米勒-尤里实验

黄启新

进化论其中一个主要「圣像」（icon）是「米勒-尤里实验」（The Miller-Urey Experiment）。可是正如威尔斯（Jonathan Wells）在他的著所《进化论的圣像— 科学还是神话？ 》¹中指出，米勒-尤里实验里所模拟的原始大气层是错误的。

1920年代，俄国科学家奥巴林（AI Oparin）和英国科学家哈尔登（JBS Haldane）提出在原始大气层（primitive atmosphere）中的闪电可以产生生命的原素。 ^2，3

1953年米勒（Stanley Miller），芝加哥大学的诺贝尔得奖化学家（Harold Urey）的一个学生，利用电流通过一些他们认为能够模拟地球原始大气层的混合气体，制造出氨基酸（amino acid ）— 建构生命的素材出来（见图）。 ⁴

米勒-尤里实验振撼了当时的科学界，米勒的成功引发其他科学家做了一系列类似的实验。⁵ 米勒-尤里实验后来被加入差不多所有中学及大学的生物学教科书里，作为科学家已示范出生命起源第一步的证据。

可是现时大部份地质化学家都相信米勒-尤里实验并没有模拟地球初期的实际情况，原因是实验用错了模拟原始大气层的混合气体。

原始大气层的成份

米勒所用的是混合了甲烷（methane， CH₄），氨（ammonia，NH₃），水（water，H₂0）的高氢（hydrogen，H₂）含量气体，这是奥巴林和哈尔登所提出原始大气层的成份。现时大气层含21%氧气，而奥巴林和哈尔登的原始大气层却没有氧气，原因是氧气会阻碍有机合成（organic synthesis）－ 这亦是为何化学家在实验室里合成或储藏有机化学物品时，通常会清除密封容器里的氧气的原因。因此奥巴林和哈尔登推断原始大气层是贫氧（lacking oxygen）的，换句话说，他们所提出的原始大气层是还原性（reducing）的。

最初科学家认为还原性的原始大气层似乎是合理的，因为他们相信地球是由星尘和气体凝结而成，所以原始大气层的成份类似大部份由氢气构成的星际气体亦很合理。

可是在1952年，芝加哥大学的地质化学家布朗（Harrison Brown）根据地球大气层中稀有气体（rare gases）的成份，推论出如果地球曾经有过原始大气层的话，那么大气层在地球形成后不久便消失了。⁶

1960年代普林斯顿大学地质化学家贺兰（Heinrich Holland）和卡内基学院的地球物理学家艾贝尔森（Philip Abelson）独立地提出地球的原始大气层并非源自星际气云，而是来自地球本身的火山爆发。 ^7，8火山爆发所释放出来的气体主要由水蒸气（H₂0），二氧化碳（carbon dioxide，CO₂），氮气（nitrogen）和小量的氢气所组成。由于氢气太轻，地球的重力无法把氢气留住，所以氢气（和其他稀有气体一样）会流失到外太空里去。

如果原始大气层的主要成份为水蒸气，太阳的紫外光会把大气层上层的水蒸气分解成氢气和氧气，这过程称为「光解作用」 （photodissociation）。虽然科学家相信现时大气层的氧气主要是后来由植物通过光合作用（photosynthesis）产生出来的，但理论模型暗示光解作用产生了一些原始氧气。

光解作用所产生的氢气会流失到太空，所以没有东西可以还原二氧化碳和氮气，因此甲烷和氨便无法形成去构成原始大气层。艾贝尔森亦注意到氨吸收太阳光中的紫外线，并会被快速分解。此外，如果原始大气层中有大量的甲烷存在，那么早期岩石会含有大量有机分子，但事实却非如此。

所以艾贝尔森及其他科学家认为奥巴林和哈尔登所提出的原始大气层成份是错误的，原始大气层与米勒-尤里实验里所用的混合气体相差甚远。 1975年比利时生化学家弗洛金（Marcel Florkin）宣布「还原性原始大气层的观念己被摒弃了」，而米勒-尤里实验已「不再被视为符合地质学」。⁹

1977年两位主要的生命起源研究员霍士（Sidney Fox）和杜斯（Klaus Dose）改变原先支持原始大气层贫氧的观点，并指出还原性原始大气层看来在地质学上「并不正确，因为种种证据证明大部份氢气很可能流失到外太空，剩下来的甲烷和氨已被氧化了」。根据霍士和杜斯，米勒-尤里实验不单用错了混合气体，而且亦不能正确地代表早期的地质学实况，因为他们并没有把氢气从系统中排除。在一次米勒-尤里实验中，氢气累积到混合气体的76%之高，但在早期的地球，氢气早已逃到外太空。霍士和杜斯最后总结：「人们已日益普遍知道，米勒的合成并在地质学上没有意义。」¹⁰

1995年科恩（Jon Cohen）在《科学》杂志写道，很多研究生命起源的学者己经摒弃了1953年的实验，因为「早期的大气层与米勒-尤里的模拟完全不像。 」¹¹

水蒸气，二氧化碳和氮气的大气层，即使把氧气排除，也无法产生氨基酸。 1977年霍士和杜斯公布这样的混合气体加上电流无法产生氨基酸。贺兰在1984年注意到如果把甲烷和氨从混合气体中移除，那么「在实验中有机化合物的产量和种类便会大大的减少」。根据贺兰，二氧化碳、氮气和水的混合物完全无法产生氨基酸。¹²

即使产生氨基酸又如何？

"假如"科学家有一天真的能够以真实的原始大气层制造出氨基酸，这离开制造出一个活细胞又有多远呢？

威尔斯在史特博的《为人类寻根》一书说：「难以置信地远。这是一个极为复杂的过程的第一步。你需要有正确数目和正确类型的氨基酸去连接起来才能制造出一个蛋白分子，但这离开制造出一个活细胞还差很远。然后你需要几十个蛋白分子，按着正确的次序排列好，才能制造出一个活细胞，这样的机会率小得惊人。没有生命的化学物与即使最原始的生物之间的鸿沟，实在大得惊人。

「... ... 如果你想制造生命，除了要将没有生命的化学物质变成细胞的成份，还要面对一个更大的难题，就是如何将它们按正确的次序排好. .. ... 因此，即使你能完成从米勒实验里的氨基酸— 极有可能没有在现实世界存在过— 到制造出一个活细胞所需的元素（酵素、DNA等等）那几千个步骤— 你仍然离开制造生命无限远。」¹³

由此可见，即使原始大气层真的能够制造出氨基酸，要制造出活细胞亦是不可能的事。

圣经中的答案

自从达以文于1859年提出进化论，科学家到今时今日亦未能解释生命起源。相反，地质学、地质化学以及化石记录的资料都证明生命在地球历史初期迅速出现— 造物主的概念呼之欲出。

其实圣经已经为我们提供了一个简单而清晰的答案：上帝创造天地和生命。上帝虽然不能用肉眼看见，但衪透过大自然向我们显露：

约伯记12:7-9「你且问走兽、走兽必指教你．又问空中的飞鸟、飞鸟必告诉你．或与地说话、地必指教你．海中的鱼、也必向你说明。看这一切、谁不知道是耶和华的手作成的呢。」

诗篇19:1-6「诸天述说神的荣耀．穹苍传扬他的手段。这日到那日发出言语．这夜到那夜传出知识。无言无语、也无声音可听。它的量带通遍天下、它的言语传到地极。　神在其间为太阳安设帐幕．太阳如同新郎出洞房、又如勇士欢然奔路。它从天这边出来、绕到天那边．没有一物被隐藏不得它的热气。」

诗篇8:1-3「耶和华我们的主阿、你的名在全地何其美．你将你的荣耀彰显于天。你因敌人的缘故、从婴孩和吃奶的口中、建立了能力、使仇敌和报仇的、闭口无言。我观看你指头所造的天、并你所陈设的月亮星宿、」

罗马书1:20「自从造天地以来、神的永能和神性是明明可知的、虽是眼不能见、但借着所造之物、就可以晓得、叫人无可推诿．」

1.  Wells, J. 2000. Icons of Evolution: science or myth?: Why much of what we teach about evolution is wrong (Regnery, Washington DC).
2. AI Oparin, Origin of Life (Moscow, 1924; translated by S. Morgulis and published by Macmillan in 1938).
3. JBS Haldane, Rationalist Annual 148 (1928), pp. 3-10.
4. Stanley Miller, "A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions," Science 117 (1953), pp. 528 -529.
5. Iris Fry, The Emergence of Life on Earth: A Historical and Scientific Overview (New Brunswick, NJ: Rutgers University Press, 2000), pp. 79-83.
6. Harrison Brown, "Rare Gases and the Formation of the Earth's Atmosphere," pp. 258-266 in Gerard P. Kuiper (editor), The Atmosphere of the Earth and Planets, Revised Edition (Chicago: The University of Chicago Press, 1952)
7. Heinrich D. Holland, "Model for the Evolution of the Earth's Atmosphere," pp. 447-477 in AEJ Engel, Harold L. James, and BF Leonard (editors), Petrologic Studies: A Volume in Honor of AF Buddington (Geological Society of America, 1962), pp. 448-449.
8. Philip H. Abelson, "Chemical Events on the Primitive Earth," Proceedings of the National Academy of Sciences USA 55 (1966 ), pp. 1365-1372.
9. Marcel Florkin, "Ideas and Experiments in the Field of Prebiological Chemical Evolution," Comprehensive Biochemistry 29B (1975), pp. 231-260.
10. Sidney W. Fox and Klaus Does, Molecular Evolution and the Origin of Life, Revised Edition (New York: Marcel Dekkar, 1977), pp. 43, 74-76.
11. Jon Cohen, "Novel Center Seeks to Add Spark to Origins of Life," Science 270 (1995), pp. 1925 -1926.
12. Heinrich D. Holland, The Chemical Evolution of the Atmosphere and Oceans (Princeton: Princeton University Press, 1984), pp. 99-100.
13. Lee Strobel, The Case for A Creater (Zondervan, 2004) pp. 38-39.