生命起源研究 巨大应用前景的交叉学科

　　生命起源与物质起源，宇宙起源一道并称为当今世界三大难题，也是当之无愧的世界科技前沿领域之一。由于其高度交叉性，涵盖的学科领域包括化学，生物，地质，考古，航天，数学及物理等几乎所有自然科学门类。对它的深入研究将广泛带动一系列学科的发展。对它的关键问题的突破不仅可极大提高人类对自然规律的认识水平，也必将产生一系列新方法新技术，并应用于科学与经济的发展中。国外发达国家十分重视生命起源与进化的研究，并已取得辉煌的成果。由这些成果又衍生出许多的新技术，新理论，并已应用于工业与科学研究之中。

　　其一，以Miller为代表的放电氨基酸合成实验开创了现代生命起源的新纪元。该实验使人类第一次认识到氨基酸等生命物质是怎样由最简单的原始小分子而生成的。沿着这一条道路，人们逐渐理解了碱基，糖，核苷及核苷酸等其它重要生物物质的起源问题。在这一研究的发展历程中，同时促进了放电化学，光化学和其它射线化学发展，并进而推动了微波化学和声化学的发展。

　　其二，以美国航天太空总署（NASA）科学家为代表的一批科学家在Miller实验的基础上掀起了一波又一波太空生命的探索热潮。NASA不遗余力对火星发射了一个又一个探测器，并已在火星上找到了水存在的证据；欧盟科学家则对慧星，陨石等天体物质进行了深入探测，并发现氨基酸在以上各天体中存在的证据；而法国等国则对木卫六(Titan)专门发射了探测器并发现了甲烷，HCN等150余种分子，对生命起源研究具有极大的推进作用。这种对太空生命的探索热潮背后，一个又一个激动人心的改造月球，改造火星的计划不断出台。封闭的生命圈研究也方兴未艾。人们正为人类有朝一日走出地球，移民宇宙做着各种各样的准备，也为争夺宇宙资源埋下伏笔。

　　其三，以Orgel为表的一批科学家对核酸的模板聚合反应进行了深入研究，发现在没有酶存在的条件下，核酸单链可制造其互补链形成双链，并进而复制自己。另一批科学家则发现RNA不仅是遗传物质，而且它具有催化功能。由此提出了细胞起源之前的“RAN世界”理论。以上两者结合在一起，科学家们又发展起来了一种试管内进化技术—分子进化工程。现在分子进化工程的结果已经能够回答诸如以D-核糖组成的核酸只选择性把L-氨基酸联接上tRNA这样的困难问题。与此同时，在新药创造，新功能基因的发现和新物种的开发方面，分子进化工程的发展已显示了巨大的应用潜力。

　　其四，以Schopf为代表的科学家已发现距今最早的生命化石（38亿年前）。对地球上生命的年龄进行了初步定义。由此而发展起一整套考古学与地质学研究的新方法，对地球演化，矿物形成理论都具有贡献。其中一项拉曼成像技术，还可以进一步应用于医学诊断之中。

　　其五，在多肽与核酸的形成机理和其相互关系上，国际上已有一大批科学家做出过杰出贡献。最重要的是先有蛋白质还是先有核酸一直成为生命起源研究中的热门争论课题。对其深入的研究已发现了多肽形成的机制，核酸形成的机制，多肽与核酸形成的能量物质(或推动力)来源等。我国以清华大学赵玉芬院士为代表，提出了磷酰氨基酸为基础的多肽与核酸共同进化的模型，受到世界学术界的注目。在进行磷酰化氨基酸的成肽机理的研究中，已经发展了独有的多肽合成方法，并已应用于二肽药物的工业生产之中。

　　生命起源研究内容十分广泛，以上方面的进展只是沧海一粟。其它诸如非天然氨基酸在生命体系中的表达，非天然核酸的形成及在医药和物种创制中的应用；手性起源及其在不对称合成中的应用；极端条件下的生命现象及其在发酵与生物制药工业中的应用等领域不胜枚举。总之，生命起源与进化的研究是当今科学研究的制高点之一，也是同时具有巨大应用前景的交叉学科。(成昌梅夏叶)