试验动物历史_科普之友

试验动物历史从什么时候开始？

本文通过对目前spf实验动物环境工程建设投资高，能源消耗大等问题的分析，介绍了净化空调节能技术的应用，认为空气定向流技术是spf实验动物环境工程净化空调节能技术发展的方向。
关键词：净化空调空气定向流节能

实验动物科学是生物医学乃至整个生命科学的基础和重要的支撑条件，人们越来越重视对实验动物的应用和研究。随着gmp要求的近一步落实，国家相继制定了《实验动物管理条例》和《实验动物环境及设施》等法规。在加入wto的新形势下我国医药行业加快了与国际先进水平接轨的步伐，很多医药生产企业和研究部门都需要建造符合规范的实验动物设施。

新建的实验动物设施一般都要达到spf级，且具有一定的规模。由于实验动物设施的特殊性，对净化空调有很多特殊的要求，现就spf实验动物环境工程净化空调节能技术的现状和发展进行探讨。

1spf实验动物环境对净化空调技术的要求
根据1994年颁布的《实验动物环境及设施》国家标准，实验动物环境主要分为开放系统、亚屏障系统、屏障系统和隔离系统。开放系统适用于饲养普通级实验动物，亚屏障系统适用于饲养清洁级实验动物，屏障系统适用于饲养无特定病原体（spf）级实验动物，隔离系统适用于饲养spf级及无菌（gf）级实验动物。当前，新建的实验动物房主要是spf级，按照标准要求空气净化度至少要达到10000级，氨浓度≤14㎎/m3,温度18～29℃，日温差≤3℃，相对湿度40～70%，气流速度≤0.18m/s,房间空气压差梯度20～50pa。

为了保证实验动物正常地生长，需要严格地按照规定调节温度和湿度，提供新鲜空气，排除有害气体、病原微生物和尘粒。为了避免交叉感染，还要严格地设定和控制房间内各部位的空气压力。因此，建立spf实验动物环境必须有一个设计合理，运行可靠，节约能源,监控方便的净化空调系统。

2spf实验动物环境净化空调技术的现状和问题
虽然spf实验动物环境对空气的洁净度要求不高，但通风方式有特殊的要求。首先，必须提供实验动物正常生活所需的新鲜洁净空气，排除动物排泄物等散发的污浊气体，还必须防止空气的交叉污染。为了达到这个目的，目前国内的spf实验动物环境大部分采用直排式全新风净化方式，即将恒温恒湿的净化空气送入spf实验动物房稀释污染空气后不予回收直接排放。常用的气流形式为顶送侧回，由房间顶部的高效送风口将洁净空气送入，房间内放置有实验动物笼架，洁净空气将室内的污染空气稀释后沿着房间四周下部的排风口排出。这种净化送风方式原理简单，管理方便，得到了较多的应用。

但是，这种送风方式风量大，能耗高，使用上也不尽合理，因为并非所有的尘埃粒子都是致病微生物，依靠大量的洁净气流稀释室内的污染空气也不一定能使实验动物得到很好的生活环境。目前，一般spf实验动物房的饲养方式都是将动物放在饲养盒（笼）内饲养，饲养盒（笼）又放在多层的笼架上，室内可放置很多排笼架。饲养盒（笼）是实验动物生活的微环境，又是产生尘粒和异味的核心，也是空气流动的死角。整个房间是空气循环的大环境，气流呈乱流形式分布，由于饲养盒（笼）和笼架的阻力，洁净空气只有很少部分能进入饲养盒（笼），大部分恒温恒湿的洁净空气直接从排风口排出，造成很大的能源浪费。即使从饲养盒（笼）内散发或被置换出来的污染空气也不能立即完全地排出室外，这些污染的空气会随着乱流气流弥漫于整个房间，不仅造成实验动物交叉污染的可能，也使饲养人员的工作环境恶化。

一般饲养盒（笼）的容积仅占房屋空间的10％，由于饲养盒（笼）和笼架的阻力，能直接参与饲养盒（笼）内空气交换的洁净空气将低于10％。要保证饲养盒（笼）内一定的温度、湿度，洁净度和空气的新鲜度就必须成倍的加大空调机组，增加送风量，加大制冷和制热功率，这就增加了建设投资和运行成本。而这些能量大部分被排空浪费掉，这是直排式全新风净化方式最主要的问题。

3净化空调节能技术在spf实验动物环境中的应用
随着spf实验动物环境的推广和实施，能耗大，投资和运行成本高昂的问题越来越突出，国内外的学者在这方面做了很多的研究和探索，本人也在工作中积累一些经验，介绍如下：

3.1减少冷热负荷

3.1.1降低室内高度一般生物洁净室高度在2.4～2.6m之间，spf实验动物环境工作人员少，工作时间短，为了减少洁净空气单位流量，可将房间高度降低到2m。

3.1.2加强围护绝热选择较好的隔热材料，加厚保温层。

3.1.3调控气流速度采用变频调速自动控制技术，将气流速度控制在标准下限运行，最小空气流速可选取0.1m/s。

3.1.4调控温度范围将spf实验动物房的温度冬天设定到标准下限，夏天设定到标准上限。

3.1.5小单元独立空调系统将spf实验动物房分成若干区域，相应地设立若干小单元独立空调系统，使用时根据动物饲养种类和数量的增减，有选择地启用房间和相应的空调系统，避免空调系统放空运行。

3.2能源的二次利用

3.2.1净化空气循环使用将部分排出的净化空调风回收利用，回收前必须进行前期处理，去除二次循环空气中的尘粒和有害气体。二次循环空气回收利用率最高可达50％。但是，为了避免交叉感染，再循环空气仅限于同一（动物种群）单元使用。

3.2.2能源回收在排风管段安装能量回收装置。

上述利用二次能源的措施在理论上和技术上都是可行的，特别是在温差较大的地区。但是，为了处理回风需要增加相应装置，又增加了空气系统阻力和运行费用，所以一般情况下节能效果不是十分显著。

3.3利用天然能源在有条件的地方，利用太阳能、地热等天然资源进行空气调节或辅助加热。

3.4空气定向流技术

随着spf实验动物环境的兴建，能耗和运行成本高的矛盾越来越突出，一种空气定向流动的技术越来越受到重视。如上所述，一般spf实验动物房仅有低于10％的洁净空气参与了动物饲养盒（笼）内空气的交换，那么，要达到节能的目的，就必须尽量减少非交换净化气流，并让可交换气流沿定向流动，最后进入排风管。根据这种原理，目前已有多种空气定向流spf实验动物环境技术得到了应用。

3.4.1盒内交换笼架该技术采用导风通道笼架，双风道机组，设置前端和终端空气过滤器等装置组成单体换气系统，净化气流在动物饲养盒内定向流动，全部参与了盒内的空气交换，空气流量非常小。该装置简化了控制设备，使用方便灵活，对基础建筑要求不高，特别适合小规模实验动物的饲养。目前，国内已有系列成套装置供选用。

3.4.2定向流spf实验动物房该技术由房间顶部高效送风口将洁净空气到送入室内，动物笼架分隔成数个相对封闭笼格，笼格内可放入动物饲养盒（笼），每个笼格有通风孔与洁净室和排风口连通，洁净空气从房间顶部高效送风口进入室内后，只能从通风孔进入笼格再进入排风管形成定向流动气流。根据一个spf实验动物房定向流技术与传统直排式气流技术在饲养区风量和冷（热）负荷参数的比较，前者比后者可节约62％的能源，投资和运行费用大幅度降低。

由于每个笼格相对封闭，调节通风孔可控制风量大小，既可很好地净化动物生存活动环境，还能灵活地控制每个饲养盒（笼）内的氨浓度。由于空气定向流动，笼格内的污染空气不会进入室内，工作人员操作空间无尘无味，优化了工作环境。

3.4.3洁净空间与传递技术在spf实验动物环境中的应用

从传统的屏障系统中解放出来，减少固定的厂房和大规模的投资，节约能源是人们一直在探索的目标。法国拉卡连（lacalhene）公司在普通控温的建筑中用隔离技术和传递装置建立起大小可调节的spf实验动物环境装置，净化空气在隔离器中定向流动，全部参与动物生活空间气流的交换，并与操作空间和人流物流完全分开。目前，一台双升降式隔离器可放98只小老鼠盒，最大的隔离器可以用来养马，操作时主要使用门式直接传递装置，工作人员进出自由，操作方便。该系统简便灵活，人流物流绝对隔离，操作安全可靠，适应范围广，是一种方便节能保险的好方法。

实践证明，上述净化空调节能技术对提高spf实验动物环境的空气质量和节能水平是行之有效的。特别是空气定向流技术，从理论和技术上解决了非交换净化气流浪费能源和交叉污染的问题，具有节约投资和降低运行成本的优点，是spf实验动物环境工程净化空调节能技术发展的方向。

生命起源的探索
上个世纪，在生物学上已有两项最伟大的发现：“细胞学说”和“进化论”。前者揭示了所有生物都是由细胞组成；后者则指出地球上的生命由简单的生物缓慢地发展为复杂的生物。它告诉人们：所有的生物都来自另外的生物，所有的细胞都来源于其他的细胞。换句话说，新的生命仅仅从旧的生命形成。那么，人类又面临这样一个新的问题：在地球早期的历史中，肯定有地球上没有生命这样一个时期，生命又是怎样来的呢?

有漏洞的假说

生命的起源引起了科学家的种种猜测。1908年，瑞典科学家阿瑞尼乌斯出版了一本《塑造中的世界》，对此进行了大胆的猜测。他认为，光实际上对它所照射的任何物质都有一种很微弱的推力，如果光很强而物体很小，光的推力就会比重力大，就会使物体朝远离太阳的方向移动。阿瑞尼乌斯认为：如果有生命的细胞被吹进远离地球表面的稀薄的大气层，它们将会被阳光的推力捕获，从而推离地球。此时，某些细菌细胞也许可以进入一种“假死”状态。在这种状态下，由于缺乏食物和水分，这些细菌细胞就可能形成一层厚厚的壁，把自己包围起来。在厚壁之内，它们能够耐得住冰冻与沸煮。阿瑞尼乌斯将这种处于“假死”状态、并带有厚壁的细胞称为“孢子”。在光的推力作用下，孢子能够在太空飘游许多年，甚至可以飘游几百万年而不死，有朝一日，这些孢子会落在一些小行星或者某个没有空气和水的寒冷星球，这样，孢子将被迫永久地保持孢子状态，直到它很耐久的生命火花熄灭为止，或者，它可以落在一个非常热的星球上，使之被烧焦致死。但是，如果孢子落在一个温暖、有适宜的大气和由水构成的海洋的星球上，那么，孢子的壁就会自行裂开，细菌细胞便开始再度活跃起来，将一次又一次地分裂，形成许多同它自己一样的细胞。再经过一个漫长的时期，这些细胞将变得更为复杂，它们将进化成多细胞生物，最后，整个行星就会拥有数百万种生物。阿瑞尼乌斯猜想，地球上的生命就是这样起源的：在几十亿年以前，一个来自遥远行星的孢子进入了地球的大气层，它落到了地球的海洋中并开始生长，经过不断的进化，成为今天这样的世界。这确是一种很有吸引力的假说！许多科学家都满意这种说法，但是，人类随后的科研成果证明，这种假说存在着两大漏洞。第一，细菌孢子虽然可以在外层空间的各种条件下存活，但并不是所有的地方都可以。天文学家逐渐发现，太阳不仅可以发出可见光，而且还能发射出各种各样的与可见光相类似的辐射：红外线、无线电波、紫外线和x射线等等。这些辐射有的能量弱于可见光，有的则强于可见光。红外线、无线电波的能量弱于可见光，紫外线和x射线的能量却比可见光强得多。能量越是高的辐射，对生命越有危害。在外层空间，紫外线和x射线很强，很容易穿透孢子壁，杀死里面的生命之芽。如果孢子从其他星球向我们太阳系飘移过来，它们可能落在最外围的那些行星上而不致受到伤害，但是，若飘落在冥王星或海王星上，它们将遇到极寒冷的气候而不能发育。随着它们渐渐地漂向地球，它们就会进入到阳光很强的区域，在它们真正能够抵达我们的地球之前，阳光中的高能辐射早就把它们杀死了。因此，使地球上出现所具有的生命孢子，不可能是从遥远的行星来到的。第二，阿瑞尼乌斯的假说并没有完全回答生命是怎样开始的。他只是把整个问题在时间上往前推，说明生命不是在地球上产生的，而是很久以前在一些很遥远的行星上形成的，并且，又从其他行星上来到地球。但是，在其他行星上生命又是怎样开始的呢?必须承认，无论是在哪里，有生命的物质最初一定是由无生命的物质形成的，这才是问题的症结所在。如果生命是在某个地方由无生命物质产生的，那么，在地球上，同样也可以照此由无生命物质形成有生命物质。

通向生命之路

要研究生命的起源，只要从十分渺小的生命开始就可以了。在生命形成之前，应该先出现单个的细胞——小得只有在显微镜下才能看见的生命。科学家们已经知道：细胞也是十分复杂的，它由膜包住，膜的里面是大量具有某种精巧组织结构的有机物，它们与无机物的区别在于：无机物分子所含的原子数目较少，而有机物分子所含的原子数目比较多。科学家在研究有机化合物怎么由无机化合物形成的时候，实际上也就是在探讨：小的、简单的分子是怎样形成大的、复杂的分子的。到本世纪40年代，科学家们已经发现：所有的细胞，不管是植物的、动物的，还是细菌的，毫无例外，都是由两种比其他物质更重要的物质构成，这两种物质就是蛋白质和核酸。蛋白质和核酸都是由非常大的分子形成的。蛋白质是由氨基酸组成的，大多数蛋白质只有20种不同的氨基酸，它们可以有许多不同的组合方式，每一种组合方式构成一种略有区别的分子。核酸分子是由更小的化合物——核苷酸组成的长链，每一个核苷酸都由几十个原子组成，其中包括碳、氢、氧和磷。每一个核苷酸分子由3部分组成：第一部分是由碳原子和氮原子构成的嘧啶或嘌呤，第二部分是核糖或脱氧核糖，第三部分是含有一个磷原子的磷酸盐基。科学家在探索生命的起源中，开始研究由无机物变成氨基酸和核苷酸的途径。由于两者含有碳、氢、氧、氮元素，所以，必须寻找地球早期可能存在的元素。与此同时，天文学家逐渐地得出了结论：宇宙间最普遍的原子是最简单的两种：氢和氦。一般地说，宇宙间所有元素中90%是氢，9%是氦，其他全部元素只占1%，而且，这些其他元素中，大部分又是碳、氮、氧、硫、磷、氖、氩、硅和铁。氦原子不与别的任何原子结合，但氢原子却不同，它的存在量很大。因此，凡能与它化合的任何一种原子都会与氢化合。这样，1个碳原子与4个氢原子结合可以形成甲烷，1个氮原子与3个氢原子结合可以形成氨，1个硫原子与2个氢原子结合可以形成硫化氢，1个氧原子与2个氢原子结合可以形成水。这些含氢的化合物都是气体，或者是容易变成气体的液体，所以，它们都能在原始的大气中和海洋中找到。这种含有甲烷、氨、水和硫化氢的大气被称为ⅰ型大气。1932年，科学家发现：在又大又冷的行星——木星上，主要大气是氢和氦，另外还含有大量的氨和甲烷，这为研究生命起源的假设条件提供了证据。由于地球的引力不会像木星那样大，所以，不能吸住非常小、非常轻的氦原子和氢原子，因此，科学家们推断：在很早以前，地球的大气层中主要包含着氨、甲烷、硫化氢和水蒸汽，大部分的水用来构成海洋，海洋中的水溶解着硫化氢和氨，也少量溶解着甲烷。但是，氢和氦是构成原始大气的主要成分，而与生命息息相关的重要元素氧却十分稀少。1929年，英国生物学家约翰·霍尔丹提出一种大胆的设想：氧并非从一开始就存在于地球大气层中。他认为：植物在由无机物形成有机物时，总是要用掉二氧化碳，产生氧气，所以，他认为现在地球中大气层中的所有氧气都是植物作用而产生的。在有生命之前，大气层中以氮、二氧化碳和水蒸汽为主，并有一个溶有大量二氧化碳的海洋，这种大气称为ⅱ型大气。由于地球离太阳太近，大量的紫外线照射到地球的大气中，这些紫外线有很强的能量，足以使高层大气的水蒸汽分子分解成氢和氧，氢飘出了大气层，而氧由于较重而留了下来。氧可以与甲烷中的碳原子和氢原子结合，形成二氧化碳和水，也可以与氨中的氢结合形成水，剩下的氮组成氮分子。由于越来越多的水被紫外线分解，大气中的甲烷和氨逐渐地全部转化成了氮和二氧化碳，直到游离的氧在光能的作用下，在15英里左右的高度上形成了能吸收太阳紫外线的臭氧，这样，紫外线被遮住，水分子不再分解，不等氧气真正充满大气时，整个反应过程就停止了，一直到植物出现并利用叶绿素开发能够穿过臭氧层的可见光能时，这一过程才重新开始，大气中才充满了氧气。霍尔丹认为生命起源于ⅱ型大气中，但是，俄国生物学家亚历山大·奥巴林却有不同的想法。1936年，奥巴林出版了《生命的起源》一书，他认为生命起源于第ⅰ型大气。甲烷、氨、水和硫化氢都是各自包含3～5个原子的甲烷、氨、水和硫化氢小分子，其中有碳、氢、氮和硫原子，它们都可以结合成为更大的氨基酸分子。哪一种意见正确呢？当时还无法证明。直到1950年，美国加利福尼亚大学的卡尔温，才开始动手进行这方面的试验。1950年，他开始研究ⅱ型大气的一个部分——二氧化碳和水蒸汽。他有意不把氮放在一起研究，想看看到底能生成什么物质。卡尔温也知道，在早期地球上，紫外线是最可能存在的能源，但是，他不喜欢这样做，他选中了某些总是在爆炸的原子中释放出来的能量。他认为：地球上的放射性元素缓慢地分裂着，以至于这些原子每年都略有减少，那么，在数十亿年以前，地壳中的放射性元素一定要比现在多一倍以上，放射性的能量对于形成生命也许曾是很重要的。于是，他用放射性原子爆炸放出的高速粒子去撞击气体混合物，然后，再测定这些混合物，发现除了二氧化碳和水以外，在溶液中还有一些非常简单的有机分子，比如甲醛和甲酸，这说明在原始地球条件下，分子可以由简单变得更复杂，而新形成的复杂分子由于比原来的分子的含氧量少，所以氧就会越来越多。

从无机物到有机物

美国芝加哥大学的哈罗德·尤里同奥巴林一样，也是认为生命是在ⅰ型大气条件下开始的。他对地球原始时期的化学现象和原始生命形态产生了特殊的兴趣，一直试图推测地球的大气情况。一天，他突然想道：“存在于地球原始时期的现象是否可以在实验室里进行模拟?”1953年，尤里建议他的学生斯坦利·米勒进行一项试验：在ⅰ型大气的样品中加入能量，看看能出现什么情况。米勒在这方面也有研究。为了确保所制成的复杂化合物一定不是活细胞形成的，米勒确保使用的一切仪器是完全无菌的，在水或气体中没有细菌或其他细胞。他谨慎地将氨、甲烷和氢混合装进一个大玻璃容器中，在另一个玻璃容器中将水煮沸，以确保水里不含任何生物。然后，在水中加入氢、氨、甲烷，这样，他就制造了一种混合气体，与早期的大气层很相像。形成的蒸气通过一根玻璃管进入装有气体混合物的容器，气体混合物被蒸汽所推动，经过另一根玻璃管回到沸腾的水中。这第二根玻璃管保持冷却状态。因此，蒸汽在尚未滴回原容器中之前就转变成了水。结果，这种氨、甲烷、氢和水蒸气的混合物，在沸水的带动下，在容器和管道系统中循环不已。尤里和米勒认为，最初生命的形成，能量有两种可能的来源，一是来自太阳的紫外线，二是来自闪电的电火花，因为在地球的早期阶段，可能有很多雷雨交加的情况。这两种能源中，紫外线容易被玻璃吸收，所以，问题在于怎样才能穿过玻璃使内部的化学物质得到足够的能量。米勒决定首先尝试使用犹如小型闪电似的电火花作为外加能量。他在形成的混合气体中通入连续的电火花。果然，米勒感到发生了变化：水和空气开始时是无色的，几天后却变成了粉红色。一个星期后，水的颜色越来越深，最后竟变成了深红色。“储水容器中究竟生成了什么物质?”米勒准备搞清楚。混合物中当然没有生命，但是，里面出现了新的分子，而且这些分子比他着手进行实验时要复杂得多。为了搞清新物质的成分，米勒使用了一种分离和鉴定微量化学物质的新技术——“滤纸色层分析法”。结果，与卡尔温一样，他发现里面的主要产物是甲酸，除此之外，他还发现形成了与甲酸类似，但比甲酸更复杂的化合物：醋酸、羟基乙酸和乳酸，而这些物质都与生命有着密切的关系。米勒十分高兴，他又加入了氨重新进行了试验。结果，他得到了一些不仅含碳、氢、氧，而且含氮的物质。例如：他得到了一些由1个碳原子、1个氢原子、1个氮原子构成的氰化氢。他还得到了尿素，尿素分子(nh2conh2)由2个氮原子、4个氢原子、1个碳原子和1个氧原子构成。不仅如此，最重要的是：米勒还在他的产品中发现了甘氨酸和丙氨酸，这是所有氨基酸中最简单的，也是在各种蛋白质中最常见的。看来，米勒从这个简单的实验中获得了极大的成功。他开始时所用的是甲烷，竟有六分之一形成了更复杂的有机化合物。他只实验了一个星期，仅用了很少量的气体，就得到了如此的结果。米勒想：在早期的地球上，在温暖的充满着氨的海洋，有甲烷的风吹过海面，所有这一切都被太阳射出的紫外线烘烤着，被巨大的闪电冲击着，历时达10亿年之久，那么，肯定会有数以百万吨计的这类复杂化合物生成。米勒将试验结果公布后，许多生物学家便也开始进行同样的实验，他们都证实了米勒的实验。华盛顿卡内基学院工作的菲利普·阿贝尔逊，用不同的气体，以不同的组合又进行了各种各样的实验，结果证明：只要在一开始使用某些在其结构中含有碳、氢、氧和氮原子的分子，在生成物中就一定能找到氨基酸，而且，总是那种可作为蛋白质构造成分的氨基酸。此外，米勒所采用的火花放电并不是唯一有效的能源。1959年，德国科学家格罗特、魏森霍夫，试用紫外线作为能量，也得到了氨基酸。到1968年，蛋白质结构中的每一种重要的氨基酸，都用这样的实验制成了。根据宾夕法尼亚州立大学和加拿大蒙特利尔乔治·威廉大学的报告，最后还制成了一些含硫的氨基酸。也许其他重要的化合物也一定会生成，或许它们会自然地碰到一起，形成重要的活组织大分子。如果是这样，那么，在宇宙中，生命可能是很普遍的。当然，在与地球大不相同的行星上，例如又大又冷的木星，或又小又热的水星，不可能形成和我们地球上这样的生命。另一方面，则有可能形成基于其他化学类型的其他种类的生命。

从简单到复杂

米勒的实验中出现了氰化氢，于是，有些科学家便以此为开端，继续进行研究。1961年，休斯顿大学的美籍西班牙生物化学家胡安·奥罗，进行了这方面的实验。他发现：一旦将氰化氢加入最初的混合物，就不仅是只生成氨基酸，并且单个的氨基酸还能勾连在一起而形成短链，其勾连方式也恰如蛋白质中氨基酸勾连的方式。更为有趣的是，还生成了嘌呤。他得到的是一种特殊的嘌呤，称为“腺嘌呤”。它不仅存在于核酸中，还存在于其他与生命有关的重要的化合物中。1962年，奥罗发现：如果先将甲醛溶在水中，再用紫外线照射，就会生成各种糖分子，其中有核糖和脱氨核糖。1963年，锡兰出生的生物化学家波南帕鲁玛，在加利福尼亚莫菲特菲尔德的艾德斯研究中心做了进一步的实验。作为实验的开始，他合成了各种嘌呤，有的含氰化氢，有的不含氰化氢。在合成这些嘌呤时，他利用的是电子束的能量和紫外线波。之后，他与马里纳和萨根合作，继续进行实验。他们用紫外线照射腺嘌呤和核糖的溶液，结果发现：腺嘌呤与核糖串接在一起，其方式与它们在核苷酸中的连接完全一样。波南帕鲁玛想：“如果实验开始时也在混合物中放入磷酸盐，是否能形成完全的核苷酸呢?”果然，在1965年，波南帕鲁玛宣称：他已经合成了一个双核苷酸，即由两个核苷酸组成的分子，其结合方式与核酸中的恰好一样。到60年代中期，生物化学家们似乎已经清楚，早期地球上的条件，完全宜于生成与生命有关的各种物质，这些物质肯定包括能够组成所有重要的蛋白质和核酸的氨基酸和核苷酸。不仅如此，在早期地球的环境下，这些构造材料勾连在一起形成的链，正好就是构成蛋白质和核酸的那些链。至此已经表明：所有这些与生命有关的原料，作为不可缺少的化学物质，在早期地球上都有，但是，生命不仅是化学物质，必须考虑的因素还有活机体中进行着的各种化学反应。此外，没有能量的供应，许多这样的变化是不会发生的。就海洋而论，能量的供应是太阳的紫外线辐射，或者其他方式，然而，海洋中一旦出现了微小的生物，在其内部又会发生什么事情呢?某些化学物质在生物体内容易分裂、放出能量，这样的化学物质使得重要的化学变化得以发生，没有它们，化学变化就不会发生，没有这样的化学物质，无论早期的海洋中有多少蛋白质和核酸，也不可能出现我们所知的生命。事实证明

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