科学家成功将书本内容写进dna序列(用基因探索历史的科学家)

据《新科学家》和《科学》杂志网站8月16日报道，哈佛大学的研究团队将一本遗传学课本的全部内容编码进一小段dna（脱氧核糖核酸）序列，确切来说，是将53400个单词、11张图片和一个java程序共计527万比特的数据存储在了不到1皮克（10－12克）的dna中。这项最新突破有可能彻底革新我们存储数据的能力。

dna是已知密度最高也最稳定的信息存储介质。理论上而言，dna的每个核苷酸可以编码两个比特，每克单链dna的存储容量可达455艾字节（1艾字节=10的18次方字节，1字节=8比特），大约相当于1000亿张dvd光盘的容量，存储密度几乎是闪存等现有数字媒体的五六百倍。而且，存储在dna中的数据时隔几千后年仍能够被读出。

此前曾有研究人员尝试过将数据写进活细胞的基因组内，但这种方法存在很多问题：首先，一旦细胞死亡，存储的内容将会丢失；其次，细胞会分裂复制，在这一过程中可能会产生新的变异，从而更改存储数据。此外，利用dna长序列读取和写入数据存在一定难度，而且成本很高，这使得利用dna进行大规模数据存储不太现实。

为了解决这些问题，哈佛医学院合成生物学家乔治・丘吉尔带领的研究团队不使用细胞，而是用喷墨打印机将化学合成的dna短片段嵌入到一个微小的玻璃芯片表面。他们将一本由丘吉尔参与编写的遗传学课本转换成“0”和“1”的比特形式，并用dna的4个碱基中的a或c来编码 “0”，g或t来编码“1”，从而将课本内容写入了dna中。这个dna芯片采用了类似于计算机硬盘分区的方式，将课本内容分散为数据块来存储。

读取这些数据则需要一个dna测序仪和一台计算机。由于每个dna片段中都包含着一个数字“条形码”，记录了其在原始文件中的位置，因此所有的片段可被重新组装，并转换成数字格式。电脑还能帮助纠错：每个数据块都被复制了数千次，通过与其他副本相比较，任何一个小错误都可以被识别并修复。

研究人员将课本内容存入dna，然后又重新转化为数字形式读出，结果显示，这个存储系统的底层读取错误率为每百万比特只有两个错误，可与dvd比肩，远远优于磁性硬盘驱动器。不过，由于数据编码是与dna合成同步完成的，因此这种方式不支持可擦写数据存储，但适用于长期归档存储。

研究人员表示，因受操作成本、速度（此次花了大约几天时间）和测序仪大小的制约，将dna作为一种通用的数据存储介质目前还不切实际，但这一领域正在快速发展，未来5年到10年内有望开发出比传统数字存储设备更快、更小、更便宜的dna存储技术。

用基因探索历史的科学家

北美洞穴里的收获

在美国俄勒冈州古老的佩斯利洞穴里，考古学家们常常会有不错的收获。在洞里的沉积物中，埋藏着大量的石器矛尖、动物骨骼、植物纤维、绳索和兽皮。放射性碳年代测试法表明，它们的年代都非常久远了。2014年，一位名叫艾斯克·威勒斯列夫的丹麦科学家慕名而来，希望在佩斯利洞穴找到一些古骆驼或者古野马的遗骸化石。他正在研究一个在“圈外人士”看来异常深奥难懂的课题——测序远古生物的DNA，即，用科学的方法将遗传物质从有着成千上万年历史的样本中分离出来。

俄勒冈州立大学的丹尼斯·詹金斯教授就是一位“圈外人士”，他作为佩斯利洞穴考古项目的负责人，起初并不太看好威勒斯列夫的工作。詹金斯说道：“我觉得，他（威勒斯列夫）可以来这里考察并撰写论文，但如果他的研究让我不爽，那么我不会允许他带走任何样品。”但最终，威勒斯列夫不仅为哥本哈根大学的实验室带回了古骆驼和古野马的骨头，另外还带回了14块人类粪便的化石。詹金斯后来承认，威勒斯列夫的考古结果让他惊掉了下巴，因为威勒斯列夫从6块粪便化石中提取出了线粒体DNA。这些线粒体DNA显示出粪便的主人属于单倍群A2和B2——本土印第安人的两个主要遗传谱系的起点，它们的年代甚至比北美已知最古老的克洛维斯人还要早1000多年。

很显然，威勒斯列夫的发现会重新校准人们对美洲大陆早期原住居民的认识，这已经不是威勒斯列夫第一次用古代基因重写人类历史了。他已经测序过许多古人类的基因，比如格林兰岛上一个4000岁的古爱斯基摩人、西伯利亚冻土的一个24000岁高龄的小孩以及美国蒙大拿州的一个12000多岁的婴儿。在短短几年里，威勒斯列夫的这些研究解开了人类早期历史中的许多秘密。

探险西伯利亚

威勒斯列夫并不是第一个试图分析古生物遗传物质的人，早在20世纪80年代，这种开创性的研究已经应用在尼安德特人和古埃及木乃伊身上了。但是，威勒斯列夫很小的时候就对远古历史有着一种异常的痴迷，这使他能够在这个竞争愈发激烈的研究领域长期处在前沿的位置。

威勒斯列夫出生于哥本哈根附近的郊区，孩童时期，他常常随着家人到古老森林中做家庭旅行。登山、滑雪、伐木等活动使他对北极探险养成了兴趣，而古代狩猎者的传说又让他迷上了生物学和历史学。威勒斯列夫决定，等到差不多的年龄，自己一定要到更广阔的冻土——西伯利亚探险一番。

进入大学后，威勒斯列夫觉得时机成熟了，他和双胞胎弟弟一起划着一叶扁舟，在西伯利亚的河网旅行，在河床的冻土地带，他见到了一些远古巨型动物的遗骸，比如猛犸象。威勒斯列夫听说，在西伯利亚冻原的北部，生存着神秘的尤卡吉尔人。这些人是一群北极古代人的遗族，以捕猎麋鹿和驼鹿为生，由于他们长期在世界上气候最严酷的地区生活，贫困、侵略和疾病已经将尤卡吉尔人带至了灭绝的边缘。“没人知道他们在哪里，”威勒斯列夫说道，“当时在地图上标有一些村庄，然而我却连他们的影子都没找到。”此后的几年里，威勒斯列夫沿着19世纪人类学家的脚步在西伯利亚苦苦追寻，终于，一位浑身伤疤累累的老猎人将威勒斯列夫带到了尤卡吉尔人的部落。然而，令威勒斯列夫感到有些意外的是，尤卡吉尔人并不是一个完全与世隔绝的孤立部落，事实上，他们几乎所有人的祖先都有俄罗斯人和其他族群的血统，威勒斯列夫也只找到了一个讲尤卡吉尔人当地语言的老人。

复原古人类基因

博士毕业后，威勒斯列夫开始把寻找古人类基因作为重要任务，他希望能够理清诸如尤卡吉尔人祖先的古代人的历史。

2006年，威勒斯列夫和同事来到格陵兰岛，试着从带有被猎杀痕迹的动物骸骨上寻找古代猎人残留的DNA。在一个多月的时间里，威勒斯列夫潜入格陵兰岛的地下，穿上全套防护服，以免污染样本。然而，当他们回到哥本哈根大学并对骸骨进行研究时，却失望地发现其中没有人类的DNA。幸运的是，威勒斯列夫却从另一个意想不到的途径获得了古人类的基因。早在1980年代，科学家已经在格陵兰岛找到了一束4000多年前的毛发。它被完好储存起来，却忘在了地下室。威勒斯列夫随即找到了毛发，从那束毛发中提取了人类DNA，并以强大的新技术重建了古格陵兰人的基因组。这是科学家首次复原出完整的古人类基因组。

通过这束毛发的DNA，威勒斯列夫可以推断出许多信息。比如，这簇头发来自萨卡克文明（古爱斯基摩文明的一种），它的所有者极有可能是一个健壮的男性，拥有黑色的皮肤与褐色的双眼。其中，最有趣的是这束毛发属于一个古爱斯基摩人，而且他并非格陵兰岛现在的居民——因纽特人的直系祖先。分析完此人的基因组之后，威勒斯列夫认为，古爱斯基摩人在大约5000多年前从西伯利亚离开，来到加拿大和格陵兰岛，并在那里生活了几个世纪后灭绝了。古爱斯基摩人并非如今因纽特人的祖先，他们只是被因纽特人取代了。

格陵兰岛古人类基因组给了威勒斯列夫一些新的启发。他原本认为，世界上的主要人种分布在世界不同的地区并且有十分独立的遗传历史。然而，现在他发现，这种想法也许过于简单化，早期人类的迁移历史还有许多秘密需要揭开。

测序“玛尔塔小孩”

和“蒙大拿婴儿”

在首次成功复原出古人类基因组之后，威勒斯列夫继续发表了一系列研究，从很大程度上改变了我们对人类历史的认识。人类起源于20万年前的非洲，然后一批批迁移到世界的各个角落。格陵兰岛的毛发就证明，古人类曾经从西伯利亚来到了北美，然后又穿越北美大陆来到了格陵兰岛。为了进一步理解美洲移民的历史，威勒斯列夫研究了一具埋在西伯利亚东部的古人类骸骨。

这块骸骨样本来自西伯利亚一个名叫玛尔塔的小村庄，被称作“玛尔塔小孩”。威勒斯列夫从这具遗骸中获得了高质量的DNA样本，他测出了小孩的DNA序列。分析结果表明，这个孩子生活在距今2.4万年之前，是个男孩，死时只有4岁。最令他吃惊的是，玛尔塔小孩染色体上的DNA序列更加符合欧洲人的特点，却完全没有找到任何东亚人特有的遗传标记。换句话说，他来自欧洲，同时并不是现代东亚人的祖先。而且，更奇怪的是，玛尔塔小孩的基因组序列和美洲人非常相似，带有大量只有美洲原住民才有的遗传特征。这个结果让威勒斯列夫大吃一惊，因为它和现有的人类学理论完全不同。

随后，威勒斯列夫来到加拿大的蒙大拿州，开始着手测序一个12600岁的婴儿的DNA。这个婴儿名叫Anzick-1，在蒙大拿的一个农场中被发现，是北美大陆有史以来发现的最古老的人类的遗骸，男婴死时约12到18个月大，他与100多件古物同葬，包括鱼叉及鹿角制的工具等，这些古物显示出，男婴遗骸属于北美洲的克洛维斯文化时期。

几十年来，考古学家曾假设北美洲的第一批原住民是克洛维斯人，他们在约1.3万年前于北美洲中西部和西南部留下了大量带有特色的古物。威勒斯列夫的DNA测序结果也证实了这一点，Anzick-1的基因与所有现代土著居民的基因组都显示出密切的亲戚关系，而且Anzick-1显示出自己是属于亚洲人的后裔，而非欧洲人后裔。威勒斯列夫推断，这证明克洛维斯人至少是当今80%甚至100%的本土印第安人的祖先，而且他们的祖先来自亚洲。

新的理论和新的问题

结合了“玛尔塔小孩”和“蒙大拿婴儿”的基因组，威勒斯列夫提出一种新的理论，试图解决北美洲长期以来存在的关于土著居民血统的争论。

此前已有的考古学证据表明，美洲原住民的祖先很可能是在1.5万年以前跨过白令海峡到达美洲大陆的。当时地球正处于冰期，海平面下降导致白令海峡出现了一个陆桥，为迁徙的古人类提供了一条临时通道。此后地球回暖，海平面上升，路桥被淹没，亚洲和美洲又被分开了，直到哥伦布发现美洲大陆才又重新联系上。但是，美国的一些考古学证据与这个理论不相符，比如，美国华盛顿州曾经挖掘出具有欧洲人特征的古人类头盖骨。于是，考古学界又有一个新的理论，认为美洲原住民是欧洲和东亚人混血的结果，但该理论认为欧洲人是跨过大西洋，从东边进入美洲大陆的。

威勒斯列夫的研究结果改进了这个新理论。“玛尔塔小孩”所属的族群虽然来自欧洲，但却为美洲原住民贡献了基因组，同时，大多数印第安人的基因组源自亚洲，但和许多东亚的古老族群又不完全一样。威勒斯列夫认为最可能的解释就是，这个玛尔塔小孩所属的族群最初从欧洲迁徙到西伯利亚，他们在这里遇到了另一支东亚族群，两者发生通婚，大量基因交流融合在一起。随后，这支新的人类族群在1.5万年之前跨过了白令海峡，他们才是美洲原住民的真正祖先。

然而，这里还是有一个问题没有解开——克洛维斯人是最早的美洲土著居民么？威勒斯列夫对佩斯利洞穴粪便化石的分析结果表明，化石中包含着北美大陆最古老的人类基因，距今已有14300年，其年代比克洛维斯人还早1000年。克勒斯列夫认为，克洛维斯人和佩斯利山洞的居民可能都源于第一批从亚洲迁徙来的移民，但他们在何时与何地为何变成了两个不同的族群，目前还是谜题。不过，威勒斯列夫对此并不担心，他表示，我们已经有了探寻历史和真相的新方法——测序远古DNA，这将为我们解答更多的古人类谜题。

本文源自大科技*百科新说2016年第9期杂志文章、欢迎广大读者关注我们大科技的微信号：hdkj1997

在科学史上是通过怎样的实验如何证明的DNA是遗传物质？

1926年肺炎球菌被命名时，学名是Diplococcus pneumonia(肺炎双球菌)，但1974年，它的学名被改为Streptococcus pneumoniae(肺炎链球菌)。(双球菌的细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列。链球菌的细胞沿一个平面分裂，新个体不但可保持成对的样子，并可连成链状。一定种的全部细胞，不一定都按照一种方式排列，占优势的排列方式才是重要的。)在抗菌素发明之前，它一直是人类的主要杀手，使人患肺炎而死亡。它对小鼠的危害更严重，往小鼠体内注入一个肺炎球菌，就能导致小鼠因败血症而死亡。
肺炎链球菌有具多糖荚膜的致病菌S型菌(Smooth,因菌落外观光滑)和非致病菌R型菌(Rough,因菌落外观粗糙)。荚膜有不同的构造，根据免疫反应可以分成I型、II型、III型等，细菌是否具有产生荚膜的能力，以及产生荚膜的类型，为“遗传特性”。S型菌经过突变可以产生R突变体，反之亦然，但是突变总是涉及丢失或获得产生一个特定类型荚膜的能力(如II-S?6?2II-R；而不是III-S?6?2II-R)。
1928年，在英国卫生部任职的医生格里菲斯(Frederick Griffith, 1879-1941)对肺炎球菌的致病情况做了研究。当他把热处理的S细菌(III-S型)与活的R细菌(II-R型)的混合物注射到小鼠中时，尽管这两种细菌本身都不是致死的，但是小鼠还是死亡了！更重要的是，从注射了这类混合物而死亡的小鼠身上分离的到S型菌，而且是与加热杀死的S细菌相同的S型(III-S)，因此这些S细菌不可能是通过这些特定的R细菌突变而来的。格里菲斯将这种引起转化(transform)的未知物质称为转化因子(transforming principle)，他不知道转化因子的本质，但错误地猜想它可能是一种涉及到荚膜合成的蛋白质，或是一些作为细菌荚膜前体的物质。
对此实验，不同的科学家分别做出三种解释：
1 R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”；
2 (新拉马克主义理论)III-Ｓ品系死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激II-Ｒ品系突变成了III-Ｓ品系(直至1958年，仍有教科书把肺炎球菌转化实验当作新拉马克主义的定向诱导的例子)；
3 III-S型菌的遗传物质进入II-R型菌，合成了III-S型菌的荚膜。
20世纪３０年代的遗传学家主要在研究果蝇(Drosophila melanogaster)，而对细菌的遗传不感兴趣。对这个问题感兴趣的是免疫化学家。
1931年，道森(Martin Henry Dawson)和西亚(Richard H.P. Sia)成功地在体外进行了转化实验:只在培养皿中使II-R型菌转化成III-S型菌，不需要以小鼠为媒介。——这否认了新拉马克主义的因小鼠体内免疫物质诱导的解释。
1933年，阿洛维(Lionel J. Alloway)将II-R型菌和III-S型菌的无细胞提取液(所有完整细胞、细胞碎片、荚膜分子都通过离心和过滤从提取物中去掉)混合，培养皿上仍长出了III-S型菌。——这否认了R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
因此，结论是S型菌细胞提取物中含有转化因子，而它的化学本质还是未知的。
(格里菲斯是低调而又务实的人。唯一一次参加学术会议是1936年的微生物大会，还是被他的朋友硬拉去的。他在会上敷衍地做了一个报告。他的报告和他1928年著名的肺炎球菌转化实验毫不相关，因为当时他自己都没意识到他转化的实验的重要性。1941年，在一次纳粹德国对伦敦的空袭中，格里菲斯和同事不幸牺牲在实验室中。)(1913年，艾弗里的母亲不行死于肺炎，36岁的性格内向的艾弗里从此立志称为一名细菌学家，研究肺炎。)
1935年至1944年，经历了10年的不断研究，美国洛克菲勒学院的三位免疫化学家艾弗里(Oswald Theodore Avery, 1877.10.21-1955.2.2)、麦克劳德(Colin Munro MacLeod, 1909.1.28— 1972.2.11)、麦卡提(Maclyn McCarty 1911.7.9–2005.1.2)证明了DNA是肺炎球菌的遗传物质(The evidence presented supportsthe belief that a nucleic acid of thedesoxy-ribose typeis the fundamental unit of the transforming principle of Pneumococcus Type III)。
艾弗里的实验其实并不是如高中教材所说的那样，“将提纯的DNA、蛋白质和荚膜多糖等物质分别加入到培养了R型细菌的培养基中，结果发现：只有加入DNA，R型细菌才能够转化为S型细菌”。
艾弗里等人的工作实际是：不断地去除S型细菌中各种成分，然后得到纯化的“转化因子”；接着对纯化的“转化因子”进行鉴定，确认它就是DNA。并不是像人教版教材中说的那样：对S型细菌中的各种成分进行提纯，再用提纯的各种成分去做转化实验测试。
转化因子中DNA纯度越高，转化效率越高；当用DNA酶处理转化因子后，则没有转化功能。但即使用蛋白质酶处理转换因子，转化效率也不降低。
1944年，当艾弗里等人提取的“最纯”的DNA中，仍有1%的蛋白质杂质。到1949年，Rollin Hotchkiss提纯的DNA中仅含0.02%的氨基酸杂质(后来的研究表明，这些氨基酸是核酸降解后的核苷酸经生化反应生成的，不是之前组成蛋白质的氨基酸)。仍具有转化能力。 Rollin Hotchkiss还证实了和荚膜无关的细菌性状也能转化。
事实上，艾弗里的实验已经严谨地证明了DNA是遗传物质，只是受当时科学界的环境所限，他的结果受到指责，不被接受。
当时的反对者主要有一下三种观点：
1 受“四核苷酸”假说的局限，认为四种碱基的含量是相同的，DNA是四核苷酸的简单的多聚体，就如淀粉是葡萄糖的多聚体那样，因此DNA不太可能是含有复杂遗传信息的遗传物质；
2 认为转化实验中DNA并未能提得很纯，还有蛋白质杂志，可能正是这些少量的特殊蛋白在起转化作用。当时人们难以忘记二十年前著名的生化学家维尔施泰特(Richard Martin Willst?0?1tter, 1872.8.13-1942.8.3)由于不能将酶提纯而错误宣称酶不是蛋白的沉痛教训；
3 认为即使转化因子确实是DNA，但也可能DNA只是对荚膜形成起着直接的化学效应，而不是充当遗传信息的载体。
1952年，赫尔希(Alfred Day Hershey, 1908.12.4–1997.5.22)和蔡斯(Martha Cowles Chase, 1927.8.8–2003.8.27)做了T2噬菌体侵染埃希氏大肠菌(简称大肠杆菌,Escherichia coli)实验。
在进行实验之前，他们已知噬菌体的侵染开始于噬菌体对细菌的附着，结束于被侵染细菌的裂解和子代噬菌体的释放，中间发生的事情尚不明确。但噬菌体的遗传物质，无论它是什么，都必须进入细菌中。
T2噬菌体由核酸和蛋白质衣壳组成。核酸是唯一含磷元素的，蛋白质衣壳是唯一含硫元素的。他们先分别用含P32的磷酸盐培养基和含S35的硫酸盐培养基培养大肠杆菌，接着用T2噬菌体侵染大肠杆菌，这样就分别得到了带P32标记核酸和S35标记蛋白质衣壳的噬菌体。
用带标记的噬菌体分别侵染普通的大肠杆菌，一段时间后离心，再分别检测离心后的上清和沉淀中的放射性。
该实验又被称为搅拌机实验(Blender Experiment)，因为搅拌离心是实验中很关键的一步。通过离心能使噬菌体的进入细菌细胞的部分和未进入细胞的部分强行分开。若不搅拌或很长时间时候才搅拌，T2噬菌体就完成复制，裂解大肠杆菌而释放了。这样就没有“沉淀”和“上清”的区别了，检测放射性也失去了意义。
当时发现75％的S35标记在上清中，25％在沉淀中。(若干年后表明，25％仍然与细菌相关联的S35，主要由与噬菌体相关的尾部碎片构成，这些碎片与细菌表面黏附过于紧密，而不能通过搅拌去掉。)
当时发现85％的P32仍然与搅拌后沉淀中的细菌细菌相关联，只有15％的P32位于上清中。上清中放射性的大约1/3，被认为是搅拌时细菌的破裂造成的。（若干年后表明，剩下的2/3是附着在细菌上有缺陷的噬菌体颗粒造成的，这些噬菌体颗粒不能注射它们的DNA。）
更重要的是，P32标记噬菌体产生的子代噬菌体中，检测到了P32；而S35标记噬菌体产生的子代噬菌体中，(按实验论文的原文)放射性不到1%。
由于并不是组成蛋白质的所有氨基酸都含硫(硫元素只能标记甲硫氨酸和半胱氨酸)，因此该实验无法证实是否有不含硫而未被标记的蛋白质进入细胞并起到遗传功能。所以从严谨和精确程度上，它不如艾弗里的实验。
(该实验启发了病毒学家的思路，提出了病毒的繁殖过程，其遗传物质(DNA)和非遗传物质(蛋白质)可以先分开，后组合。)
但由于当时的科学界已经普遍接受了蛋白质不是遗传物质，并对DNA研究火热，加上噬菌体小组在分子生物学领域的巨大影响力，使得赫尔希-蔡斯实验被广泛接受，甚至作为DNA是遗传物质的最后证明。而艾弗里的实验则常常被人们故意忽略，以致某些教科书甚至把赫尔希-蔡斯的实验作为证明DNA是遗传物质的唯一实验。后来在艾弗里的同事的强烈主张下，才后加入的对艾弗里实验的介绍。
后来的Phi X 174噬菌体实验，将病毒分离成DNA和蛋白质衣壳两部分，仅有病毒的DNA就具有感染能力，而病毒的蛋白质衣壳不具备感染能力。这才最终证实了DNA是遗传物质。
1969年，赫尔希和德尔布吕克(Max Ludwig Henning Delbrück，1906.9.4–1981.3.9)、卢瑞亚(Salvador Edward Luria， 1912.8.13–1991.2.6)一起，获得了诺贝尔生理学或医学奖。后两者也是噬菌体小组的成员，他们于1943年做了经典的“彷徨试验”，又称变量试验(fluctuation test)或波动试验，该实验证明大肠杆菌对噬菌体的抗性是在接触相应的噬菌体前，在细胞分裂过程中随机地自发地产生的,不是由噬菌体诱导出来的，噬菌体仅起着淘汰原始的未突变的敏感菌和甄别抗性突变型的作用。因此某一性状的突变与环境因素是不相对应的，这进一步肯定了达尔文学说，否定了新拉马克主义主义。

是哪位科学家首次在世界上建立了蛋白质数据库？是哪位科学家首次在世界上建立了DNA序列数据库？

首次在世界上建立了蛋白质数据库的科学家是Margaret
Oakley
Dayhoff。
首次在世界上建立了DNA序列数据库的科学家是Walter
Goad。

最初的DNA是怎样形成/生命是如何产生的

发现DNA双螺旋结构的其中一位科学家弗朗西斯·克里克（Francis Crick）提到有关生命起源的种种理论说“涉及太多臆测，只基于少量事实”。
事实表明，分子本身并不能自动结合成复杂的生物，相反，在物理定律下，复杂如机器、房子甚至细胞这些东西，会随着时间过去而损坏。这种现象就是科学家所说的热力学第二定律所产生的结果。简单来说，在这个定律下，物质的自然倾向是从有秩序变为无秩序。《进化入门》一书说，进化过程之所以出现，是因为地球“从太阳吸收大量的能量，这些能量促使生物分子形成并变得越来越复杂”。当然，想要把无秩序的东西变得有秩序是需要能量的。比如说，我们要运用能量才能把一大堆砖块、木头和钉子组合成房子。不过，这样的能量必须受到小心的控制，并运用得恰到好处才行，因为不受控制的能量只会使物质损坏得更快，正如一个房子长期受到烈日曝晒、风吹雨打也会很快损坏一样。那么，促使生物分子形成所需的能量，为什么控制得恰到好处呢？
已知的最简单的有机体含有千亿个原子，而且能够有数以千计的化学反应同时在体内进行。分子生物学家迈克尔·丹顿（Michael Denton）说：“在一个活的细胞和秩序井然的非生物制度——例如晶体或雪花——之间有一道莫大的鸿沟存在，两者之间的距离实在大到令人难以想象。甚至今日地球上最简单的生物组织——微生物细胞——也是异常复杂的东西。虽然最细小的微菌细胞小得令人难以置信，每个细胞实际上都是个十足的微型工厂，含有数以千计设计精巧的复杂分子机械，比任何人造的机械复杂得多。在无生物世界中，绝对没有任何东西可与之比拟。在已知的细胞中，最简单的类型也十分复杂。若声称这样的东西是由某种反常而极不可能发生的事件突然将其凑合而成的，就实在令人无法接受了。”
关于每个细胞内所含的遗传密码，丹顿说：“脱氧核糖核酸(DNA)所能贮存的资料数量，远远超越一切已知的贮存系统。它的效能如此卓越，以致重量不及一克的数亿分之一的DNA, 其中所含的资料已足以模铸一个像人一般复杂的有机体。跟活的分子结构所显示的精巧和复杂程度比较起来，甚至我们最先进的产品也相形见绌。这使我们感到十分卑微。”
许多科学家认为生命有可能碰巧产生，是因为1953年首次进行的一个实验。那年，斯坦利·米勒（Stanley Miller）在他认为能模拟原始大气的混合气体中放电，结果产生了一些氨基酸。后来，人们在一块陨石中也找到氨基酸。这些发现是不是意味着，所有构成生命的基本成分都能轻易地碰巧产生呢？
美国纽约大学化学系荣誉教授罗伯特·夏皮罗（Robert Shapiro）说：“有些学者假定，所有构成生命的成分都能轻易地从类似米勒所做的实验中产生，而且都在陨石里找得到。但事实并不是这样。”
米勒教授在作了他的实验四十多年后告诉《科学美国人》说：“生命起源的奥秘，原来比我和其他大部分人所估计的更难解开。”米勒和其他科学家合成了氨基酸后，科学家着手制造蛋白质和DNA；这两种物质都是地上生物维持生命所必需的。科学家在所谓生命起源以前的环境里进行了数千次实验，结果怎样呢？《生命起源的奥秘：再评目前各家理论》指出：“我们在合成氨基酸方面的成就有目共睹，但合成蛋白质和DNA却始终失败；两者形成了强烈的对照。”科学家在合成蛋白质和DNA方面所作的努力，可以用“总是失败”来形容。
科学家均从未能够以没有生命的物质创造新的生命。斯坦利·米勒的化学混合物却不是活着的。再者，它们并非碰巧产生出来的；反之它们是由训练有素的科学家在现代化的实验室中受到严格控制的环境下产生出来的。这些试验非但没有证明生命是偶然产生的，反之它表明生命所需的一切生物结构均必须由业已存在的生命所提供。
“最微小的细菌比斯坦利·米勒的化学混合物更像人，因为这些细菌已经具有生化体系的各种属性。因此，细菌跟人的差距，其实比一组氨基酸跟细菌的差距更小。”——生物学教授林恩·马古利斯（Lynn Margulis）
生物学教授亚历山大·迈纳茨（Alexandre Meinesz）写道： “未能从观察和实验找着证据，证明地球上的生命从分子汤自然产生。跟这个说法有关的科学知识，也没有重大进展”。
老实说，要解开的谜并非仅限于第一个蛋白质分子和第一个核酸分子（DNA或RNA）怎样产生，同时也包括它们怎样共同发挥作用。《新不列颠百科全书》说：“惟独这两种分子共同发挥作用，生物才可能在地上生存。”可是这套百科全书指出，这两种分子怎么会彼此紧密合作，“在生命起源方面”仍然“是个关键性的哑谜”。
微生物学家拉杜·波帕（Radu Popa）说：“既然生命不能在实验室完全受控的情况下产生，又怎么可能是在大自然里衍生出来的呢？活细胞的功能所涉及的机制复杂无比，这些机制看来是不可能同时碰巧形成的。”
英国天文学家伯纳德·洛维尔（Bernard Lovell）写道：“最细小的蛋白分子凭碰巧形成的机会微乎其微。
实际上等于零。”天文学家弗雷德·霍伊尔（Fred Hoyle）也有类似的看法，他写道：“整个传统生物学的架构均认为，生命是凭机遇产生的。可是，随着生物化学家发现了更多有关生命令人懔然生畏的复杂事物，事情已很明显，生命凭碰巧产生的机会如此渺茫，以至可以将其完全抹煞。生命不可能是凭机遇产生的。”
英国化学家伯纳尔（J. D. Bernal）教授在《生命起源》里说：“我们用严谨的科学方法去验证这个理论，就很可能在过程中不止一次证明生命根本是无法自行产生的；生命自行产生的可能性实在太低了，机会可说是微乎其微。教人苦恼的是，地上的生物实在千姿百态，于是相信生命可以自然产生的人为了给生命的起源一个解释，只好曲解他们的论据。”
遗传学家马切依·吉尔蒂克（Maciej Giertych）教授说：“我们现在知道，基因含有巨量的信息。科学无法解释这些信息怎样可能自行产生。信息全凭智慧才能存在，绝不可能凭机遇产生。细胞里的DNA、RNA和蛋白质复制系统都是非常复杂的，这一切必定从起头就是完善无疵的。如果不是这样，生物系统就无法存在了。惟一合理的解释是，这些巨量的信息出于某个有智慧的根源。”

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