第二個階段，從有機小分子物質生成生物大分子物質。這壹過程是在原始海洋中發生的，即氨基酸、核苷酸等有機小分子物質，經過長期積累，相互作用，在適當條件下（如黏土的吸附作用），通過縮合作用或聚合作用形成了原始的蛋白質分子和核酸分子。
第三個階段，從生物大分子物質組成多分子體系。這壹過程是怎樣形成的呢?前蘇聯學者奧巴林提出了團聚體假說，他通過實驗表明，將蛋白質、多肽、核酸和多糖等放在合適的溶液中，它們能自動地濃縮聚集為分散的球狀小滴，這些小滴就是團聚體。奧巴林等人認為，團聚體可以表現出合成、分解、生長、生殖等生命現象。例如，團聚體具有類似於膜那樣的邊界，其內部的化學特征顯著地區別於外部的溶液環境。團聚體能從外部溶液中吸入某些分子作為反應物，還能在酶的催化作用下發生特定的生化反應，反應的產物也能從團聚體中釋放出去。另外，有的學者還提出了微球體和脂球體等其他的壹些假說，以解釋有機高分子物質形成多分子體系的過程。圖7團聚體簡單代謝示意圖第四個階段，有機多分子體系演變為原始生命。這壹階段是在原始的海洋中形成的，是生命起源過程中最復雜和最有決定意義的階段。目前，人們還不能在實驗室裏驗證這壹過程. 生命的起源與演化是和宇宙的起源與演化密切相關的。生命的構成元素如碳、氫、氧、氮、磷、硫等是來自“大爆炸”後元素的演化。資料表明前生物階段的化學演化並不局限於地球，在宇宙空間中廣泛地存在著化學演化的產物。在星際演化中，某些生物單分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成於星際塵埃或凝聚的星雲中，接著在行星表面的壹定條件下產生了象多肽、多聚核苷酸等生物高分子。通過若幹前生物演化的過渡形式最終在地球上形成了最原始的生物系統，即具有原始細胞結構的生命。至此，生物學的演化開始，直到今天地球上產生了無數復雜的生命形式。
38億年前，地球上形成了穩定的陸塊，各種證據表明液態的水圈是熱的，甚至是沸騰的。現生的壹些極端嗜熱的古細菌和甲烷菌可能最接近於地球上最古老的生命形式，其代謝方式可能是化學無機自養。澳大利亞西部瓦拉伍那群中35億年前的微生物可能是地球上最早的生命證據。
原始地殼的出現，標誌著地球由天文行星時代進入地質發展時代，具有原始細胞結構的生命也開始逐漸形成。但是在很長的時間內尚無較多的生物出現，壹直到距今5.4億年前的寒武紀，帶殼的後生動物才大量出現，故把寒武紀以後的地質時代稱為顯生宙。
首先，生命起源之說，第壹個謎是生命的時間，起源的時間問題。在中世紀的西方，人們對《聖經》的上帝造人的故事是深信不疑的。在1650年，壹位愛爾蘭大主教根據聖經上所描述的，計算出上帝創世的確切時間是公元前4004年，而另壹位牧師甚至把創世時間更加精確地計算到公元前4004年10月23號上午九點鐘。也就是說，生命起源距今是六千年前，這當然不是真的，而真的是什麽呢？真的就是用科學的回答，科學是怎麽回答這個生命起源的時間呢？那就是說用化石，是保存在巖石中的化石來回答。我們知道，生物死亡後，它們的遺跡在適當的條件下，就保存在巖石之中，我們把它們稱作化石。地質歷史中形成的巖層，就像壹部編年史書，地球生物的演化歷史，就深深埋藏在這些巖石之中，年代越久遠的生物化石，就保存在巖層的最底層。
迄今為止，我們發現了最古老的生物化石是來自澳大利亞西部，距今約三十五億年前的巖石，這些化石類似於現在的藍藻，它們是壹些原始的生命，是肉眼看不見的。它的大小只有幾個微米，到幾十個微米。因此我們可以說，生命起源它不晚於三十五億年。同時我們知道地球的形成年齡大約在46億年前，有這兩個數據我們就可以看到生命起源的年齡，大致可以界定在46億年到35億年之間。今天，隨著科學的發展，地質學家認為，在地球形成的早期，地球受到了大量的小行星和隕石的撞擊，它是不適合生命的生存。與其說當時地球上有生命，還不如說它在毀滅生命，因此地球上生命起源的時間，它不早於40億年。另外，在格陵蘭的38.5億年的巖石中發現了碳，這個碳的話，我們知道，碳分兩種，壹個無機碳、壹個有機碳。另外，這個碳的話，它有重碳和輕碳之分，因此我們可以根據這個碳之中的輕碳和重碳之比，就來可以推測這些碳的來源。科學家根據碳的同位素分析，推測這些碳它是有機碳，是來源於生物體。也就是說，這樣我們把生命起源的時間大大縮短了，也就是在距今40億年到38億年之間，自從地球上生命起源之後，壹直到現在45億年，就是生生不息的生命演化史。
1859年，伴隨著達爾文《物種起源》壹書的問世，生物科學發生了前所未有的大變革，同時也為人類揭示生命起源這壹千古之謎帶來了壹絲曙光，這就是現代的化學進化論。生命起源的化學進化論首先在1953年首先得到了壹位美國的學者米勒的證實，既然妳說地球早期溫度都是比較高，又充滿了很多還原性氣體，還有水，那麽我就把這些氣體，把水放在壹個瓶子裏面，看看它是不能產生生命，或者產生有機化合物。米勒在1953年把氨氣、氫氣，還有水、壹氧化碳放在壹個密封的瓶子裏面，在瓶子裏面兩頭插上金屬棒，完了通上電源，通過這個類似於閃電的作用，確實在幾天之後產生了大量的氨基酸。那麽就是說在地球上面，在閃電下，在常溫下，也能成為無機分子，合成有機分子。我們知道，妳氨基酸的話，是組成蛋白質的最重要的物質，可以說，組成生命起源最重要的物質。因此，米勒描述的生命起源的事件應該是什麽樣子的呢？那就是在早期，地球上因為它含有大量的還原性的原始大氣圈，比如說甲烷、氨氣、有水、有氫氣，還有原始的海洋，當早期地球上閃電作用把這些氣體聚合成多種氨基酸，而這多種氨基酸，在常溫常壓下，它可能在局部濃縮，再進壹步演化成蛋白質，蛋白質和其他的多糖類，以及高分子脂類，在壹定的時候有可能孕發成生命，這就是米勒描述的生命進化的過程。
但是這種溫暖水池說，也遇到壹些問題，其中有兩個問題，第壹個問題是現在地質學家認為，地球早期大氣圈它並不是含有大量的還原性氣體，它是含有大量的二氧化碳和氮氣，比米勒的這個氣體多壹些惰性。在閃電的情況下，妳並不能形成大量的氨基酸。第二個，溫暖的水池在地球早期並不能長期形成，為什麽呢？因為當時地球早期，剛才說過它有大量的隕石、流星，還加上地球本身的放射性，溫度很高，妳這個溫暖水池壹旦生命產生了，壹個隕星過來，溫度在瞬間之內可能達到上千度、甚至幾千度，生命已經絕滅了，只能再來壹次生命的起源。但是我們現在就這麽想，現今的地球上是不是有溫度比較高，還有還原性氣體，還有生物存在呢？那麽，有兩件工作可以說具有劃時代的意義，壹個是1967年美國學者布萊克，在黃石公園的熱泉中發現了大量嗜熱生物，我們知道蛋白質壹般的話超過六十度，就會凝固的，煮雞蛋六十度七十度以上雞蛋就熟了，但是生物，是不是在六十度以上還能夠生活呢？在以前是不敢想的。
現代生物學家，他通過生物分子學的研究，他把熱泉中的壹些嗜熱古細菌，跟現在的普通細菌進行了基因的對比，發現它們基因的相同點，不超過60％。那麽就是說這些古細菌它們含有非常多的古老的基因，也就是說，它們很有可能就是生命起源時候的這種類型。應該說，生命起源我們研究生命起源它最好的證據，還是在地球上，40億年到38億年間的巖石和化石所包含的信息。但是，經過40億年的變化，地球已經面目全非，現在的地球即使妳有40億年到38億年的巖石，它也進入了大量的變種，信息也幾乎全無。
因此我們把目光不要局限在只是在地球上，如果說生命是宇宙之中壹個普遍的現象的話，除了地球之外的其他天體上，是否也有類似於地球早期的這樣的環境呢？如果有的話，也許能為研究生命起源打開新的窗戶，我們第壹個目標是什麽地方呢？不是火星是月球，現在地質學家認為，月球是40億年前，壹顆大的行星撞擊地球，而從地球上迸發出去。形成了當今的月球，這個時間正好是40億年，如果地球上有生命起源的話，我們在月球上看看，那不就是解決這個問題了嗎。在中國的古代神話中有嫦娥奔月的這個說法，月球上有月桂、有月兔，還有浪漫的愛情故事，但是二十世紀六十年代到七十年代，隨著前蘇聯和美國的宇航員登陸的成功，這個神話徹底破滅了，月球其實是壹個沒有生命，沒有水，沒有氧氣，不適合生命生存的荒漠的星體。
那麽我們第二個目標是什麽呢？第二個目標是火星，因為火星也許在40億年以前，有著跟地球類似的經歷，火星的物質成分跟地球非常近似，它的軌道也跟地球非常近似，那麽火星上是不是有生命呢？我們到火星上去幹什麽呢？我們尋找生命起源，要從哪幾點入手呢？壹般來說是三點，第壹個在火星上尋找是不是有活的生命？如果有活的生命，那好了。那生命的話，可能真是在宇宙中起源的，或者地球上的生物也許來自火星，或者來自其他的彗星。第二個我們尋找液態水，因為我們知道，水是萬物之源，水是生命之源。現在地球上我們所理解的生命形式是離不開水的，所以尋找液態水也是非常重要的壹個指標。第三個尋找與生命有關的化合物，如果我們現在沒有活的生物的話，過去有沒有呢？過去的生物是不是形成了壹些化合物？它是不是以化石的形式保存在這些巖石之中呢？所以我們到火星上尋找生命，抱著三個目的。
1957年美國的海盜號航天器發回到地球的信息時，火星上沒有生命，沒有液態水的存在，它是壹個荒蕪幹渴的紅色的星球。但是人類並沒有氣餒，20世紀90年代，美國宇航局加大了對火星的探測力度，通過火星探測者號、火星拓荒者號航天器和哈博望遠鏡得到的圖片，和其他的有關天體物理的信息資料顯示，火星上過去很可能有過液態水的存在。壹些航天資料顯示，火星上有類似於像我們發生大洪水山前的沖積扇的構造，還有水、河道、像地球上幹涸的河床的河道，還有水侵蝕巖石的痕跡。另外還有非常特別的壹點，在火星的兩極，發現了類似於地球上凍土解凍的情況，這是我們的航天資料。
那麽我們對火星的研究，那就束手無策了嗎？現在至少在現階段並不是，我們有來自火星上的隕石，非常幸運，在1984年，人們在南極的冰蓋上面，發現了壹顆隕石，這個隕石拿回來以後呢，對它進行它的元素和做氣體化學分析，發現這個隕石呢，它的氣體它的同位素，跟火星上非常類似。所以他們認為這個隕石是來自火星，這個隕石是在壹萬年前，掉在冰蓋上，南極的冰蓋上。
通過這個隕石的放射性同位素年齡測定呢，這個隕石40億年，距現在有40億年左右，正好跟地球上生命起源的年齡是壹樣的。那麽幾十年來，科學家通過了大量研究這個隕石，壹些研究者認為，這個隕石上含有了生命的跡象，有哪幾個方面的證據呢？有三個，第壹個這個隕石裏面含有數種沈積礦物，因為沈積礦物它是有水的情況下形成的，所以科學家從中推斷，火星上可能有水，特別這些礦物裏面有壹種是磁鐵礦物。他認為這種磁鐵礦，它只能由生命的形式存在，這是第壹個證據。第二個，在這個隕石的表面通過化學分析，獲得了多種多環的芳香烴，他認為這種多環的芳香烴的話，與生命的形式有關。第三個它是通過掃描電鏡仔細觀察，發現了形態非常類似細菌的生物化石。這化石並不是很大，只有幾百個納米，因此，在1996年，美國宇航局向全世界宣布，在40億年前火星上曾經有過生命，當然這是壹家之言。這顆隕石裏面，這個有關生命存在的信息是不是真的呢？當然有很多學者對這些證據提出了置疑。第壹個就拿磁鐵礦來說，妳認為只能由生命生存，我同意，妳認為這個沈積礦物它也是由生命生存，我也同意。它是生命有水的形式下才能沈積，我也同意。但是妳要知道這個隕石是在南極的冰蓋上找到的，那冰全是水，妳在隕石撞擊冰蓋的時候，可能有很多的水溶化了，隕石撞擊這個地球的時候，它可能形成很多裂隙，如果有液態水，溶化的水，從這個裂隙進去的話，那不也可能形成壹個自身的沈積礦物嗎？另外妳認為這個磁鐵礦，妳也可能，有人認為磁鐵礦的話，也並不是說是生命特有的，在其他物質條件下也可以形成，所以第壹條證據的話，就有很多科學家認為它占不住。第二就是多環芳香烴的問題，同樣妳看像南極冰蓋，妳是零下40度，或者50度也好，也有大量的菌藻的生存，它是不是汙染的呢？現在的汙染，也許是壹萬年以前汙染的呢。所以這條證據的話，妳也不能說是壹個非常可靠的證據，百分之百的證據。第三個證據，特別是第三個證據它更加靠不住，就是把隕石把它劈開，妳看見這些所謂的細菌的化石，這些化石，第壹個它太小，它的直徑的話只有幾十個納米，我們知道，妳像壹個鐵的原子核的話，它可能就有0.6個納米，所以妳這個，所謂生物化石它的直徑的話，它可能就是幾百個，甚至由上千個原子核組成。所以這基本的話，在現在我們理解的這個具有細胞膜包裹的原始細胞最小形態是不可想象的。所以這個有關隕石上生命的存在，或者火星上生命的存在，還需要繼續的研究。
我們所觀察的第三個天體，就是木星的衛星，特別是第二個衛星，叫木衛二，它的大小跟地球直徑非常類似，在1997年美國的伽利略號航天器對木衛二進行了觀察，他們發現在木衛二表面的話，有大量的裂痕存在，並且是多起的裂痕，通過天體物理學的方法研究，這個星球其實全是由水組成的，這個水是固態的冰，變成了固態的冰，我們從這些很多很多的裂隙可以看起來，多起裂痕看起來，這個星球也許在過去或者某個時候，某幾個時候，這個水曾經溶化過。也就是說，它曾經有液態水的存在，有液態水存在，它是不是也有生命的存在呢？但是這個還是壹個未知數，我們需要更進壹步的研究。總之，隨著航天科技和其他相關技術的進壹步發展，地外生命的探索，為我們研究生命的起源開辟了壹個新的途徑。
但無論怎麽樣生命起源的過程的話，這三個過程是跑不了：第壹個是從無機物到有機小分子，這種過程，比如說妳壹氧化碳、二氧化碳、水、氫氣、氨氣、甲烷，這些東西妳合成有機小分子，像氨基酸、嘌呤、啶、核苷酸、高能化合物、肪酸、有卟呤等這些東西，這個過程是跑不掉的，因為地球生命的起源的話，妳從無機界到有機界，所以這個過程。壹個過程是不管在什麽地方，在海底也好，在熱泉裏面，在火星上或者在木衛二，都跑不了這個過程，所以研究生命起源的過程的話，是第壹個。
第二個呢，它是有機小分子到有機大分子這個形式，就是剛才說的氨基酸嘌呤嘧啶這個東西，有機大分子像蛋白質多糖，核酸這個過程，因為蛋白質是組成生物體的主要的物質，還有多糖、糖類、都是組成很多細胞的這個骨架，細胞壁的主要成分，還有核酸、這是遺傳物質，所以這個過程的話，也是跑不掉的。
第三個這些生物的大分子，演化到原始單細胞的生命，這也是跑不掉的。壹個原始的單細胞，外面有壹個膜包裹，裏面有遺傳物質，要進行新陳代謝的交換。所以生命起源的過程其實可以簡單地分成這三個過程：對這三個過程我們現在做到哪壹步呢？我們還有什麽沒解決的呢？第壹個我們看看從無機物到有機小分子這個過程，其實這個過程的話，在熱泉中，在深海的海底“黑煙囪”中，還是在實驗室中，我們都能夠合成這個米勒的實驗就是壹個最經典的實驗，它就是把無機物合成了有機小分子。
第二個過程，我們再看看，第二個過程是有機小分子，到有機大分子這個過程，這個過程的話，其實在熱泉，像海底熱泉口，還有陸地上，像黃石公園，我們國家雲南的熱泉都有這種過程，因為這個溫度很高，它有機物在裏面的話它可以進行熱聚合脫水反應，能形成蛋白質，我們在實驗室裏面，這個過程也是可以重復的，所以生命起源的第二個過程也不是難的事情。
最難的是生命起源的第三個過程，就是生物大分子到原始單細胞這個過程，可以說這個過程是迄今為止科學家們研究上遇到最大的難題。也是無機生命到生命，無機化合物到有機生命不可跨越的壹個鴻溝，這個過程包括哪幾部分呢？換句話說，我們要研究生物大分子，到原始單細胞生命，要從幾個部分來入手呢？第壹個我們要研究自我遺傳系統，壹個遺傳系統，就是能自我復制的生物大分子這個系統的建立，DNA、RNA這種系統的建立。它怎麽建立的？它怎麽合成的？它們怎麽有遺傳的功能？第二個，蛋白質的合成，它要納入到自我復制系統的控制，這是什麽意思呢？就是它新陳代謝，它是能量和物質在細胞內的交換，接受太陽光、接受化學能，產生有機物，再用這有機物分解而產生能量，這個能量像壹個馬達壹樣，來運轉這個細胞，是這個過程。這個過程也是非常難的壹個過程，第三個過程，生物膜系統的形成，也就是說比如說像細胞壁、細胞膜，生物膜的系統，為什麽重要呢？因為我們知道無機界是沒有隔離的，沒有這種隔離，只有在生物裏面它有壹個膜跟外界隔離，同時這個膜也不是絕對隔離，而是跟外面進行物質的交換。它有壹些小的空隙，所以這個生物膜系統也是壹個非常精密的生物機構，所以在生命起源之中這三個階段或者三個步驟缺壹不可，也是非常難的三個步驟。
迄今為止，我們把生命起源可以描述成這樣子的：在40億年前的地球上，由無機分子合成的有機小分子，它聚集在熱泉口，或者火山口附近的熱水中，通過聚合反應，形成了生物的大分子，這些大分子進行自我復制，自我選擇，進而通過分子的自我組織，並自我復制和變異，從而形成核酸和活性蛋白質，同時分隔結構同步產生，最後在基因的控制下的代謝反應，為基因的復制和蛋白質的合成提供能量，這樣壹個由生物膜包裹著的具有能自我復制的原始細胞，就在地球上產生了。這個原始細胞可能是異養的，或者是化學自養的，它可能類似於現代生物在熱泉附近的嗜熱古細菌，這個描述短短幾百字，就把生命起源的過程描述過來了。但它有四個無法逾越的鴻溝，壹個是自我選擇，因為妳組成生物大分子或者RNA，DNA，它這些分子都是非常有限的幾種分子。在無機條件下，或者在閃電情況下、或者在熱水中，它形成很多這樣的分子，這些分子怎麽能自我選擇，能合成DNA，RNA，能把其他的大分子拋棄掉，這個過程的話，我們並不知道它，為什麽這樣子？第二個是自我復制，DNA，RNA它自己能夠復制，能夠為下壹代遺傳下去，這個過程我們也並不知道。第三個是分隔結構，就是細胞膜，比如細胞膜、或者細胞內部的膜結構，這個過程我們也不是很清楚，它怎麽形成的？像磷脂、精細的生物結構怎麽形成的，我們也並不是很清楚。另外是壹個新陳代謝的問題，妳怎麽先是吸收外面的能量，這個過程我們並沒有解決，但不管怎麽樣這種熱泉中生命起源假說的話，它確實有很多有利證據的支持，特別是近年來，它取得了壹系列最重要的進展。
我們知道，熱泉中含有大量的壹氧化碳、硫化氫和硫化金屬礦物，特別是黃鐵礦物和硫，壹方面硫化鐵和硫，有新陳代謝的出現。硫化鐵是壹種非常重要的催化劑，很多化學反應在它的表面或者說在它的晶體骨架裏，進行得非常非常的順利，壹些重要化合物已在在熱泉中被發現。例如壹種活性物質，像硫化脂就發現在熱泉之中，它與壹種非常重要的化合物，壹些復合物非常類似，這種化合物提供了能量新陳代謝的壹種途徑。
所以說這個新陳代謝的途徑的話，可能跟熱泉中的黃鐵礦和硫，以及它們的聚合物有壹定的關系。另壹方面，遺傳物質核糖核酸，RNA的出現的話，與硫化脂和硫的化學過程有著非常密切的關系。而脫氧核糖核酸，DNA它還可以直接用RNA脫氧演變而來。還有另壹個的話，像黃鐵礦的聚合物，就是這個熱泉口中的這個黃鐵礦的聚合物的話。其實，存在於很多重要的生化酶的中心，那些生化酶的話，可能就產生於含有大量的硫熱泉之中。由此看來，地球上的生命也許就產生在距今38億年到40億年間這些充滿硫磺味的熱水池或者軟泥之中。但是我們應該清醒的明白，我們距離揭開生命起源這壹亙古之謎，還有壹段遙遠的科學歷程。從無機物到有機物，到有機化合物到有機生命體的演化，同時還具有很多的偶然性，並不是有這種環境，有這種形成條件，它就能產生生命。有人曾經比喻說，這些無機物好像壹個垃圾堆裏面什麽都有，塑料、塑料瓶子、鐵，廢棄金屬、油，而生命，壹個單細胞，就像壹輛精美的奔馳車，在壹陣臺風過後，這些垃圾組裝成了壹個奔馳車。因此我們可以想像，這個生命起源的過程是非常非常地艱難。因此，也許我們在這個藍色的星球，是生命的惟壹的樂園，因此請保護我們的地球，珍惜地球上的生命，我們不能奢望地球上第二次的生命起源，謝謝大家。