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生命可以自然產生嗎?──拍案叫絕的『好文』,還是胡扯的『亂碼文』?(下)
2022/05/30 22:51
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   (2)RNA最先假說(RNA first hypothesis):認為RNA為原始環境最先產生的物質(註11),之後大分子逐漸進化為最『初始的生命』。目前因為在地球原始狀態胺基酸若要自然的連接,障礙非常大,且缺乏DNA指導的遺傳訊息使得胺基酸相互無法產生適合表現生命的有效(有意義)連接,因此進化論者在1986年由吉爾伯特所主張的RNA最先假說(RNA世界假說),相較於蛋白質最先假說,原先稍佔上風。但之後正如伯恩哈特所指出的三大原因,使得RNA世界假說近年來又有沒落的跡象:

   (1)DNA、RNA與核糖核苷酸本身的分子極不穩定,

   (2)RNA的酵素催化特性只是大分子RNA序列非常少見的特性

   (3)RNA的催化效能十分有限(註11)

上述研究一直未能有關鍵性的突破,使得原先較為式微的『蛋白質最先假說』的學者近幾年又提出新的假說與之抗衡。

總而言之,在化學進化的過程中這兩派的假說都有極嚴重的盲點,彼此也有激烈的爭論,陷入邏輯上孰先孰後的『雞與蛋的循環』,因此使得生物的化學進化(自然發生說)目前仍無法有較為一致的結論。那麼既然缺乏合理的生命起源假設,化學進化產生生命的真實性令人質疑,為何要把如此未確定的『演化猜測』寫入課本教科書之中呢?

『磚塊自己可以變成房屋?』——自然發生說違反『邏輯合理性』

科學之所以稱作科學,是因為其『合乎邏輯』。科學的探究過程自『觀察』→『提出問題』→『形成假說』→『進行實驗』→產生推論,這些探究過程完全建立在『邏輯的合理性』。而進化論的化學進化則產生『雞生蛋,蛋生雞』的謎團,追溯至最源頭則陷入必須相信『無中生有』,小分子可以自行藉著大自然的閃電、火山爆發、電磁輻射等『破壞性』力量,組建為『生命的精細結構』的邏輯矛盾。而在『智慧設計論』中的智慧設計者的『建構邏輯』則較不會有問題。這正是聖經羅馬書的邏輯論證思維:

『自從創造世界以來,神那看不見永遠的大能,和神性的特徵,是人所洞見的,乃是藉著受造之物,給人曉得的,叫人無法推諉;』(17)

聖經的邏輯推理是:因為智慧設計者(生命設計師與工程師)的存在,祂可能在某個時間點創造了『雞與蛋』,之後產生了雞的代代相傳的生命延續,邏輯上則是合理的。而且一隻雞擁有眾多構造精密的器官,一顆雞蛋(一個細胞)的細胞分化為眾多器官(血管、神經、肌肉…)的機制亦極其奧秘複雜,這豈不如同鐘錶是複雜精細的結構一般?如此推論『雞與蛋』是經過智慧設計產生的,邏輯上自然並無矛盾之處。難道『磚塊可以自己變成房屋』?猴子在電腦鍵盤上『胡亂敲擊』,可以打出『莎士比亞全集』嗎?如此進化論『自然發生生命』的『邏輯合理性』難道有比智慧設計論高嗎?

生命的精巧結構必有設計者—智慧設計論是108課綱高一生物翰林版的『部分內容』

『邏輯合理性』正是智慧設計論的強項與特色。在110學年度的翰林版高一生物(全一冊)於課文中明確介紹了智慧設計論(創造論)的邏輯論證解釋:

『在創造論者的論證手段中,複雜的生物或構造是重要證據,如眼睛,因為「如同具複雜構造的鐘錶不可能是自然發生,一定是工匠為了計時所製造出來;同樣地,生物體構造這麼複雜而優美,必然有一個大智慧者,為了某個目的而將它創造出來。」此論證十分具有說服力,因此創造論者的上帝設計觀是19世紀之前生物學的典範理論。』(註18)

翰林版課本繼續以『腦力激盪』呈現『智慧設計論』的邏輯論證概念思考:

腦力激盪 

『1802年,英國神學家培里(William Paley, 1743~1805)出版了自然神學一書,此書有個著名的開頭「我被路上石頭絆了一跤,有人問:怎麼會有個石頭在那?我會回答:『它一直都在那』。即使我知道它不是,這個答案也不容易被推翻。

但是,我在荒野中看到「一座鐘」,要是有人問我那個鐘怎麼會在那?這時我就不能再回答:『它一直以來都在那』。這個鐘呈現的精確和複雜設計,會迫使我們做出結論:『這個鐘必然有個製造者,在某時某地必有一個匠人,為了某個目的,把它做了出來,(筆者註:而之後被棄置在那裏)。製造者知道怎麼製造,也設計了他的用途。』」

創造論相信「複雜的生物或構造,必然有個大智慧者,為了某個目的而將它創造出來」;針對複雜構造的起源,你能提出不同的意見嗎?』(註18)

智慧設計論者居為業提出災變說,解釋古今生物為何有巨大的差異

關於化石所呈現的古代生物與現代生物的巨大差異,法國的智慧設計論者居為業(Georges Cuvier, 1769~1832)提出了『地球歷史曾發生巨大災變』,因此『生物被創造不只一次』的概念,來解釋化石中的古生物(包含恐龍、三葉蟲等)與現代生物為何相異的現象:

『法國的居維業在 1821年提出災變說,認為地球歷史上曾發生多次巨大的災變事件,例如:海洋乾涸變成陸地、陸地隆起成為山脈、火山爆發、洪水泛濫及氣候劇變等。每一次災變事件過後,原來的生物都會被毀滅,滅絕的生物沉澱在地層中變成化石被保留下來,新的生物繼而又被創造出來,地球重新恢復生機。如此循環往復,就構成現今各個地層的化石分布情況。』(註18)

呼吸作用的複雜酵素系統與代謝流程—自然發生說難以解釋如何演化

若從大家所熟知的細胞呼吸作用說起,許多人都熟悉細胞呼吸作用就是:細胞能將葡萄糖(Glucose)氧化成為二氧化碳(CO2)與水(H2O),並產生能量的過程:

            【場所:(1)細胞質 (2)粒線體】

葡萄糖+O2————→CO2+H2O+能量

這個細胞代謝過程包含了兩個主要的步驟:

(1)在細胞質的『糖解作用』主要是將葡萄糖轉變為丙酮酸

(2)在粒線體的『氧化反應』主要是將丙酮酸轉變為二氧化碳

   然而在『糖解作用』這個步驟就需要至少連續10個連鎖反應的酵素,形成一系列複雜的『代謝路徑』,最終方能使葡萄糖經過一連串的轉變產生丙酮酸。

反應還沒完喔!在糖解作用之後,還需要進行的一系列的『氧化反應』包含:(1)乙醯輔酶A的形成(於粒線體基質)(2)克氏循環 (Kreb’scycle於粒線體基質)(3)電子傳遞鏈(位於於粒線體內膜):藉電子在粒線體內膜上的蛋白質電子載體間的流動,使ADP進行氧化磷酸化而形成大量ATP這其中牽涉到的連續代謝路徑的酵素或蛋白質複合體至少須14個,這使得整個『細胞呼吸作用』總共需要連續架構至少24『連續運轉』的酵素或蛋白質複合體做為媒介才能完成葡萄糖的代謝而釋放能量!

換句話說,這簡單【葡萄糖+O2——→CO2+H2O+能量】的公式的背後,隱藏的竟然是細胞內的這些連續且精密的24多個代謝過程!這24個生物化學的連續步驟是細胞內極其複雜的酵素『分子機器』的零件以極精密之方式組合起來,形成複雜精巧的代謝過程!而遺傳變異是出自『偶發』與『機遇』的作用,豈能有『彼此合作』這樣的行為?這些豈是機遇作用『磚塊自己變成房屋』的化學進化過程能夠自行產生的?這些倘若不是經由智慧的設計者,難道酵素或蛋白質複合體自己可以井然有序地前後排列且產生對整個細胞合適的效能?這的確是極其難以想像的事!更何況呼吸作用只是細胞生命現象的『極小的一部分』呢!

原化學進化論倡導者—迪恩.凱尼恩竟然放棄化學進化論,轉而支持智慧設計論

   著名的米勒教授在1953年進行了他的米勒-尤里實驗(Miller-Urey experiment)——『電擊與輻射產生胺基酸』的實驗產生有機小分子四十多年之後,再也沒有進一步合成生命的突破性進展。他告訴了科學美國人雜誌說:「生命起源的奧秘,原來比我和其他大部分人所估計的更難解開。」(註21)而一些其他主張化學進化論的科學家的想法也開始有同樣的轉變。例如早在1969年,舊金山洛杉磯大學生物學名譽教授迪安·凱尼恩(Dean H. Kenyon)原本是化學進化論的先驅之一,他也是史丹福大學的生物物理學博士。他跟另一位學者合著了『生化學預定論(Biochemical Predestination)』,原本他持相信化學進化論的立場,倡導生命的蛋白質可能是藉著化學分子『原初預定的特性』可以自行將生命產生出來。然而在這本書寫作才5年,凱尼恩就悄悄地懷疑起自己的理論。他自述懷疑的起初是一位學生問了他一個關鍵性的問題:

『在一般正常的細胞中,生命的訊息是這樣傳遞:DNA遺傳指令→傳遞給RNA→胺基酸正確合成蛋白質。然而在早期遠古的環境沒有正確遺傳訊息(註:缺乏DNA或RNA)的導引下,胺基酸分子如何自行精確地串連合成有意義且功能的蛋白質呢?

這個問題是凱尼恩無法解釋的(註22)。之後約在1976年時凱尼恩在美國加州從事NASA-AMES研究中心的生命起源的實驗與研究後開始轉變想法,極度懷疑化學進化論並轉而相信智慧設計論,他改口指出:

  『在原始海洋中,很難想像在一個極其微小的容積中,怎樣能聚集幾百種不同的成分,這些成分都是構成生命自我複製所必須的。對於沒有已經存在遺傳物質(註:DNA或RNA)的幫助,胺基酸能夠自我排列成生物學上有意義的序列,我深表懷疑。在1970年代末,我的懷疑已經超過了理性可以接受的限度。』

『當我的研究工作越來越深入的時候,包括在NASA-AMES研究中心的那段時間,我越來越清楚地知道化學進化論的諸多困難。進一步的實驗證明胺基酸沒有能力自我組合成任何生物學上有意義的序列。』

..

  凱尼恩又進一步談到了『基因訊息』的之於『蛋白質合成』的絕對必須:

『當我綜合分析了批評者其他的可能性,以及整個研究領域的工作者都忽略了《基因訊息》的起源而出現大量問題的時候,我不得不反思我在生命起源上的立場是不是正確。…如果一個人能了解遺傳訊息就是生命機制的密碼訊息的起源,那麼你在理性上所得到的滿足,一定會遠遠地超過那些化學進化的理論。』

『即使一個最簡單的細胞要用化學進化來產生,也是完全不可能的。所以生命是《智慧設計》的觀念,對我很有吸引力,並且它和很多分子生物學上的發現都能夠相吻合。』

凱尼恩又提到了『伴護蛋白』分子機器的『蛋白質摺疊』功能尤其讓他感到不可思議!

細胞中的『折疊蛋白質』的精巧的分子機器『伴護蛋白』運作機制

當核糖體精確組合20種胺基酸成為一條初具雛形的多肽鏈(初級結構)後,此時此多肽鏈將被送進一種稱為伴護蛋白(chaperonins;chaperon proteins)的細胞微構造中。因為有許多多肽鏈是不能自然的折疊為蛋白質的有功能狀態的,而必須藉著伴護蛋白方能有效率地加以組裝或折疊。大多數蛋白質在逐步形成穩定形狀的途中,可能會經歷幾個中間狀態,由二級結構(如分子間氫鍵)三級結構(如疏水性作用力、雙硫鍵結)甚至發展為四級結構(如血紅素的次單元間的疏水性作用力)逐漸產生不同形式的立體構型。而伴護蛋白則是協助多肽鏈正確摺疊為蛋白質的結構。伴護蛋白是由兩種蛋白質組成的筒狀結構部分與蓋子部分:多肽鏈摺疊需要使疏水性環境,使疏水性胺基酸在內部構成蛋白質的核心,而伴護蛋白的內部空間剛好可以提供此一環境。而伴護蛋白參與至少超過一半的哺乳動物之蛋白質的折疊。(註:23、24)然而試問:如伴護蛋白這樣精巧的分子機器可能在原始的海洋中,由胺基酸以機遇方式自行組裝形成嗎?

凱尼恩談到了『伴護蛋白體』對於多肽鏈如何摺疊為蛋白質(須架構第二級、第三級甚至第四級蛋白質結構)的精巧建構功能時,他說到:

『這真是不可思議啊!在這樣微小的結構當中有這樣精密協調的機器裝置在運作,這明顯是具有智慧的設計和製造的特徵,我們已經掌握了這個複雜分子世界的某些基因表達細節,正是這些分子遺傳學的新發現,提供了強而有力的證據,這證明地球上的生命是由設計而來的!』(註22)

在『生命起源之謎:重新評估當前理論』這本書中凱尼恩所撰寫的前言之中,他談到:

..『目前所有用化學解釋生命起源的理論,都犯了根本上的錯誤。…物質可以自行與能量組織形成生物系統,這件事根本是難以置信的。(註24)』

最終在1976年凱尼恩由原本支持『化學進化論』轉向支持『智慧設計論』,並持續成為智慧設計論的積極倡導者,引起美國生物學界不小的震撼!

生命如何起源?物種起源這本書語焉不詳

史提芬.梅爾(Stephen C. Meyer)是英國劍橋大學是科學史科學哲學博士,他也是美國惠特沃斯大學副教授,並曾獲聘終身教職。梅爾提到:

『生物學在生物的演化上有兩大課題:

1.有像翅膀和眼睛這樣新結構的生物體是怎樣從已經存在的生物體中產生的?

2.地球上最初的生命是如何起源的?

現在我們當然知道達爾文把他一生中大部分的時間都花在第一個問題上。…達爾文試圖解釋生命樹(註:生物演化的種系發生樹)的樹枝是怎樣起源的,他試圖表明自然選擇是如何改造已有的生物,創造出了今天佈滿世界,種類繁多的動植物。但是到了最初生命起源的根基(最早最初始的活細胞),達爾文卻語焉不詳了。事實上,他甚至沒能在物種起源這本書中論及生命怎樣能從無生命物質中產生的問題。』(註22)

也就是說,達爾文本人對於『生命如何起源』這個生物演化的第一個問題上,一直沒有清楚的說明。在物種起源這本書,更是幾乎完全沒有提到。他只在他與友人約瑟夫.胡克的一封信件中簡略地提到他的想法:

『關於最早活的生物的產生,假設…喔!好大的一個假設!我們可以想像在某個溫暖的小池塘哩,有各種的磷酸鹽、氨氣、光、熱和電流,然後經過化學反應,生成了一個蛋白分子,並且預備發生更加複雜的變化。雖然這樣的物質在今天會立刻被吞吃掉,但是在生物形成前的情況可能並非如此。』(註22)

達爾文終其一生對這樣生命起源的思維並未進一步加以詳述,因為他其實並不了解蛋白質的複雜構造是需要精確的『遺傳訊息』預先的提供才得以製造的。達爾文生平的年代(1809~1882年)當時對於蛋白質的特性亦知之甚少,因此他才會以為蛋白質是在原始無生命體預先存在的情況下,可以輕易地由胺基酸透過各種作用自行合成。

事實上蛋白質的複雜結構(有初級、二級、三級與四級結構)是由之後的德國化學家費許(Emil Fischer)在1899至1908年的研究才逐漸地被了解(註26)而這時候達爾文早就已經逝世了。現今我們知道人體生命要維繫的一種重要的酵素——ATP合成酶(ATPase)其製造就牽涉到13個人體基因的共同合作,這些基因分別製造ATP合成酶不同的亞單元的肽鏈(註27)達爾文絕對不會知道:ATP酶本身就是細胞膜上的一個製造能量分子ATP的精巧的『分子機器』。如果這些基因是因著DNA突變形成的,那麼這些隨機產生的諸多突變怎能『自行相互合作』形成機器的配件呢?

無生命的狀態要『自行產生』一個蛋白質當然極其不容易,要把一大堆有功能的蛋白質次單元(subunits)自行組合成一個有功能的酵素更不容易,進而要再自行生成一個單細胞,在形成有組織,器官,器官系統的多細胞動植物,無益更是難上加難!但是透過智慧設計者有智慧的設計,提供生命運作精確的遺傳訊息(這是真正拍案叫絕的『好文』),一個生命體如何整體協調,展現其精巧的生命現象才會有較為合理的解釋,你說是嗎?

§參考資料與圖片

11. Harord S. Bernhardt, The RNA world hypothesis: the worst theory of the early evolution of life (except for all the others), Catalysis is a relatively rare property of long RNA sequences only, Biology Direct, 13 July 2012,

  17.恢復版聖經羅馬書一章20節,台灣福音書房

  18.普通型高級中等學校108課綱高一必修生物(全一冊);編輯召集人:趙大衛,翰林出版社,p.125~126

  19.Neil A. Campbell,  Jane B. Reece合著,Campbell生物學,第8版,p.163~164,總審校:鍾楊聰,偉明圖書及台灣培生教育合作出版

  20.Neil A. Campbell,  Jane B. Reece合著,Campbell生物學,第8版,p.192~193,總審校:鍾楊聰,偉明圖書及台灣培生教育合作出版

  21.參看Biochemical Predestination,Prof. Dean H. Kenyon,英文版

  22.Youtube影集:人類非進化而來(中文關鍵字),迪安·凱尼恩(Dean H. Kenyon)的當面訪談

  23.Robert K. Murray, Daryl K. Granner, Victor W. Rodwell, 最新Harper’s生物化學(第27版),p.37, 譯者:吳德培,執行編輯:金明芬,合記出版社。

  24.Neil A. Campbell,  Jane B. Reece合著,Campbell生物學,第8版,p.93~97(含附圖引用),總審校:鍾楊聰,偉明圖書及台灣培生教育合作出版

  25.參看The Mystery of Life’s Origin: Reassessing Current Theories, The Mystery of Life’s Origin: Reassessing Current Theories 1984年1月, Charles B. ThaxtonWalter L.Bradley, Roger L. Olsen  由Dean H. Kenyon書寫的前言

  26.維基百科:赫爾曼.埃米爾.費歇爾(德國化學家):研究工作/醣類和蛋白質研究

  27.維基百科:三磷酸腺苷合酶:結構與功能

 

 

 

 

 

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