生命诞生于35亿年前,他是宇宙演化的奇迹,但迄今为止,几乎所有的科学家、思想家、宗教人士等等几乎都没有对这这一问题给予合理的解释。他们或者把生命的诞生仅仅归功于物质外在演化的结果,或者如宗教人士把生命归之于超自然神秘力量的创造,或者干脆存而不论。总之,并没有得出令人信服的结论。当然,造成这种现象的原因可能由于当时科学技术和认识水平的限制,使他无法分析到这一更加深层次的内因。而今,人类社会已经进入到21世纪的信息时代,历史已赐予我们更高水平的认识工具,我们可以很好地运用当代信息理论来解释导致生物进化的根本性动因。如下内容将站在宇宙演化的角度上,用主体程序的内化结合宇宙物质的外在演化等两方面动因,将完善性地揭示生命的诞生过程。
一 原初物质的被动反应性是生命产生的潜在力量
一百四十亿年前,宇宙因大爆炸而诞生。宇宙最初的物质是彼此独立的基本粒子,而后,随着宇宙温度的降低,这些基本粒子开始相互聚合而形成氢、氦等简单原子,并在此基础上聚合形成越来越大的团聚体——星云、恒星、恒星系统。这样,彼此独立的基本粒子及其聚合而形成团聚体共同构成了宇宙最原始的原初物质。这种以氢、氦等简单实在原子及其聚合而形成的恒星及恒星系统构成了原初物质的第一阶段。原初物质在此阶段的信息是单向化的,它缺少自组织结构,因此,它只能被动地承接其它信息的作用而呈现被动反应性,并因这种作用而被动地调整自己的信息组合方式和结构。原初物质的这种被动反应性并非仅仅造成死寂的世界,它也赋予了物质世界一种活力,使物质世界产生各种各样的相互作用,物质世界因此而呈现千变万化的多向性状态,这是物质世界不断走向复杂化高级化的一种潜在因素,宇宙因此而获得了不断演化的动力并因此而最终生成生命。因此,原初物质的被动反应性是生命产生的潜在力量。
由于物质的反应性,原初物质的这种被动状态必将被宇宙的演化方向所突破。随着宇宙温度的进一步降低,氢、氦等简单原初物质开始进一步结合为更大质量的新物质——分子。分子的诞生是个里程碑,因为这意味着宏观物质世界的真正开始,宇宙从此有了丰富多彩的意义,原初物质因此而发展到了第二阶段。
分子的信息不是单在的,它是在单在的信息聚合而成的实体的基础上形成的,因此,它是个复杂的初在物质。这种初在物质虽然复杂,但是却相对不稳定,它很容易改变自己的结合方式,高温下容易分解,常温下又会可能与其它物质化合,这就是无机物的特点。但是,正是因为无机物的这种容易化合的特点,他们才有可能更多地聚合在一起,并最终会通过万有引力而形成更大的在体——行星。行星是原初物质中的最大聚合体,它的形成为无机物的相互作用和化合提供了广阔的平台,在此种复杂的信息集合体中,物质的错综交杂必然会演化出更加复杂的在体。此时,物质开始有了更加复杂的结构,物质之间的反应方式也开始向复杂化多样化发展,宇宙开始被赋予更多的灵活性并因此而加速而其演化速度。这种演化的结果会使物质结构进一步复杂化,而最终演化为具有自组织结构的物体,该物体会因信息的组成复杂而具有相对的稳定性和适调性。于是,初在物质发展到了更加高级的阶段——有机体。
二 有机体的适应性孕育着生命的形成
有机体在其组成上必然高于原初物质的简单构成,它应该具有复杂的自组织结构,而复杂的组成意味着该种物质应该是数量众多的化合物即高分子化合物,而在已知的元素中,炭是最具备这一条件的。从化学角度分析,炭原子最外层有4个电子,既不容易失去也不容易得到电子,故相对稳定,但是却有利于每个炭原子与其它原子形成稳定的4个共价键,而且炭原子之间也可以形成共价键,既可以形成单键,还可以形成双键和三键;多外炭原子可以结合长长的炭链,也可以形成炭环,这样就为形成大分子提供了条件。炭族还有硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)等元素,它们原子的最外电子层上也都有4个电子,在这些元素中硅(Si)的分布较广,但是在常温下,硅的化学性质太不活泼,除氟气、氢氟酸和强碱外,硅不跟其他物质起反应;另外,它很难像炭原子一样形成多种价键,故难以形成大分子。基本粒子难以聚合成大原子量物质,故其它原子量较重的炭族元素在自然界中分布相对较少,更难以形成大的分子。这样,得天独厚的条件使炭原子易形成在自己引领下的自组织,而这就是有机化合物。按照从简单到复杂,有机体的形成主要经过两个阶段:有机小分子的形成阶段和有机大分子的形成阶段。
在地球早期,有机小分子是溶于水中的无机物通过吸收地球表面的紫外线、闪电等能量而形成的。有机体的自组织是在炭原子的引领下形成的,这种自组织在自然界中依据炭信息所能接受的信息源状态而聚合成种类繁多的有机大分子。由于炭的结构特点,使其具有无限构成性,故它可以与外在原子有机聚合成结构越来越复杂的大分子,这种大分子是在炭原子信息与周围信息源的不断交互过程中实现的,这个交互过程所不断形成的大分子应该具有越来越维护自组织的特点来,也就是说,它所不断形成的有机大分子就会越来越不易分解,这样,不断形成的有机物在其对外作用方式上不仅已超越了初在物质的反应性,且已经随着有机物的越来越复杂而呈现出越来越明显的适应性。
适应性是大自然进化的极其光辉的一环,分子及高于分子的物质会通过适应性而能随着环境的改变不断调整自己的结构和成份,而这种调整是有机的,调整后的物质存在应该更具备活力和稳定性。原初物质也是能够随着环境而改变自己,但是它的这种改变往往意味只进行着简单的分解和重组。而适应已经不是物质自身的本性,它应该是复杂物质所形成的类似于电脑指令程序的简单类程序,这种类程序尽管还不能像真正的程序一样具有指令功能,但是它会引领着有机物演化成更加高级的有机大分子并导致生命的主体程序最终诞生。类程序是物质内化的萌芽,也是宇宙精神的萌芽,这是宇宙演化关键所在,萌芽的内化意味着生命体的即将诞生。蛋白质、核苷酸等物质就是扮演着这种关键角色。
三 主体程序的出现引领着生命的诞生
在形成生命大分子的过程中,核酸及蛋白质的合成具有特别重要的意义。蛋白质的合成需核酸的信息(指令),核酸的合成又需要蛋白质(酶)催化,这一过程是在原始地球的条件下形成的。
蛋白质是由不同氨基酸按一定顺序通过肽键连接而成的肽构成的。氨基酸序列就是蛋白质的一级结构,它决定着蛋白质的空间结构和生物功能。蛋白质是一类含氮的生物高分子,分子量大,结构复杂。例如,血红蛋白的分子式是C3032H4816O812N780S8Fe4。蛋白质的结构如此复杂,正是说明了蛋白质的形成应该是处于类程序的引领下通过逐渐演化形成的,如若不是如此,仅仅靠分子偶然相遇和苛刻的物理条件是不可能做到的,因为这种机遇几乎等于0。不过,通过自组织所形成的蛋白质虽具有蛋白质的组成成分,但是在缺少核酸的情况下,它是无法做到自我复制的,因此,该种蛋白质还不具备生物体内蛋白质的许多功能,我们可称之为类蛋白质,但是这种类蛋白质的自组织程序功能已经非常接近程序的指令了,它离程序的形成仅一步之遥了。当类蛋白质的类程序已接近于指令程序时,它并不满足于现状,它会通过多种途径使自己质跃为程序指令。这样,在机遇的光顾下,类蛋白质的类程序终于遇到了一种特殊的物质——核苷酸。核苷酸链是由核苷和磷酸组成的,在氨基酸组合而成的肽链所形成的力场的作用下,脱氧核苷酸中的四种碱基核苷酸——腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)会组装出长长的核苷酸链,由于这种核苷酸链是在类程序的引领下形成的,因此,核苷酸链中的碱基配对就有可能标识蛋白质中的相应信息,这种信息的准确性会随着时间的推移以及核苷酸链与蛋白质链中的信息的交互作用而逐步增强,最终使核苷酸链成为类蛋白质链的标识码(见上图),此时,这样,发生于类蛋白质和核苷酸上类程序,就发生了本质性的变化,类蛋白质自组织中的类程序就质跃为核苷酸链上的程序指令。此时,蛋白质和核酸已经通过程序化的对应关系形成了一种逐渐稳定的互补绑定关系,真正生命意义的蛋白质和核酸就产生了。
RNA指令蛋白质合成过程的建立是在进化早期形成的。氨基酸或核苷酸在开始聚合时,其顺序完全是随机的,但一旦形成了第一个聚合物(核酸尤其如此),这个聚合物即可影响其它聚合物的生成。核酸本身互补的化学特性(物质本身的性质)将起很大作用。例如,如果首先聚合成一条核酸链为A-A-A……,这条链将作为模板影响以后核酸链的合成,即U-U-U……将比其它核苷酸链更易生成。在原始海洋中核酸的合成虽无生物催化剂,但无机催化剂是存在的,因此核酸的聚合与复制在原始海洋中是具备条件的。在最初形成的多核苷酸自我复制过程中可能会出现错误,通过多次复制及错误,可能生成与最初样板完全不同的多核苷酸链。这些多核苷酸(RNA)由于其核苷酸顺序不同, 分子内的碱基互补所生成的立体结构也不相同,立体结构不同将导致各种RNA 复制的难易程度和稳定程度不同,在实验室中已看到在某一条件下那些易于复制并且稳定的RNA将成为优势的种类。多肽也是在氨基酸随机的结合中形成的,RNA如遇到适于本身复制的蛋白质(酶),则此种RNA将是“强者”。因此,RNA的种类将受到自然选择的作用。在自然选择过程中,通过竞争占优势的种类复制速度快、复制准确,且产品稳定。根据外界的条件,某些RNA将在其所携带的信息及功能上占优势。另外,氨基酸随机聚合而成的某些多肽也具有催化作用,而某种蛋白质也可能催化某种RNA的复制,如果某种RNA能指令合成可催化自身复制的蛋白质,这种RNA在自然选择中将是强者。
蛋白质和核酸产生后,它们也业已形成了维持其存在的一致倾向性,这种维持其存在的一致倾向性使其呈现了一种不同于自然物质的生存性即生命主体性,作为蛋白质和核酸的统一体也因被赋予了一种超然的自主性而呈现生命状态,生命体因此而诞生。这样,通过物质的反应性和适应性两个阶段,大自然终于进化成具有程序指令的主体程序及其自主组织了,主体和作为主体性存在的生命同时得以诞生。主体性表现为程序指令性,主体的实质就是指令生命体进行自主自动运作的程序即主体程序。主体程序就是基于生命机体的形成过程而自然形成通过特定语言编码的的指令排序,是通过环境的激发而自动运行的指令程序。主体程序以生命体为载体,但本身具备非物质性,这使我们由此而找到了精神产生的现实根源和实质:主体程序运作过程对外彰显为精神性,精神的实质也就是主体程序。这样,主体、主体程序、生命体、精神具有实质上的一致性,他们均是宇宙长期演化到蛋白质和核酸阶段后,由量变而最终质跃的必然结果。
主体程序作为一种非物质运行方式是不能独立存在的,他必须借助于承载自己的载体——生命体才能彰显,而生命体也因主体程序才呈现生命性。生命体显然已经明显区别于原初的、物质存在,因为他拥有了主体。这种主体性主要体现在三个方面:1、功能性,构筑了自动获取能量的功能体系;2、生存性,主体具有维持自己生存的本能,会通过适应环境自行进行有利于自己的调节,这主要表现在对外界的适用性调节上,如刺激调节、安保调节、生长调节、活动调节等;3、繁衍性,主体能通过基因遗传的方式复制自己的程序片段以体现主体我的延伸。主体的上述三个方面通过其程序体现出来的,程序性是主体的实质,没有程序就无法体现主体性,但程序只是主体这之所以为主体的必要条件而不是充分条件,要判断一种程序是否能成为为主体,关键在于其是否具备上述三个特征。主体的上述三个特征就足以说明生命我对自在的完全超越性,作为主体程序的生命体显然是宇宙演化过程中自发地形成的。宇宙演化赋予生命所形成的的程序与目前水平计算机程序具有一定的相似性,它们实质上都是指令程序,但是指令的组成方式和功能具有具有很大差别,生命程序具有主体性,是主体程序;而目前的计算机程序还仅仅是人工设计的被动程序,则还不具备主体性能。生命的指令程序从一开始就是主体的,否则,他无法运行程序,这一点使其大大超过了现阶段的计算机,生命的指令程序仅在运行速度上低于计算机。生命的指令程序之所以是主体的,根源于他的无奈,他只能从自然的演化中形成并在自然的演化中造就自己的主体性。
另外,细胞上述三个功能性特征还应是建立在程序的最优化基础上的,也就是说生物的主体程序总会自动调节,按照适合于自己生存的最优化方向进行内化发展,这是由宇宙的正向演化规律和生物进化的优胜劣汰规律规定的。根据最优化特征,我们就可以解释史前动物形体逐渐变小的原因,从而搞清楚恐龙消失的原因并非是基于偶然的灾变,而是由于大型动物在进化过程中内化质变出一种更加优秀的主体程序,而这种主体程序需要摆脱庞大的身躯才能高效运行。
生命体诞生后,此时的宇宙呈现出勃勃生机,因为宇宙演化而出的生命体被赋予了一种崭新的演化方式——主体程序演化。与单纯物质外在的演化方式不同,主体程序会通过与生命体及环境的互动而自主地进行不断完善性地演化,并引领生命体进行有利于自己生存的外在演化。很显然,主体程序的演化已完全不同于物质外在的演化,而是一种寄寓于生命体内部的非物质的演化方式——内化,正是基于这种内化的引领,生命体才得以不断进行外化(生命体外在物质的演化,即进化)。此时宇宙便开启了内化的先河,生命体因主体程序的内化而逐渐凸显。此后,宇宙就在内化(生命主体程序的内在演化)和外化(生命体的进化)双重作用下,展开了它迄今为止最为绚丽多姿的演化进程。
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