生命从哪里来?当然,这个王石解答不了。不过王石就在尝试还原这个过程。
生命的化学起源说是最被普遍接受的一种观点。
这一假说认为,地球上的生命是在地球温度逐步下降以后,在极其漫长的时间内,由非生命物质经过极其复杂的化学过程,一步一步地演变而成的。
第一个阶段,从无机小分子生成有机小分子的阶段,即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的,这一过程教材中已有叙述,这里不再重复。需要着重指出的是米勒的模拟实验。在这个实验中,一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋,其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”。米勒先给烧瓶加热,使水蒸汽在管中循环,接着他通过两个电极放电产生电火花,模拟原始天空的闪电,以激发密封装置中的不同气体发生化学反应,而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体,又流回底部的烧瓶,即模拟降雨的过程。经过一周持续不断的实验和循环之后。米勒分析其化学成分时发现,其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物,同时还形成了氰氢酸,而氰氢酸可以合成腺嘌呤,腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。米勒的实验试图向人们证实,生命起源的第一步,从无机小分子物质形成有机小分子物质,在原始地球的条件下是完全可能实现的。
第二个阶段,从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的,即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质,经过长期积累,相互作用,在适当条件下(如黏土的吸附作用),通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。
第三个阶段,从生物大分子物质组成多分子体系。这一过程是怎样形成的呢?前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说,他通过实验表明,将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中,它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴,这些小滴就是团聚体。奥巴林等人认为,团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象。例如,团聚体具有类似于膜那样的边界,其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物,还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应,反应的产物也能从团聚体中释放出去。另外,有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说,以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。
第四个阶段,有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的,是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前,人们还不能在实验室里验证这一过程。
而王石现在所做的工作就是模拟推演第四阶段。
当然,从简单原理上来讲,一串核苷酸序列就已经有部分生命的现象了,最简单的讲,在条件允许下,它可以复制,分离,就很一串磁性念珠一样,能复制出与它相对应的一串,然后这串又复制出与它对应的一串念珠。当然事实情况不可能这么简单。也就是打个比方。
王石呢,现在就在这样测试,将基因序列从短到长逐一排列,然后放在特定的溶液环境中,看其在溶液中的反应。这样的基因序列专业名词叫RA,这种序列生存时间比较短,很容易被破坏。你要想想,这么长一条念珠,线又不是很牢,是不是很容易被打断,而且是不是也很容易揉成一困,很显然,成团后的复制反应也进行不下去了。王石觉得,RA能在溶液中,复制的速度超过破坏的速度,那么,这个反应就会持续下去。
王石现在的目的,就是要找到这么一串序列和溶液组成成份,以便能持续让反应持续进行下去。
当然,王石也可以找到一种自然界现存的简单生物,来进行模拟测试,比如现在很热门的酵母菌作为试验对象。这样可以节省很多时间,因为实际上大自然已经替王石模拟计算了几十亿年了。
但是,现在先从最简单的开始,从无到有进行模拟。因为这样就有可能试验出最简结构的生物。
蛋白质基本上都是由基因序列转录而来,当然也有部分例外,比如说引起大家恐慌的疯牛病。它就是由一种肽病毒引起的,这里要说明一下,这个肽也就是我们平常所说的蛋白质。这个肽病毒可以进行从蛋白质到蛋白质的复制。
很显然,其实这个蛋白质在合适的情况下也是可以进行复制的,因为他本质上就是氨基酸链呀。、
所以这种肽病毒也进入了王石的视线。
王石的设想是,通过设计特定的蛋白质,来完成分子级别运算器制作。很显然,DA基因序列是一个天然的储存器。你看,基因序列是由四种碱基不同排列来进行表达的,这与我们的计算机二进制序列是多么的相似。而且四种碱基两两配对,这是计算机逻辑计算中取非操作呀,而计算机中的所有操作就是或与非操作。很显然,这个基因本身就具有取非的操作。互相配对的基因就象计算机中的0与1一样,对0取非时,得到的是1,而对1取非是时,得到的是0。而碱基也是两两配对的,A配,G配C,所以选择基中一种,比如说是G与C,作为0与1。就可以完成信息的储存。
不过这里有个问题,基因活动里没有或的操作,也没有与的操作。而这两个操作是必不可少的,很难想象计算机少了这两个基础运算,会成什么样子。这个问题可把王石给难倒了。
不过王石最后还是给出了办法。那就是将基因序列,笔直一条固定在一个平面上,然后通过使用一个分子机器来对这条基因进行读写操作。
这个分子机器的设计原理是这样,首先,它的动力来自于电磁波。这个怎么说呢,大家知道微波炉的原理吧,微波炉的加热方式就是通过微波对水分子进行加热的。水分子是由2个氢原子和一个氧原子构成的。而这两个氢原子不是对称分布在这个氧原子的两边,而是有一定角度的。而很显然,由于氧原子的原子核的魅力比氢原子核要大,电子比较喜欢往氧原子那块地儿跑,自己的地儿少跑了许,电子老是跑大家知道吧。本来大家好好的,一正一负,正好搭配,谁也管不着谁,现在老婆老是经常跑到别人的地盘上去,这给逃跑增加不少麻烦。总不至你一个男人孤零零一个人走吧,所以只好老实老实地与别人捆绑在一起,绳索就是对老婆的爱。
很显然,由于氢原子中的那位老婆老是不在家,家里看起来就有点阳盛阴衰了的味道了。所以照极性来讲,氢原子部分这带正电荷的,而氧原子部分是带负电荷的,因为女的都往氧原子的地盘上跑了。而由于两个氢原子不是对称分布的。实际上这个角度是105度,所以,这个水分子就带着极性。
这样问题就好解决了,微波就是电磁波嘛,而电磁波中有交感电场产生。大家想象一下,电磁波产生东西朝向的电场,这样水分子的极性由于受电场吸引,也会朝东西方向调整,然后方向换一下,极性的调整方向也会换一下。很显然,只要这个频率控制的好,最好是能与它引起共振。那么电磁波的能量就会转变成这个水分子的动能了。
大家知道水分子的动能是什么吧,那就是把食物烤熟的加热过程。
所以,这个分子机器的能源来自于特定的电磁波,分子机器上的特定部位会设计出极性部件,用来接收电磁波的能量。