化学进化的启示

化学进化是研究得比较清楚的一种进化。虽然对其完全的整个过程还不十分了解，但是对化学进化的机制以及部分的过程还是比较清楚的。化学进化主要就是通过一系列化学反应实现的，从而化学反应实质上就是化学进化的机制。对于化学反应本身及其具体过程，通过化学方面的研究，我们已经了解得相当清楚。因此，化学进化可以为研究广义进化中其他级别的进化模式与过程提供不少启示。在化学进化的早期，大部分化学元素已经形成，通过元素之间的各种结合产生了多种简单的化学分子。化学分子与元素，以及化学分子之间又再进一步通过化学反应而形成复杂一些的分子。在以后的化学进化过程中，通过一个又一个的化学反应，一些很复杂的分子就产生了。当然，有些化学反应在原始地球的条件下是不容易进行的，需要相当长的时间才可以完成，因此一些与生命起源有关的分子是几经周折才产生的。化学进化在生命起源之前已经进行了很长很长的时间。化学元素是如何形成？化学反应又是如何发生的呢？一种化学元素即是一种特定的原子。原子是由原子核和外围的电子组成的，原子核又是由质子和中子组成，一个原子的重量几乎完全集中在原子核。原子核里质子的数目决定了一个原子是属于什么种类的原子，而中子的作用一般认为是稳定原子核，其数目一般比质子稍多，增减一二个中子并不改变原子的种类，只是会形成所谓的“同位素”。改变原子核中质子的数目就会使有关的原子变为另一种原子，即是使一种化学元素变为另一种化学元素。当然，在这一过程中，原子核的中子和外围的电子也会作出相应的调整。因此，化学元素是通过质子、中子和电子组成原子结构而形成的，新的化学元素的产生首先是由于原子核中质子的数目改变，其次是中子与电子的数目作出相应的变化。而在形成新的化学元素的过程中，质子和中子本身作为结构单元是没有变化的。这一点有助于加深对其他级别中物质结构的基本模式的认识。至于化学反应，有以下几种：两相同或不同的化学元素反应生成一种化学分子；一种分子和一种元素反应生成另一种新分子；两种分子反应生成一种或另外两种新分子；一种分子分解为两种分子；等等。此外还有多种分子参与的反应。对于所有种类的化学反应，都有一个共同的特点，就是在化学反应的过程中，化学元素本身并没有发生重大变化，并没有转变为另外的元素，发生变化的只是各种有关的化学元素之间的相互关系。
     正是这种相互关系的改变导致新的化学分子的形成。即新分子的产生是已有原子重新的化学组合，化学结构的改变并不会使组成该结构的原子改变。因此，化学进化中虽然也可以有新的化学元素通过已有元素的原子核的改变而产生，但主要还是已有的化学元素之间、化学分子之间相互关系的发展变化。这一点对研究其他级别的进化过程是很有启示的。为什么化学进化能够进行呢？从广义进化的观点看，物质由简单向复杂地进化是其一种内在性质，这种性质在合适的条件下就会显现出来。从而，宇宙中物质结构从低级向高级的发展是一种必然的局部趋势。这就意味着化学进化并不是在宇宙的任何地方都能进行。化学进化必须在有了一定的物质基础，即一定种类且数量足够多的化学元素，以及有合适的环境，还有充足的能量供应等条件后，才有可能进行。原始地球就为化学进化提供了十分合适的条件，使得化学进化能不断进行，直至为生命起源提供了可能性。在生命起源后，生物进化便开始了，化学进化又会怎么样呢？在这种情况下，化学进化已经很难进一步进行了。这首先是由于物质结构的发展已进入了更高的一个级别，已着重于生物系统的发展而不是化学系统的发展；另外，化学系统本身已经发展到接近其极限的程度，形成了一些十分复杂的分子，已经没有什么继续发展的余地了，虽然化学反应仍然时刻都在发生。因此，生物进化开始后，化学进化便失去了继续发展的意义和可能性，从而可以看作是停止了。所有这些对化学进化的认识对研究整个广义进化，特别是广义进化中的生物进化，都是很有意义的；对深入认识生物系统的结构模式，揭示生物进化的过程都是很有启发性的。