圣经科学之旅03 | 氨基酸与蛋白质

“让我们先从最基础的开始，众所皆知，生命是由细胞构成的，如果没有细胞就不会有生命。细胞内部是蛋白质——一种极为特殊、为生命必不可少的化学物质。没有蛋白质就没有生命，蛋白质是由长链的氨基酸合成的，如果没有氨基酸就没有生命，构成蛋白质的二十种氨基酸被称为筑造生命的砖块。

“在学校，我们所学的是，氨基酸是在原始的海洋中偶然形成的，我们看到一个米勒U形管的实验装置图。

“米勒假设地球早期有由氨、甲烷和氢构成的大气层，他将水蒸气和这些气体混合并将混合后的气体反复通过一个火花放电的装置。

“结果发生了不同的反应，然后他将那些有机混合体隔离，以免它们被进一步的反应所破坏。结果他得出了很少量的两种生物氨基酸和一些其他的化学物质，他接下来的实验也产生了一些其他种类的氨基酸。这就成为了一个说明氨基酸可以在地球早期自发形成的证据，我们能经常在我们的教科书中看到这种说法。

“这个实验或者类似的实验有什么问题吗？除了问题，没有其他的。

“1.用于这个装置中的化学反应物有问题。米勒先谨慎地从器皿中革除了游离氧，因为他知道游离氧会很快和任意一种有可能形成的氨基酸反应并将其破坏。几十年来，科学家承认在地球的大气中一直都存在着游离氧，这是由最底层沉积岩的特性所得出的。[i] 一本二十一世纪的中国高中生物课本却忽视这一观点，并肯定地阐述道：‘在地球形成的初期，原始大气中不含游离氧……’。[ii] 然而即便在今天，很多其他的中国课本也出现类似的错误。

"2、能量的来源有问题。米勒的能源是微小温柔的火花放电，连续几天或几个星期重复地在同一位置放电，而这个所象征的应该是实际中的闪电。事实上，闪电的热量非常高，只可能破坏而不能产生氨基酸。即使我们相信氨基酸可能产生于大气中更为温和的电击力量，米勒他那连续在同一特定位置的火花放电所给出的能量可能要比海洋中一个固定点经过四百万年所得到的能量还要多。[iii] 这个和第三个问题有关。

“3.在实际的条件下，这些氨基酸很快就会被破坏。氨基酸是不稳定的化学物质，假设它们真的产生于我们所模拟的‘原始地球’，那它们和阳光、热量或其他化学物质的反应都会很快将自身破坏掉。米勒为了避免这一现象，在装置中加了一个东西，这个东西可以在氨基酸被继续的反应破坏前就将他们隔离出来。[iv] 可是在现实世界中，单单阳光对氨基酸的破坏速度就大于氨基酸可能形成的速度了。这是连化学家也知道的事实，但他们也不愿意在课本中提起！

“4.那些产生的氨基酸(除了氨基乙酸)也绝对不可能是生命体的基础。氨基酸有两种形态，分别被称为左旋氨基酸和右旋氨基酸。米勒的实验和其他类似的实验都会产生几乎同等的两种氨基酸，但是生命体仅仅使用左旋氨基酸。[v] 所有的蛋白质都是左旋的右旋的氨基酸，哪怕是一个，若被放到蛋白质中也会阻碍其合成和功能。[1] 在大自然中是没有什么方式可以只产生左旋的氨基酸，只有生命体才有这个能力。而它们可以只产生左旋氨基酸，也是要依照于先前存在的那些复杂的、绝对左旋的氨基酸。

“最后我们得出的结论就是，这个实验是科学家要在实验室里得出少量左、右旋氨基酸混合物的一个粗糙且人为的方式。和大自然中可能产生的现象毫无关系，根本无法作为大自然的模拟。”

小王困惑了。“那么这个为什么那么重要？为什么会一直出现在这么多的课本中？”

何教授点了点头，十分理解地说:“是的，为什么？因为这是进化论解释生命的起源是一种偶然性的唯一希望。有一个进化论者甚至公开用宗教语言来描述米勒的实验，他把这实验称作进化性生命起源研究者所倚靠的‘信心之磐石’。他们的确需要信心，只是这是不具科学性和理性的信心。”

小王并没有被说服。“我承认他们的确没有很好地解释这些化学物质的来源，但是这也未能说服我生命不会是源自于偶然现象。”

“你说得好。当我开始对组成生命的第二基本砖块，就是蛋白质起源的问题进行思考，我才被真正说服生命不是源于偶然现象。”

[1] 右旋的氨基酸和蛋白质在极为罕见的情况下也会产生。比如说，产生青霉素的霉菌为了自我防卫会生产一种有毒的右旋的氨基酸。它是我们用的抗生素药物青霉素的一种构成物质。：是很好的防卫手段，但是一旦在你的细胞中失控就会带来致命的后果！

[i] Remine, Walter J. The Biotic Message: Evolution Versus Message Theory.  St. Paul Science, 1993. 72页.

[ii] 全日制普通高级中学教科书(必修)生物第一册，人民教育出版社，2003年6月第一版：73页.

[iii] Thaxton, Charles B., Walter L. Bradley and Roger L. Olsen.  The Mystery of Life's Origin:Reassessing Current Theories.  Philosophical Library Inc. (Lewis and Stanley), 1984.  102页.

[iv] 注释 4, 102‑104页.

[v] Wilder Smith, A. E. The Natural Sciences Know Nothing of Evolution.  Master Books, 1981.  17‑33页.

“从氨基酸到生命还有很长一段距离。氨基酸自己并不具备什么功能，仅仅是组成生命的砖块而已，它的一个重要用途就是合成蛋白质。蛋白质是非常复杂且极为特殊的化学物质，你的头发、皮肤和肌肉都是由不同种类的蛋白质构成。而关系到生命起源的一个关键就是，大部分在细胞内发挥实际功能的微型机器都是具有专门功能的微小蛋白质。这图是最小、最简单的蛋白质之一——核糖核酸酶，这是它缩合前的氨基酸链条，每一个小球都代表一个氨基酸。在生命体中有20多种氨基酸，核糖核酸酶使用了17到20种生物氨基酸，由124个氨基酸字母组成。

“每一个蛋白质都有特定的结构和形状，蛋白质是由氨基酸按照特定顺序排列合成的链条缩合而成的，这些肽链所形成的特殊空间结构和相应的功能对应，而最终形态是由起作用的氨基酸及它们在肽链中的排列顺序所决定。这类似于由字组成的句子，一个句子所要表达的意思，是由所使用的字和字的排列顺序决定。以下面句子为例：

The pin was sharp. 这个别针很锋利。

当我们把其中两个字母的顺序颠倒，句子的意识即其功能也随之改变。

The nip was sharp. 这口咬得很利。

或者我们仅改一个字母，句意也会改变，例如：

The pen was sharp. 这支笔很锋利。

可是大部分的改法都会使句子没有意义，例如

The ain was sharp. (‘ain’在英语没有意义)

The pbn was sharp. (‘pbn’在英语没有意义)

The pid was sharp. (‘pid’在英语没有意义)

The pin cas sharp. (‘cas’在英语没有意义)

…………

蛋白质也是如此，如果改变了一个氨基酸，那么得到的可能是另一个具备不同功能的蛋白质，或者得到的蛋白质是毫无功能的！在多数蛋白质中，有一些氨基酸的置换不会给蛋白质的功能造成太大影响，但总是有一些处于关键位置的氨基酸是只能允许少量改动或完全不允许置换的。在肽链中的有些部位，哪怕一个氨基酸被替换都会破坏整个蛋白质的功能。蛋白质平均是由大约400个特定的氨基酸组成。给进化论最为宽松的条件，假设只要其中四分之一的氨基酸有特定的位置就可以组成一个有功能的蛋白质，那么有没有可能得到这100个在特定位置的氨基酸呢？

“杜安·基什（Duane Gish）持有伯克利加州大学生物化学的博士学位，在美国大学和工业领域从事对生物化学的研究工作十八年。他是这样描述的。

那么，进化论者认为生命是从何起源的呢？这不用说，是偶然发生的！进化论告诉我们，没有谁做过计划，没有什么是设计出来的，没有谁做了研究，而且没有任何智慧在其中起作用，即使能够把庞大数量的化学反应按照精确程序合并起来使生命体产生也是出于偶然！对进化论者来说，持守这样的观点需要极大的信心，但这样的信心毫无根据……

[进化论者]……必须有信心，但是他们相信像生物细胞那样精彩的设计、周全得令人惊讶的结构及其错综复杂的协调关系都由生物自己将它们放在一起，这完全是毫无根据的。这种观点是强加给他们的，因为他们选择了不相信宇宙间伟大的造物主————创造了生命的，正如我们在《》中所读到的。

另外，相信生物自己创造自己不仅是盲目的信心，而且还是不严谨的科学，或者叫伪科学或假科学。我们可以用科学的方法证明，即使在46亿年（这是许多进化论学家认定的地球年龄）的漫长时间里，生物也不可能自己创造自己。……

每一个蛋白质、DNA、RNA分子都庞大而复杂，让我们来看看靠偶然形成一个单个蛋白质分子的概率。蛋白质分子是一条长链，链节叫氨基酸，在蛋白质中有20种不同的氨基酸。而为了产生一种特定的蛋白质，例如生长激素，或帮助血红细胞运送氧的红色血蛋白的血红蛋白，每种蛋白质分子中的氨基酸必须按一个精确的顺序排列。通常一个蛋白质分子中有400个氨基酸，事实上是20种不同类型，也有些超过2000个氨基酸，少数少于100个，但不会少于50个。

为了便于计算，我们暂时把含有400个氨基酸的蛋白质放在一边，而计算只含有100个氨基酸的蛋白质由于偶然形成的可能性。为帮助你理解概率定律，我们先来思考另一个问题：有17个人按顺序站成一列，然后按不同的顺序排一次，再按不同的顺序排，……那共有多少种不同顺序的排列方式？也许1000种？也许一百万种？正确的结果是，这17个人可以有3550亿种不同的排列顺序！答案是由1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7……x 17相乘得到的。如果在这17个人不知情的情况下，在一张纸上按一定顺序写下他们的名字，那么他们就只有3550亿分之一的机会按纸上写的顺序正确列队——而且如果仅仅增加一个人，即总共有18个人，那么他们正确列队的机会是63900亿分之一！

在上面的例子中，我们只是讲了17或18个物体按顺序随机排列的可能性，但在一个蛋白质中，有100个氨基酸，你需要按顺序排列100个物体！这种情况下，即便是只有20种不同种类的氨基酸，那么答案是将1/20自己相乘100次。结果应为10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000, 000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000, 000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000, 000,000,000,000,000分之一！

换句话说，也就是一位数后面跟着130个零分之一，或者干脆说，可能性是零！但是如果由于某种奇迹，这些氨基酸排列起来了，会产生出什么？仅仅一个蛋白质分子！不管怎样，即使按照生命形成的最小机会来看，也必须产生出几百种不同类型的蛋白质，而且每种必须产生出上亿吨，几百种的DNA和RNA分子，每种也必须产生出数亿吨，这样一推算，进化的整个过程中，靠机会产生出生命的可能性，毫无疑问是零！”[i]

小王反对道：“但是，‘不太可能’并不代表‘不具有可能性’，如果有足够的时间，最终就会形成正确的组合。”

“我们常常听到这样的说法。但是一旦我们核实‘给予足够的时间’意味着什么，争论就会很快平息，因为没有所谓的‘足够的时间’。我们注意到杜安·基什教授计算出的几率，‘不具可能性’在统计学上的一般概念就是发生几率为10100之一。一件事发生的可能性等于或小于10100之一时，就可以肯定，无论是在宇宙的哪个角落它都永远不可能发生，这个结论是基于物理学和统计学而做出的。

“我们把这个应用于蛋白质偶然产生的机率。我准备将这个讨论简化一下，但是为了补充忽略的一些细节，我们就会看偶然形成一个仅含有100个氨基酸的极小蛋白质分子，其可能性有多大。一个蛋白质分子的实际平均长度为400个氨基酸，所以随机产生一个中等大小蛋白质的平均可能性实际上比我会算出的结果低得多。

“要得到100个按一定顺序排列的氨基酸需要多长时间呢？整个宇宙中的电子不超过1080个，科学家们认为宇宙已存在三百亿年，也就是1018秒。我们假设宇宙中的每个电子是一个氨基酸，而且它们都是以100个为一组，那这样的组合就有1078组；假设持续三百亿年，1018秒，每一组氨基酸在每一秒都会重新组合，这就会有1078组进行1018次的重组，即总共就会产生1096组产生不同的组合，而得不到要求中的10100组。这已是一个最为宽松的假设例子，但即使这样，出现100个正确排列的氨基酸的几率也不过1/10000（104之一），整个宇宙都不够随机产生一个特定的、中等大小的蛋白质！按其化学成份的复杂性来说，蛋白质要比一个完整细胞简单得多！”[1]

小王还是没有被说服，他又说道：“但是，也许不需要特定的蛋白质呢，也许进化论可以利用任何一个可能出现的蛋白质。”

“有些说法是任何一个蛋白质都可以作为开端，实际上这是不成立的，——实际上，任何蛋白质都是不可能出现的——但是万一有一个蛋白质奇迹般地出现，那其他所有的蛋白质都会受这个蛋白质的限制，要能与之相配合。就比如造一辆自行车，也许最初你只有一个任意大小的齿轮或是一条车链，接下来你就按着这个尺寸继续造自行车，其他的配件都要适合这个尺寸，不然自行车就无法使用。细胞中的蛋白质不是随机的原子团，它们是组成微型工厂的一套套微型机械，它们中的每一个都有特定的功能并具有与功能相应的结构。其中一点点的误差都会影响甚至破坏整个细胞——甚至你的整个身体。这里生物化学家基什博士又举了个例子：

DNA和RNA分子比蛋白质更加复杂，就在最近，发现DNA分子——与血液凝结有关的许多蛋白质之一进行编码的基因——的链中有186000个结，这些结被称为核苷酸。如果这186000个结中的一个出了错，人体内就不能产生凝血因子，这个人就会得血友病。[ii][编者注：这个不意味着每一个核苷酸都受限制，但是更确切地说是至少在一种情况下，仅仅一个核苷酸的错误会破坏整个基因的功能。]

一个核苷酸的错误会导致一个氨基酸的错误，这就会导致蛋白质不能有正常的功能！你的供血系统靠压强供血，因此你就需要一套特定的蛋白质来控制血液的凝固性，而这绝对不是随意一个蛋白质能够解决的问题。

“在此我得出结论，哪怕一个中等大小的具备功能的蛋白质，其形成几率也绝对不会高出10100之一。而且这还没有追究到形成这个蛋白质的氨基酸的来源，也没有追究它们为什么会幸免于被分解，并且在没有细胞的控制下就这么聚集到了一处。我们只能假设，它们从天而降刚好就落到了一个现成的石头洞里！即使这样，一个具备功能的蛋白质也无法偶然地由它们合成。简单地说，10100之一的几率就等于在整个宇宙中，哪怕是给它三百亿年也没有一次可能性。通过这样的数字统计我才被说服，确信生命体不可能产生于偶然性，而一定是有设计师，一位造物主。”

    “我必须承认这是我听过关于智慧设计说最有利的证据了。”小王沉思着说。

    “任何一位坦诚面对证据的人都会这样认为的。英国哲学家安东尼·傅鲁（Anthony Flew）以前是世界上最为有名的无神论者，几十年以来，他在全球各大高校一直坚持反对存在的观点，但是后来在2003年研究生命起源的生化学证据时，他很不情愿地接受了设计论。他在以下言辞中声明他的观点发生了改变：

……几乎完全是出于对DNA的观察研究，我认为DNA让我们看到，需要产生生命筹备是难以想象地复杂，在其中肯定有智慧设计将这些差异极大的各种元素拼合，使它们能够相互配合产生效应，使这些元素数量不可思议的复杂性和它们相互配合的精密方式，这两样随机地同时出现，可能性微乎其微。问题是它们所产生的至极的复杂性，在我看来是智慧设计的结果。

……若说生命起源这一精细完成的壮举是由随机产生的话……简直就是荒谬。[iii]

傅鲁不是基督徒，他甚至厌恶中的，称为‘宇宙的萨达姆’[iv]，即使这样他也必须承认他的生命不是随机产生的。

“我还记得我当时最初认识到生命是被设计时的感受，对我来说就像是个启示一样，那是个全新的世界！我看世界的方式都完全不一样了。就像发明显微镜的列文虎克第一次通过显微镜看到本来就时刻存在于我们周围的微生物一样：存在我周围的是我自己完全没有想象过的！一个被设计的世界就是一个可能存在意义和目的的世界，是可能会存在希望的。也许那位设计者创造我们是有目的的，一个比生存更高的目的。随机进化，适者生存，为了生存而生存——这些都不能给人生任何意义，我当时已经发现这一点了，但是突然间我看到了寻找生命意义的希望！”

小李灿烂地笑着说：“我也有同感！”

小王愣了，定睛看着何教授。

何教授继续道：“我当时还不知道，但是已经从他的创造物中将自己显明。通过大自然，他让我看到他的大能和智慧，就像这节经文所说：

神的事情，人所能知道的，在他们里面原是明显的，因为神已经向他们显明了。其实自从创世以来，神那看不见的事，就如他永恒的大能和神性，都是看得见的，就是从他所造的万物中可以领悟，叫人没有办法推诿。[《罗马书》1:19‑20 新译本]”

小王突然开口：“我们虽然不能解释生命的起源，但这也不意味着是源自你的啊！”

何教授挑起了眉头，额头上划过几条皱纹，亲切地点了点头，“没错，我们现在还没有拿出什么证据。但是至少有一个方面我们已经解释了，就是生命的起源不是随机产生的，而是经过特殊引导性过程，是经过引导的，即被设计而成的。

“现在我们知道生命是被设计的，已经破除了进化论的第二条锁链了，两条腿都自由啦！再过一会儿，我们就可以跟着傅鲁冲出无神论的牢房了，但是首先我们要解除我们手腕上的锁链。”

[1] 实际上，在某一蛋白质的许多位置上，有有限数目的不同氨基酸能彼此替换，似乎并不影响蛋白质的功能。平均来看，有6个不同的氨基酸能出现在任何位置，所以在某一特定位置上产生一个可运作氨基酸的机率就是6/20 (Michael J. Behe and David W. Snoke, “Simulating evolution by gene duplication of protein features that require multiple amino acid residues,” Protein Science: 13(10) October 2004, pg 2651–2664)。基于这一估计，在一个中等偏小、仅含有200个氨基酸的蛋白质分子中，要随机得到任一能产生一个有功能蛋白质的序列，其机率为(6/20)200 = 2.66 x 10-105，这一数字比统计学家定义为“永不可能”的10-100还低。

进化论者有时声称蛋白质中要求的氨基酸序列比这个还要宽松。看一个彻底推翻这一不合理说法的具体例子。在细胞色素c（cytochrome c）的蛋白质中，110氨基酸中有16个氨基酸的位置（14.5%）是完全限定的——一个具体的位置必须有某一个指定的氨基酸。其他的位置允许不同程度上的替换。(Truman, Royal and Michael Heisig, “Protein Families: Chance or Design?” TJ: The In‑depth Journal of Creation 17(1) 2003，126页，脚注32) 给进化论一个更宽松的条件，我们忽略其他位置上的替换限制不计，仅仅考虑这不可替换的14.5%。如果一个中等偏大，由530个氨基酸组成的蛋白质，其中不可替换的位置也为14.5%，那么这个蛋白质的530个位置中就有77个是不可替换的。要得到这77个氨基酸的几率就是(1/20)77 = 6.6 x 10‑101, 这一数字比统计学家定义为“永不可能”的10-100还低。

[i] Gish, Duane T.  The Amazing Story of Creation: From Science and the Bible.  Master Books, 1996. 31‑34页.

[ii] 注释 7, 34页.

[iii] Flew, Anthony with Roy Abraham Varghese.  There Is a God: How the World’s Most Notorious Atheist Changed His Mind.  Harper Collins, 2007.  75 和 78页;

[iv] Associated Press.  “There is a God, leading atheist concludes.  Philosopher says scientific evidence changed his mind”  6:04 p.m. ET Dec. 9, 2004.  msnbc.msn.com/id/6688917/