼稚的“摩内拉”，不能慢慢的生长，和同类的分子结合，生成大原形质体呢?

（原形质之合成）人往往反对我们自然的一元的“自生说”，说我们还不能在化学实验室里，用人工的合成法，造出蛋白质体，造出原形质，由此就引出那牵强的二元论来，说唯有那超自然的活力可以做得到。却不知我们还没有晓得蛋白质体之复杂的组织，我们还没有晓得，那在每个植物细胞里，把日光的放射能力转变为新生原形质之可能能力的叶绿质细粒里面，究竟是怎么一回事。一种性质都还没有分清的精微的化学作用，用现在化学上这种粗浅不完全的方法，教我们如何能做得来呢?然而这种驳论之毫无价值，也是显而易见的。一个自然的现象，万不能因为人工做不来，就说他是超自然的。

1青素对应氰（cyanogen）。——本书编辑注