生命起源第一章：故事的一開始就是一個吵不完的故事！生源論 ＆ 無生源論 的世紀大鬥法～～！

" 從一開始，就是一個吵不完的故事 "

" 沒有吵很久拉～大概從西元前六世紀到現在這樣 "

  在科學發展演進的漫漫歷史長路上，衝刺在浪頭最前線的科學家們，常常會提出各式各樣的假說、觀點，並搭配上他們的觀察和實驗結果，來證明他們想法的正確性。但是大家的想法往往不一樣，也因此，支持各種不同論點的學者們，便會卯足全力的進行各種實驗，來支持並證明自己的理論，然後推翻別人的假說，不要懷疑，這是戰爭！歷史上意見不合的科學家們千千百百種，甚至還有人的辯論會，由於對學界有重大啟發、並解對於科學有所改良，而「吵」到被收入史冊，像是著名的波耳-愛因斯坦之爭。

總之，關於生命起源的說法，歷史上的科學家分為兩派：

• 生源論：生命必源自於生命，不能無中生有

• 無生源論(自然發生學說)：生物體確實可以源自於無生物物質

「生命」到底是怎麼出現的？

“無生源論：生物體確實可以源自於無生物物質”

  科學家們並不是最近才開始思考這個問題。早在西元六世紀之前，愛奧尼亞學派就提出了以以生命可以無中生有的無生源論，或稱自然發生學說，並在西元前四世紀時，由愛奧尼亞學派的大哲人亞里斯多德，發揚光大。他是第一個完整陳述並解釋這個理論的人，在他的著作《動物史》中有提到，「動物來自其他同種動物，但是生物體確實可以源自於無生物物質」，有了這位大學者的支持，無生源論氣焰高漲，備受大家相信。當然也出現許多證實自然發生學說的實驗咯。

  例如十五世紀的瑞士科學家，范·海爾蒙特（Van Helmont）的實驗，他將髒衣服、小麥放進一個箱子裡，經過21天之後，就有老鼠出現在箱子裡了，像這樣概念的實驗不斷出現，讓大家更加相信自然發生說，一直到了觀察儀器比較進步、科學研究蓬勃發展的十七、十八世紀，自然發生說才受到學者們的挑戰。

“生源論：生命必源自於生命，不能無中生有”

   直到1688年，一位義大利的醫生 弗朗切斯科·雷迪（Francesco Redi），他左思右想，覺得生命應該要源自於其他生命，不能自然產生，於是他做了鼎鼎大名的 “腐肉生蛆實驗”。他把新鮮的肉分別放到兩個罐子裡，一個罐子有用紗布封起來，另一個則沒有。經過了一段時間後，他發現白色的蛆只會出現在沒有用紗布封起來的罐子裡，用紗布封起來的罐子則沒有，這樣的實驗他重複了很多次，用了各式各樣的肉當作材料，都得到了相同的結果。

  在實驗期間，他也觀察到沒有用紗布封起來的罐子裡，蒼蠅會飛到肉上下蛋，而用紗布封起來的罐子，或許會有蒼蠅在紗布上下蛋，但是只有蒼蠅接觸到的肉，才會有蛆產生，因此他認為之前很多人做的實驗，應該都是因為觀察不周或是由於人的眼睛無法看到，所以才會得到那些結果，就這樣這個著名的“腐肉生蛆實驗”，在十七世紀，擊垮了無生源論種種實驗結果及說法。同時，雷迪 也建立要用實驗來驗證假說的觀念，到現在都還是生物學的一大重點。

“肉眼可見的動物是如此，那微生物呢？”

  時間來到十八世紀，雷文霍克發明了效果優良的顯微鏡，讓微生物得以被科學家們觀察到，而隨著微生物的研究越來越普及，無生源論的支持者們，也把焦點轉向微生物

  到了1711年 法國生物學家 約伯樂（Louis Joblot，1645~1723），做了一個叫乾草浸液實驗  實驗是這樣的：首先使用兩個瓶子，都裝入了相同來源煮沸過的乾草，這兩個瓶子其中一個沒有密封，而另一個是密封的 放一陣子後～～ 密封的瓶子裡沒有微生物產生，但沒密封的瓶子裡卻有微生物。 若按照自然發生學說的想法，兩個瓶子都應該有微生物產生才對，但事實卻非如此，此實驗即為生源說的證據。

  然而在1745年，英國的生物學家 尼丹（John Needham）將肉汁倒進瓶子裡煮沸並用軟木塞塞起來，在放置幾天過後，他透過顯微鏡觀察，發現裡面有許多微生物存在，這個實驗結果發表後，被一些有名的科學家重複驗證，因此無生源論的說法又再度被大家採信。

  但在1768年，義大利的生物學家 斯巴蘭札尼（Lazzaro Spallanzani）發表了一系列巧妙設計的實驗，來反駁 尼丹 的實驗結果。斯巴蘭札尼 將食物放在瓶子裡煮沸一個小時，最後用燒熔瓶口的方法把瓶子封起來，過了一段時間之後，瓶子裡並沒有微生物的出現，但是如果只煮沸幾分鐘或是用軟木塞封住瓶蓋的話，瓶子裡就會有微生物出現，因此 斯巴蘭札尼 認為 尼丹的實驗應該是無效的，因為他可能沒有加熱夠久夠熱，沒辦法完全殺死微生物，或是他無法有效的封瓶，導致微生物跑進瓶子裡。

  尼丹 也立馬反擊，並提出「四素說」，表示  斯巴蘭札尼 加熱破壞分解營養素，而且燒熔瓶口的封瓶方式，沒有辦法讓空氣進入。對於這樣的說法，斯巴蘭札尼 又做了另外一個實驗，這次他將煮沸時間加長成三小時或是更久，接著用燒熔瓶口的方式封瓶，結果瓶子裡當然沒有微生物出現，但是如果他將封瓶方式改成使用軟木塞，或是不封瓶，卻發現瓶子裡有微生物出現。這個實驗證明了並沒有加熱過度破壞營養素這件事情，但卻還是沒有辦法解決尼達姆提出的空氣問題。到了1774年，氧氣被發現且被認為是生物體生存的重要元素，因此自然發生說更加脫離不了空氣這個條件。

“白熱化的19世紀：普歇＆巴斯德 的基情戰爭”

  德國科學家 許旺，在容器中加熱氧氣後，發現並沒有微生物產生，他認為這是因為加熱殺死了空氣或氧氣中的微生物，所以才沒有微生物產生。

  但法國著名科學家 普歇（Pouchet）為了增加客觀性，他打算水分和空氣都使用人造合成，重做了一次斯巴蘭在尼的實驗。在空氣中燃燒氫，以氧化合而生成人造水，製作乾草浸液，再將氮和氧混合，作為人造空氣，通入滅菌後的乾草浸液中，再看看實驗結果。本來不做還好，一做，反而得到一堆微生物，結果自然發生派講話又變大聲了。

普歇 的實驗方法：

• 以人造水做乾草浸液。
• 將氮和氧混合，作為人造空氣。
• 高溫滅菌，並密封。

  1862年，巴斯德 藉由顯微鏡觀察到空氣中微生物的存在，並認為微生物附著在漂浮於空氣中的灰塵上。他用無菌的瓶子到不同地區捕捉空氣後封瓶培養，發現來自城市的瓶子經過培養後有大量微生物產生，但是來自山區的瓶子卻有一大部分維持無菌，證明空氣中確實有微生物的存在，是因為空氣中的微生物導才致無菌瓶污染的。

  最後 巴斯德 設計了一個相當著名的實驗，也就是鵝頸瓶實驗，他假設污染源為空氣中的灰塵，而煮沸的湯汁只要能在隔絕灰塵污染的狀態下和空氣接觸，就可以維持無菌，於是他利用鵝頸瓶煮沸含有醣和酵母菌的液體，冷卻後發現液體裡並沒有微生物產生，但是如果將鵝頸打破或是將鵝頸裡的液體套入瓶中，則會有微生物出現，這個精巧的實驗證明了巴斯德的假說，生源論的說法也被大家所接受並採信。

巴斯德 的實驗方法：

• 觀察到空氣中有微生物的存在
• 高溫滅菌，用鵝頸瓶隔絕空氣中微生物落入肉湯
• 在不同地區打破鵝頸瓶（城市、高山），證明微生物來自空氣中

巴斯德所使用的鵝頸瓶（licensed under  CC 4.0, via Wiki）

  即使這個實驗已經如此完美，卻還是不能反駁所有無生源論的說法，例如 普歇 用甘草來進行鵝頸瓶實驗，卻發現還是有微生物產生。但是在17年後的1877年，英國學家 廷得爾 和法國微生物學者 費迪南德·科恩（Ferdinand Cohen）發現甘草含有大量耐熱的微生物孢子，可以幫助微生物度過高溫殺菌的過程，解釋了 普歇 的實驗為何失敗。

“最終，這還是個無解的謎團”

  說到這裡，看來這場戰爭已經由 巴斯德 畫下了句點。

• 所以，生命的起源是來自生命。
• 什麼？你遲疑了？

  很正常，因為上述所介紹的各項實驗所想要解釋的，其實並不是「第一個生命的起源」，而是「已經存在的生命是從何而來」。

  生源論雖然在歷史長河中勝出，但它仍無法解釋生命的起源為何，只知道現在你我眼前的生物是從生命繁衍而來。

  那麼你問，科學找到生命的起源了嗎？

  下一章：《生命起源第二章：RNA才是最初的海上霸主》，我們將要看看生物學家是如何建構生命起源的新理論──有機演化學說。

參考資料：
[1]  Ben-Menahem, A. (2009). Historical encyclopedia of natural and mathematical sciences (Vol. 1). Springer Science & Business Media.  
[2]  Schaechter, M. (2009). Encyclopedia of microbiology. Academic Press.
[3]  Roll-Hansen, N. (1979). Experimental method and spontaneous generation: the controversy between Pasteur and Pouchet, 1859-64. Journal of the history of medicine and allied sciences, 34(3), 273.
[4]  Strick, J. (1999). Darwinism and the Origin of Life: The Role of HC Bastian in the British Spontaneous Generation Debates, 1868--1873. Journal of the History of Biology, 32(1), 51-92.