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全球今日报丨“ 细胞偶然产生” 的神话——0概率

2023-07-04 13:20:28 来源:哔哩哔哩

如果一个人相信活细胞可以通过巧合而存在,那么没有什么可以阻止他相信下面我们将讲述的类似故事。这是一个小镇的故事:

有一天,在一片贫瘠的土地上,一块粘土被压在岩石之间,下雨后变得潮湿。潮湿的粘土在太阳升起时会变干变硬,并呈现

出坚硬、耐腐蚀的形态。然后,这些原始材料的粘土被以某种方式切碎,出现一块整齐、形状良好、坚固的砖。这种砖在相同的自然条件下等待多年才能形成类似的砖。这一直持续到成百上千块相同的砖在同一个地方形成。然而,偶然的是,之前形成的砖都没有损坏。虽然历经千百年的风雨、烈日、严寒,但砖块不会裂开、碎裂,也不会被拖走,而是以同样的决心在原地等待其他砖块的形成。当砖的数量足够多时,它们通过侧向排列和相互堆叠的方式建立起一座建筑,在风、风暴或龙卷风等自然条件的影响下随机拖动。与此同时,水泥或土质混合物等材料是在“自然条件”下形成的,时机恰到好处,并在砖块之间蠕动,将它们粘合在一起。在这一切发生的同时,地下的铁矿石是在“自然条件”下成型的,并奠定了用这些砖形成的建筑的基础。在这个过程的最后,一座完整的建筑拔地而起,它的所有材料、木工和安装都完好无损。


(资料图)

当然,建筑物不仅仅是由地基、砖和水泥组成的。那么,如何才能获得其他缺失的材料呢?答案很简单:建造这座建筑所需的各种材料都存在于建造它的土壤中。玻璃用硅、电缆用铜、立柱用铁、横梁用铁、水管用铁等都大量存在于地下。它只需要“自然条件”的技能来塑造和放置这些材料在建筑内。所有的装置、木工和配件都在风、雨和地震的帮助下被放置在砖块之间。一切都进行得如此顺利,以至于砖块被布置得留出了必要的窗户空间,就好像他们知道一种叫做玻璃的东西稍后会在自然条件下形成。此外,他们还没有忘记留出一些空间,以便安装水、电和供暖系统,这些也是后来巧合形成的。一切都进行得如此顺利,以至于“巧合”和“自然条件”产生了一个完美的设计。

到目前为止,如果你相信了这个故事,那么你应该可以毫不费力地猜测这个小镇的其他建筑、工厂、高速公路、人行道、基础设施、通信和交通系统是如何产生的。如果你拥有技术知识,并且对这门学科相当熟悉,你甚至可以写一本极具科学性的书,只有几卷书,阐述你的理论,即“污水系统的演变过程及其与现有结构的一致性”。

你可能会因为你聪明的学习而被授予学术奖项,你可能会认为自己是一个天才,揭示了人的本质。

进化论声称生命的存在是偶然的,这一理论并不比我们的故事更荒谬,因为尽管有所有的运行系统,以及通讯、运输和管理系统,细胞也不比城市的复杂性更小。

细胞中的奇迹和进化的终结

在达尔文时代,活细胞的复杂结构尚不为人所知,当时进化论者认为将生命归因于“巧合和自然条件”是足够令人信服的。

20世纪的技术已经深入到生命的最微小的部分,并揭示了细胞是人类所面临的最复杂的系统。今天我们知道,细胞包括产生细胞所需能量的发电站,生产生命所必需的酶和激素工厂,记录所有要生产的产品的所有必要信息的数据库,将原材料和产品从一个地方运送到另一个地方的复杂运输系统和管道,将外部原材料分解成可用部分的先进实验室和炼油厂,以及控制进出材料的专用细胞膜蛋白质。而这些只是这个令人难以置信的复杂系统的一小部分。

进化论科学家W·H·索普()承认,“最基本的细胞类型构成了一种‘机制’,比人类想出来的任何机器都复杂得难以想象,更不用说由人类建造的了。”[1]

细胞是如此复杂,即使是今天能达到的最高技术水平也无法制造出一个细胞。制造人造细胞的任何努力都没有成功过。事实上,所有这样做的尝试都已被放弃。

进化论声称,这个系统,这个用目前人类所有的智能、知识和技术都无法成功创造的系统,是在原始地球的条件下“偶然”产生的。再举一个例子,细胞偶然形成的概率与印刷厂爆炸后生产一本书的完美副本的概率大致相同。

这位英国数学家和天文学家弗雷德·霍伊尔爵士在1981年11月12日发表在《自然》杂志上的采访中进行了类似的比较。虽然霍伊尔自己也是进化论者,但他表示,以这种方式出现高等生命形式的可能性,就像席卷废品场的龙卷风可能用那里的材料偶然拼接出一架波音747相似。[2]这意味着细胞不可能是巧合形成的,因此它肯定是被创造出来的。

进化论不能解释细胞如何存在的原因之一是细胞中的“不可减少的复杂性”。一个活着的细胞在许多组成部分的和谐合作下维持着自己的生命。如果这些细胞器中只有一个细胞器不起作用,细胞就不能继续存活。细胞不可能等待自然选择或突变等无意识机制来允许其发育。因此,地球上的第一个细胞必然是一个拥有所有必需细胞器和功能的完整细胞,这肯定意味着这个细胞必须被创造出来。

蛋白质的挑战

对于细胞来说就是这样,但进化论甚至未能解释细胞的构成要素。在自然条件下,组成细胞的数千个复杂蛋白质分子中只有一个蛋白质是不可能形成的。

蛋白质是由被称为“氨基酸”的较小单位组成的巨大分子,这些单位以特定的数量和结构按特定的顺序排列。这些单位构成了活蛋白质的积木。最简单的蛋白质由50个氨基酸组成,但也有一些含有数千个氨基酸。

关键的一点是。蛋白质结构中单一氨基酸的缺失、添加或替换会导致蛋白质变成无用的分子堆。每一种氨基酸都必须以正确的顺序出现在正确的位置。进化论声称,生命的出现是偶然的结果,面对这种秩序,它是相当无助的,因为它太神奇了,不能用巧合来解释。(此外,该理论甚至不能证实蛋白质意外形成的说法,这一点将在后面讨论。)蛋白质的功能结构不可能偶然出现,这一事实可以通过任何人都能理解的简单概率计算证明。

例如,一个平均大小的蛋白质分子由288个氨基酸组成,包含12种不同类型的氨基酸,可以以10^300种不同的方式排列。(这是一个天文数字,由1和300个零组成。)在所有这些可能的序列中,只有一个形成了所需的蛋白质分子。其余的是氨基酸链,它们要么完全无用,要么对生物有潜在的危害。

也就是说,只形成一种蛋白质分子的概率是1/10^300。这个“1”发生的概率几乎为零。(在数学中,小于1/10^50的概率被认为是“零概率”)。

此外,与一些由数千个氨基酸组成的巨大蛋白质分子相比,288个氨基酸的蛋白质分子是一个相当小的蛋白质分子。当我们对这些巨大的蛋白质分子进行类似的概率计算时,我们会发现,用“不可能”这个词都不足以描述这样一种的情况。

当我们在生命的进化计划中前进一步时,我们观察到形成一个单一的蛋白质没有任何意义。人类支原体H39是迄今发现的最小的细菌之一,它含有600种蛋白质。在这种情况下,我们必须重复为这600种不同类型的蛋白质中的每一种蛋白质做概率计算。600个不可能的极小概率相乘,其结果甚至超过了不可能的概念。

一些阅读这些文字的接受进化论的人可能会怀疑这些数字被夸大了,没有反映真实的事实。事实并非如此:这些都是确凿和具体的事实。

即使是一个细胞色素C蛋白的化学结构也十分复杂,不能用偶然性来解释——事实上,土耳其进化论生物学家阿里·德米尔索伊教授承认,一个细胞色素C序列的偶然形成“就像猴子在打字机上写人类历史而没有任何错误一样不太可能。”

他们承认,一种蛋白质巧合形成的可能性“就像猴子在打字机上写人类历史而没有任何错误一样不太可能”。然而,他们没有接受另一种解释,即创造,而是继续否认这种不可能。

事实上,这种情况得到了许多进化论者的承认。例如,著名进化论科学家哈罗德·F·布卢姆(Harold )指出,“一种已知最小蛋白质大小的多肽的自发形成似乎是不可能的。”[3]

进化论者声称,分子进化经历了很长一段时间,这使得不可能成为可能。然而,无论给定的时间有多长,氨基酸都不可能偶然形成蛋白质。美国地质学者威廉·斯托克斯在他的著作《地球历史要点》中承认了这一事实,他写道,这种可能性是如此之小,以至于在数十亿年内,不会在数十亿年内在数十亿颗行星上发生,每一颗行星上都覆盖着一层浓缩的含有必需氨基酸的水溶液。[4]

那么,这一切意味着什么?化学教授佩里·里夫斯回答了这个问题:

当人们研究在一个原始的池塘中,氨基酸的简单随机组合可能产生的大量可能的结构时,人们令人难以置信地相信生命可能是以这种方式起源的。而更有可能的是,有一位具有总体规划能力的伟大建设者来完成这项任务。[5]

如果这些蛋白质中的一种不可能巧合能形成,那么蛋白质中的100万种不可能巧合如何能正确地聚集在一起,组成一个完整的细胞。

更重要的是,细胞绝不是由一堆蛋白质组成的。除了蛋白质,细胞还包括核酸、碳水化合物、脂类、维生素和许多其他化学物质,如电解质,它们在结构和功能上都有特定的比例、平衡和组织。这些元素中的每一个在不同的细胞器中都起到了积木或共分子的作用。

纽约大学化学教授、DNA专家罗伯特·夏皮罗计算了在一种细菌中发现的2000种蛋白质(人类细胞中有20万种不同类型的蛋白质)巧合形成的可能性。发现的数字是1除以10^40000。[6](这是一个令人难以置信的数字,在1后面加上40,000个0)来自威尔士卡迪夫大学学院的应用数学和天文学教授钱德拉·威克拉马辛赫评论道:

从无生命物质自发形成生命的可能性是一除以一个后面有40,000个零的数字,……它的规模足以埋葬达尔文和整个进化论。无论是在这个星球上,还是在任何其他星球上,都没有原始的生命溶液,如果生命的开始不是偶然的,那么它们一定是有目的的智力的产物。[7]

弗雷德·霍伊尔爵士对这些不可信的数字发表了评论:

事实上,这样的理论(生命是由智慧创造的)是如此明显,以至于人们想知道,为什么它没有被广泛接受。原因是心理上的,而不是科学上的。[8]

霍伊尔使用“心理”一词的原因是进化论者的自我原因,不接受生命可以被创造出来,仅仅因为这个原因,他们就继续为他们不可能的非理性理论而辩护。

左旋氨基酸

现在让我们详细研究一下为什么进化论关于蛋白质形成的假说是不可能的。

即使正确的氨基酸序列也不足以形成具有功能的蛋白质分子。除了正确的序列,组成蛋白质的20种不同类型的氨基酸中的每一种都必须是“左撇子”,即左旋的分子。有两种不同类型的氨基酸,和所有有机分子一样,被称为“左旋型”和“右旋型”。它们之间的区别是三维结构之间的镜像对称,这类似于人的右手和左手。

这两种氨基酸中的任何一种都可以很容易地相互结合。但研究揭示的一个令人惊讶的事实是,地球上动植物中的所有蛋白质,从最简单的有机体到最复杂的蛋白质,都是由左旋氨基酸组成的。即使只有一个右旋氨基酸附着在蛋白质结构上,蛋白质也会变得毫无用处。在一系列实验中,令人惊讶的是,连接了右旋氨基酸的细菌立被即摧毁了。

让我们暂且假设,正如进化论者所说的那样,生命是偶然产生的。在这种情况下,偶然产生的右旋和左旋氨基酸在自然界中应该以大致相等的比例存在。因此,所有生物的结构中都应该既有右旋氨基酸又有左旋氨基酸,因为从化学上讲,这两种氨基酸都有可能相互结合。然而,正如我们所知,在现实世界中,存在于所有生物体内的蛋白质只由左旋氨基酸组成。

蛋白质如何从所有氨基酸中只挑选出左旋氨基酸,以及如何连一个右旋氨基酸都不参与生命过程的问题,仍然是进化论者困惑的问题。这种具体而有意识的选择构成了进化论面临的最大僵局之一。

此外,蛋白质的这一特性使进化论者面临的“巧合”问题变得更加严重。为了产生一种“有意义的”蛋白质,氨基酸仅以特定的数量和序列结合在一起是不够的,此外,所有这些氨基酸都必须是左撇子:其中一个都不能是右撇子。

然而,没有自然选择机制可以识别右旋氨基酸被添加到序列中,并认识到它因此必须从链中移除。这种情况再一次消除了巧合和偶然的可能性。

不列颠科学百科全书写到,地球上所有生物的氨基酸,以及蛋白质等复杂聚合物的组成部分,都具有同样的左旋不对称性。它补充说,这相当于抛硬币100万次,总是得到正面。[9]

与氨基酸的左撇子类似的情况也存在于核苷酸,即核酸、DNA和RNA的最小单位。与只选择左旋氨基酸的蛋白质不同,在核酸中,它们的核苷酸成分的首选形式总是右旋的。这是另一个永远不能用巧合来解释的事实。

总之,我们所考察的概率毫无疑问地证明,生命的起源不能用偶然的方式来解释。

如果我们试图计算一个由400个氨基酸组成的平均大小的蛋白质仅从左旋氨基酸中选择的概率,我们得到的概率为1/2^400,即10^120。要知道,宇宙中的电子数量为约10^79个,虽然很大,但却是一个小得多的数字。这些氨基酸形成所需序列和功能形式的概率将产生更大的数字。如果我们将这些概率相加,如果我们继续计算出更多数量和类型的蛋白质的概率,计算就变得不可想象了。

正确的结合是至关重要的

进化理论无法克服的困难并不局限于我们到目前为止所叙述的那些困难。氨基酸仅以正确的数量、序列和所需的左旋结构分子是不够的。蛋白质的形成还需要具有多个手臂的氨基酸分子以特定的方式相互连接。这种键被称为“多肽键”。氨基酸可以相互之间形成不同的键;但蛋白质只能是由那种特定方式结合的氨基酸组成,这些氨基酸通过特定的“肽键”连接在一起。

通过一个例子可以说明的这一点。假设一辆汽车的所有部件都装配好了,唯一的例外是其中一个轮子不是用普通的螺母和螺栓固定在适当的位置,而是用一根铁丝固定,使其轮毂面向地面。这样的汽车即使是最短的距离也不可能行驶,无论它的技术水平多么高,发动机多么强大。乍一看,一切似乎都在正确的位置,但即使是一个车轮的故障连接也会使整辆车变得毫无用处。同样,在蛋白质分子中,即使一种氨基酸与另一种氨基酸之间的键不是多肽键,也会使整个分子失去作用。

研究表明,随机结合的氨基酸只有50%的几率与多肽键结合,其余的则出现蛋白质中不存在的其他键。为了发挥蛋白质应有的功能,组成蛋白质的每一种氨基酸必须只通过一个肽键连接到其他氨基酸之间。

这种偶遇的概率与每种蛋白质都是左旋的可能性是一样的。也就是说,当我们考虑一种由400个氨基酸组成的蛋白质时,所有氨基酸之间仅以肽键结合的概率为1/2^399。

零概率

如图所示,由500个氨基酸组成的蛋白质分子的形成概率为1比10^950,也就是1除以在1旁边放置950个零形成的数字,这是一个人脑无法理解的数字。

这只是一种纸面上的可能性。实际上,这种情况真正发生的可能性为零。正如我们前面看到的,在数学中,小于1/10^50的概率在统计学上被认为发生概率为“0”。

“1比10^950”的概率远远超出了这个定义的范围。

当由500个氨基酸组成的蛋白质分子形成的可能性达到这样的程度时,我们可以进一步用更高的不可能性来突破思维的极限。在作为一种重要蛋白质的“血红蛋白”分子中,有574个氨基酸,比组成上述蛋白质的氨基酸还多。现在想一想:在你体内的数十亿个红细胞中,每一个都含有亿个血红蛋白分子。

地球的年龄不足以让人用“反复试验”的方法形成哪怕是一种蛋白质,更不用说红血球了。即使我们假设氨基酸自地球形成以来没有浪费任何时间,就已经通过“试错法”不断结合和分解,形成一个单一的蛋白质分子,发生的概率为1/10^950,发生这件事情所需的时间仍然大大超过了目前所估计的地球年龄。

从这一切可以得出的结论是,即使涉及到单一蛋白质的形成,进化论也陷入了可怕的不可能深渊。

自然界存在试错机制吗

最后,我们可以用与概率计算的逻辑有关的一个重点问题来结束。我们已经看到了一些例子,我们指出,上面所做的概率计算达到了天文水平,而这些天文概率实际上没有发生的机会。然而,这里的进化论者面临着一个更重要、更具破坏性的事实。这就是说,在自然条件下,即使有天文数字的几率,也没有试错期,因为自然界中没有试错机制可以产生蛋白质。

我们在前面给出的计算,证明了形成一个含有500个氨基酸的蛋白质分子的概率,只适用于理想的反复试验的环境,而现实生活中实际上并不存在这种环境。

也就是说,只有当我们假设存在一种想象的机制,即一只看不见的手随机加入500个氨基酸,然后看到这不是正确的组合,一个接一个地将它们解开,并以不同的顺序重新排列,那么获得有用蛋白质的概率才是1/10^950,依此类推。在每一次试验中,氨基酸必须一个接一个地分开,并按新的顺序排列。在添加了500个氨基酸后,应停止合成,并必须确保不涉及哪怕一个额外的氨基酸。然后,试验应该停止,看看是否已经形成了功能蛋白质,如果失败,应该再次拆分所有东西,然后测试另一种序列。此外,在每一次实验中,都不应允许卷入哪怕一个无关物质。同样重要的是,在实验期间形成的链条不应在到达第499环节之前被分离和摧毁。这些条件意味着,我们上面提到的概率只能在可控的环境中运行,在这种环境中,有一种有意识的机制指导着这个过程的开始、结束和每个中间阶段。这样的环境显然不可能在自然条件下存在。因此,在自然环境中形成蛋白质在逻辑上和技术上都是不可能的。事实上,谈论这种事件的可能性是非常不科学的。

由于有些人不能从宏观上看待这些问题,而是从肤浅的角度来看待这些问题,把蛋白质的形成假定为一个简单的化学反应,他们就可能做出“氨基酸通过反应结合而形成蛋白质”之类的不切实际的结论。然而,在无机物中发生的偶然化学反应只会导致简单和原始的变化。它们的数量是预先确定的,也是有限的。对于某种更复杂的化学物质,必须涉及大型工厂、化工厂和实验室。我们日常生活中使用的药物和许多其他化学材料就是以这种方式制造的。蛋白质比工业生产的这些化学物质具有更复杂的结构。因此,蛋白质不可能是偶然化学反应的结果,因为蛋白质中的每一个都是创造的奇迹,每个部分都以固定的顺序出现。

让我们暂时把到目前为止所描述的所有不可能的事情放在一边,假设一种有用的蛋白质分子仍然是“偶然”自发地进化出来的。即便如此,进化仍然没有答案,因为为了让这种蛋白质存活下来,它需要从自然栖息地中分离出来,并在非常特殊的条件下受到保护。否则,它要么会因暴露在地球上的自然条件下而解体,要么会与其他酸、氨基酸或化合物结合,从而失去其独特的性质,变成一种完全不同的、无用途的物质。

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[1] W. R. Bird, The Origin of Species Revisited,Nashville: Thomas Nelson Co., 1991, .

[2] «Hoyle on Evolution», Nature, Vol 294, November 12, 1981, p. 105.

[3]  W. R. Bird, The Origin of Species Revisited, Nashville: Thomas Nelson Co., 1991, .

[4]  Ibid, p. 305.

[5]  J. D. Thomas, Evolution and Faith, Abilene, TX, ACU Press, 1988. pp. 81-82.

[6]  Robert Shapiro, Origins: A Sceptics Guide to the Creation of Life on Earth, New York,Summit Books, 1986.

[7]  Fred Hoyle, Chandra Wickramasinghe, Evolution from Space, New York, Simon & Schuster, 1984, p. 148.

[8]  Ibid, p. 130.

[9]  Fabbri Britannica Bilim Ansiklopedisi (Fabbri Britannica Science Encyclopaedia), vol2, No 22, p. 519.

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