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生命起源可能经历了一个相当复杂的形成过程，其中有许多重要的关键阶段。笔者认为，半膜细胞就是这样的关键阶段之一。 1 、地球上最有可能孕育生命的地方是温泉，包括海底温泉和陆地温泉。由于地球上温泉很多，这意味着早期生命可以在地球的不同地点分别起源。对比之下，那些有更多机会富集无机物和有机物的温泉，诞生生命的几率也就越大。例如，电磁场强的地方、闪电多的地方，有助于自然合成更多的有机物和更复杂的有机物，包括酯类（磷脂）、糖类、核苷酸、氨基酸。 2 、在这样的温泉里，不断发生着各种各样的催化反应。久而久之，某些核苷酸分子催化出结构比较简单的氨基酸长链，亦即蛋白质的前体；某些氨基酸分子催化出结构比较简单的核苷酸长链，即RNA、DNA的前体，笔者称之为“准基因”和“裸体基因”（注1）。这种过程继续下去，终于出现了若干种蛋白质，其中应该包括膜蛋白，以及若干种相对简单的RNA（核糖核酸）和DNA（脱氧核糖核酸）。 3 、酯类分子一面具有亲水性，另一面具有疏水性，这种两面性使酯类分子很容易彼此聚集形成膜状，简称脂膜。脂膜主要有两种形式，第一种是全膜脂膜，具有一定程度的封闭性，里面可以是空气，或者是液态水；第二种是半膜脂膜，附着在某些固体上（例如多微孔的粘土），它们同样也具有一定程度的封闭性，里面可以是空气，也可以是液态水。显然，全膜脂膜的流动性大，半膜脂膜的稳定性好。 此后，膜蛋白开始附着在全膜脂膜和半膜脂膜上。脂膜分子和膜蛋白分子都有允许其它分子进出的分子通道，这种分子通道只能让无机物分子和比较小的有机物分子通过，例如核苷酸分子、氨基酸分子等。 4 、接下来，当一层膜蛋白覆盖在半膜脂膜（附着在微孔材料上）之后，又有一层脂膜再覆盖在膜蛋白上，从而构成三层的“夹肉烧饼状半膜”，或者说是“夹心汉堡状半膜”，它们具有许多分子通道，可以在一定程度上选择某些有机物和无机物分子的进出。 尽管这时的“夹肉烧饼半膜”，虽然自己尚没有动力，但是由于它们附着在固定的多微孔材质上，因此可以被动的类似在潮汐式外力的作用下，仍然可以实现某些无机物和有机物分子的频繁进进出出，从而就为核苷酸与氨基酸之间的相互催化反应，提供了相对长期稳定的场地，有助于两者形成稳定的信息对应关系。笔者称其为被动式“夹肉烧饼半膜”。 于是，在被动式“夹肉烧饼半膜”内部，新的蛋白质种类及其对应的信息载体（笔者称之为间接信息）RNA、DNA陆续出现；而每一种新的蛋白质都拥有新的功能，例如催化新的化学分子合成，催化合成新的氨基酸、新的蛋白质和新的RNA、DNA，或者获取某种生物能，以及形成某种初级的循环、反馈和新陈代谢过程。笔者认为，这就是最早的半膜细胞，准确说是被动式半膜细胞。 对比之下，对于那些附着在全膜脂膜上的膜蛋白来说，即使它们也能够形成“夹肉烧饼全膜”，但是由于它们漂荡在液态水里，流动性太大，难以获得潮汐式外力的作用，而自己又没有动力，因此不大可能实现频繁的无机物和有机物分子的进出。 5 、再以后，在由磷脂－膜蛋白－磷脂构建的夹肉烧饼式的细胞膜上，又陆续出现了新的附着物及其新的功能（这实际上意味着具有学习能力），从而使“夹肉烧饼半膜”拥有了更丰富的信息识别能力，以及某种程度的驱动能力，可以更加主动的有选择的让某些分子进出。显然，这将有助于在“夹肉烧饼半膜”内部形成比较完善一些的新陈代谢循环。无庸置疑，这时的“夹肉烧饼半膜”及其包裹物就变成了一种具备完整功能的生命体，笔者称其为主动式半膜细胞，或者简称为半膜细胞，无庸置疑主动式半膜细胞比被动式半膜细胞拥有更强大的生命力。 不过，无论是主动式半膜细胞，还是被动式半膜细胞，它们都不具有繁殖能力。因此，当半膜细胞由于某种原因破裂时，它们就死亡了。与此同时，破裂死亡解体的半膜细胞，其无机物和有机物分子，又成为新半膜细胞的原材料。从这个角度来说，后来的半膜细胞，可以得到质量更高、内容更丰富的原材料，显然这也是一种进化方式。 这里有必要指出的是，细胞膜不仅是物质通道、信息通道，同时也是一种“信息中枢”，具有信息处理能力和学习能力。其实，这一点也不令人惊讶，因为我们人类大脑思维实际上正是由细胞膜实施的（注2）。进一步说，细胞膜与核苷酸长链（RNA、DNA）形成了信息对应和管理关系，需要什么蛋白质或其它化学分子，就会派出特定的信使（某种酶），去读取RNA、DNA上的某一地址，获得一段核苷酸分子序列，再去催化相应的氨基酸分子序列，以便合成制造目标蛋白质或者目标化学分子（注3）。 6 、附着在固定载体（微孔材质）上的半膜细胞，会由于某种原因从固定载体上脱落下来，变成缺口型半膜细胞，漂荡在水体里，其后续演变情况如下： 一 、对于脱落的被动式缺口型半膜细胞来说，由于其细胞膜没有自主动力，离开载体后无法进行正常的物质交换，因此它们的生存机会非常渺茫，其结局只能是死亡。从这个角度来说，死亡的真正标志应该是细胞膜的解体，因为细胞膜就是单细胞生物的“大脑”，细胞膜的解体就相当于现代医学所说的脑死亡。 美国纽约大学的化学家罗伯特?夏皮罗在《生命起源——比你想的更简单》一文（注4）中介绍了生命起源于“垃圾袋”膜的观点，主张放弃“基因优先”原则，采用“新陈代谢优先”原则。他猜想，起先生命或许是由一些小分子在一个封闭环境里的循环反应，通过相互作用而产生的，这些简单的反应生成了比较复杂的化合物，并产生了反馈机制。所有相关的化学物质都包含在一个简单的“垃圾袋”状的膜里。这些垃圾袋膜可以像细胞分裂那样分开，每一个新垃圾袋膜携带着一些小分子，可以重新开始最初的循环反应，遗传信息也就被传递下去。此后，该系统会逐渐学会制造越来越大和越来越复杂的分子，从而能够不断地进化。 显然，夏皮罗所猜想的“垃圾袋”，与笔者所说的“被动式缺口型半膜细胞”，有一些相似之处。根据笔者对“ 被动式缺口型半膜细胞”的分析，“垃圾袋”膜式的生命体，它的生存机会是非常渺茫的。 二 、对于脱落的主动式缺口型半膜细胞来说，由于其细胞膜具有自主动力，它们获得了继续生存下去的更多机会。具体来说，至少有如下三种途径： 其1 、缩小缺口，直至缺口封闭，成为单倍体全膜细胞，即只有一套DNA双链。DNA双链是必要的，它的价值在于阅读基因信息后，能够准确的复位。由于单倍体全膜细胞掌握了缺口封闭技术，这就为日后的细胞分裂繁殖奠定了技术基础。 其2 、两个缺口半膜细胞合并，形成双倍体全膜细胞，拥有双份或者两套染色体DNA双链。在这种情况下，需要解决如何阅读其中一条DNA单链上信息的管理操作技术（注5）。由于双倍体全膜细胞是由两个缺口半膜细胞合并而成的，这就为日后细胞分裂复制繁殖提供了技术储备。事实上，今天最常见的细胞分裂繁殖，仍然可以找到当初两个半膜细胞合并过程的影子。 有趣的是，包括我们人类在内的众多生物，细胞里都有两套染色体DNA双链。为什么会是这样？因为我们都源自当初由两个缺口半膜细胞合并而形成的那个双倍体全膜细胞。 其3 、多个缺口半膜细胞合并，形成多倍体全膜细胞，拥有多套DNA双链。 尽管大量的从附着载体上脱落的主动式缺口型半膜细胞，都死亡了。但是，幸运的是，有一些善于学习创新的聪明的半膜细胞变成了单倍体细胞、双倍体细胞和多倍体细胞，顽强的生存下来，地球上包括我们人类在内的几乎所有的生命都是它们的后代。综上所述，笔者有理由说，半膜细胞是生命起源过程的一个非常关键的阶段。
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王红旗 （jdtdshj@163.com） 上传2007.08
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