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2020-08-01生命的演化不同於生命的起源
608 期
Author 作者
許家偉／畢業於輔大生物系和陽明微免所博士，曾任職UCLA醫學院微免分子遺傳所和USC藥學院分子藥理所。
很多人誤以為演化論可以解釋生命的起源，但其實生命之源並不是演化論所關注的議題。
形成生命的磚塊和過程
生命的「起源」與「演化」其實是兩回事。前者是唯獨的單一次事件，正如古生物學家福提（Richard Fortey）所說：「從無生命物質變成生物的必要火花就只出現過那麼唯一的一次。」但後者卻是在最初、最原始的生命出現之後所發生的連續改變。
形成生命的三種磚塊
在地球上，構成生命的基本有機物質有三類：碳水化合物、蛋白質與核酸（右上圖）。組成三種有機物質的單醣、胺基酸和核苷酸被視為生命的磚塊（building blocks），這些都是在生命出現之前就要存在的前生命分子（prebiotic molecules）。此外，由碳、氫和氧原子組合而成，包含具排水性的脂肪則可作為生命系統跟環境的分界。
生命的形成過程必須要經歷四個步驟：累積起如磷、氮等化學元素合成的小型有機分子，此為前生命有機合成（prebiotic organic synthesis）時期；接著由小分子堆砌出大分子如蛋白質和核酸；後續蛋白質、核酸和脂肪聚合成為團聚體（coacervates）、微球（microspheres） 或小滴（droplets），達到跟外界隔離的效果，等同原始細胞（protocells）的形成；最後是展現出複製的能力，即遺傳，視為先驅生物（pioneer organism）或稱原始生物（primitive organism）。
而上述形成生命的過程必然要有能量，除了源自太陽輻射到地球的光和熱之外，也可以從電子活動所造就的電化學梯度（electrochemical gradient）中獲得。
生命最開始的樣子
從無生命到生命的分水嶺是形成生命歷程的最後步驟，即誕生有自我複製能力的分子──複製者（replicator）。
複製者本身呈現三項特質：生命期（longevity），即複製者能夠存活多久；生產力（fecundity），即複製者能夠複製多少次；忠實度（fidelity），即複製者在自我複製時的成功率，而這才是能否出現演化的關鍵。最原始的生命盧卡出現後的生命演化複製不能百分之百完美，要偶然出一點點差錯，卻又不可以大錯特錯，因為複製時的適度錯誤有可能會在繼代上呈現出改良的效應，稱為變異（variation），除了是自然選擇（natural selection）的材料，亦是生命演化的基礎。只要複製者一登場，自然選擇的自動和非蓄意的篩選就會啟動，新一代的複製者只要在某些地方青出於藍就會被篩選出來，脫穎而出，在經年累月的繁衍後呈現複雜的生命形態。……【更多內容請閱讀科學月刊第608期】