世界最大的膜
站在月亮上远望地球,让人惊讶得敛声屏气的事儿是,它活着。从照片上看,近景中干燥的、备受击打的月球表面,死沉沉如枯骨。高高地漂浮于天际,包着那层湿润的、发光的、由蓝天构成的膜的,是那正在升起的地球。在茫茫宇宙的这一方,唯它才是生机四溢的活物。假如你能看上足够长的时间,你会看到大块盘旋的白云半掩着陆地,陆地隐现于白云之中。假如你能看到从很远古的地质纪年的演化,你就会看到大陆本身也在移动,看到它们在地火的推动下,在地壳的板块上漂移。看上去,地球就是一个有组织的、自成一体的生物,满载着信息,以令人叹羡的技巧利用着太阳。
在生物学上,从无序中理出秩序的,是膜。你须能获取并抓住能量,贮存起准确的需要量,然后再把它均衡地释放出来。细胞会这样做,它里面的细胞器也会这样做。每一个生命集合都在太阳能的粒子流中摇摆不定,从太阳的代谢物中攫取着能量。为了活着,你必须能够跟平衡抗争,能够保持不平衡,积聚能量以抵抗熵的增加。在我们这样的世界上,只有膜才能处理这样的事务。
地球活起来之后,它就开始构造自己的膜,其基本的目的就是处理太阳能。起初,在地球上由水中的无机成分合成肽与核苷酸的前生物期,除水以外再没有什么东西来遮挡紫外线的辐射。最初的稀薄大气直接来自地球慢慢冷却时的排气过程,其中只有丝丝缕缕的几乎察觉不到的氧气。从理论上讲,水蒸汽在紫外线的作用下也能发生光解而产生氧气,但量不会多。如尤里(Urey,h. C. ,1893~1981,美)指出,这一过程会有自我限制的作用,因为,光解作用所需的波长正是氧气所屏蔽的波长。氧气的制造几乎一开始就被切断了。
氧的制造需等待光合细胞的出现。它们生存的环境,必须有充足的可见光以便进行光合作用,同时又必须遮蔽,不受那致命的紫外线的照射。伯克纳(Berkner,L. V. ,1905~1967,美)和马歇尔(Marshall)推算出,绿色细胞必须生存在约十米深的水下,很可能是在水塘里,这些地方水比较浅,没有很强的对流(海洋不可能是生命的起源)。
你可以说,向大气释放氧气是进化的结果。你也可以反过来说,进化乃是有了氧气的结果。你怎么说都通。一旦光合细胞——很可能相当于今天的蓝绿藻——出现,未来的地球呼吸机制就形成了。从前,大气中氧的水平增高到今天氧气浓度的百分之一时,地球上的厌氧生物便受到了威胁,下一步,不可避免地要出现带有氧化系统和AtP(三磷酸腺苷)的突变型。有了这些,我们来到了一个爆炸性发展的阶段,千万种会呼吸的生命,包括多细胞的生命形式就可以滋生繁衍了。
伯克纳提出,曾有过两次这样的新生的爆炸,象大规模的胚胎学的转化一样;两次飞跃都有赖于氧的水平突破某一临界值。第一次飞跃,氧的浓度达到了现在水平的百分之一,遮挡住相当的紫外线,使细胞能够移居到河湖海洋的表层水域。这一变化发生在大约六亿年以前的古生代前期,这一时期的地质记载中海洋生物化石陡增证明了这点。第二次飞跃,出现于氧的浓度达到今天水平的百分之十的时候,距今约四亿年,这时,已经形成一个足够强大的臭氧层,减轻了紫外线幅射,使生命可以从水中出来,移居到陆地上。从此以后,生物的发展便畅通无阻,除了生物创造性的限度外,再没有什么能限制物种的发展了。
还有一件事说明我们极其有福。氧气吸收的,正是紫外线光谱带中对核酸和蛋白质最具杀伤作用的部分,而同时它又允许光合作用所需的可见光充分通过。如果不是氧气的这种半透性,我们不会这样进化起来。
从某种意义上说,地球也呼吸。伯克纳提出,氧气的生产和二