自 序

生命是我們這個世界上最神奇、最美妙的事物。使用與無生命世界同樣的原子，生命合成出千千萬萬種結構不同、功能各異的復雜分子。這些分子組成細胞，再由這些細胞組成各種精巧的身體結構，形成數以百萬計的形態各異的生物。這些生物能夠從環境中獲取物質與能量，生長和復制自己，還能夠對環境的變化做出反應，維護自己的生存。動物更進一步發展出了意識、情感和智力。生物的存在和活動使我們的世界充滿生機。我們人類更是地球上生物發展的最高代表。我們不僅被這個世界所創造，我們還能夠反過來研究和改造這個世界。

生命現象的奇妙，自然會激發人們去探究生命的起源。對于這個問題的看法基本上可以分為兩大類：一類認為生命是神創造的，不同的民族有不同的神創造生命的神話。另一類是科學研究的方法，根據客觀事實和物質運行的規律來研究生命現象的起源和發展，這也正是本書要詳細介紹的內容。

這本書的名稱叫做《生命通史》，這容易給人造成一種印象，以為這本書類似于以往出版的生物史，即基本上都是生物發展過程的編年史：什么生物在什么時間出現了，在什么時間消失了，等等。

在分子生物學出現之前，人們主要是根據各種生物的身體構造對生物進行分類，再根據不同種類的生物化石在地層中出現的狀況，就可以編撰出生物演化的歷史。由于地層的年代可以被準確地測定，這樣的編年史可以給出各種生物在地球上出現和消失的可靠的時間。但是僅從身體結構有時難以確定不同類型生物之間的關系，例如真菌和植物的關系近，還是和動物的關系近？動物的祖先是什么生物？這些問題就難以回答。

分子生物學的出現使人們可以從分子和基因的角度來理解各種生物結構和功能形成的原理；從基因變化的脈絡，也可以得出生物演化的過程和各種生物之間的內在關系，DNA和它所含的基因就是生物發展的“分子活化石”。隨著大量的生物全部DNA序列的測定，現在已經可以從基因結構和功能的變化來追溯生物發展演化的歷史。如果說根據生物結構特點和化石證據寫出的生物史是以“外部”觀察為基礎的，那么根據基因演化寫出的生物史則是從“內部”來觀察的，在分子水平上了解各種生物功能形成機制和演化過程，這正是本書與傳統的生物史不同之處。

基因演化的歷史清楚地表明，從最低等的生物到最高等的生物，基本的生命活動在分子機制上是高度一致、一脈相承的。例如肌肉在過去被認為只為動物所擁有，但是基因卻表明，肌肉最基本的成分，肌球蛋白和肌動蛋白在單細胞的酵母細胞中就出現了；植物也有這些肌肉蛋白，而且兔子的肌球蛋白甚至能夠和植物的肌動蛋白完美合作！從形態結構上看，昆蟲的復眼和脊椎動物的“單鏡頭”眼睛完全不同，好像應該有不同的起源。但是從基因角度看，這兩種眼睛的發育的都是由Pax6基因主控的，說明它們有共同的起源。真菌和動物有相同的基因融合狀況，說明真菌與動物有共同的祖先，而和植物的關系較遠。而這些發現很難通過形態比較和觀察獲得。

從2011年起，筆者在科學網和中國科普博覽上發表了一系列科普文章，在基因水平上對各種生物現象進行討論，受到了廣大讀者的歡迎。2014年，清華大學出版社的胡洪濤先生提議將這些文章中的一部分匯聚出書。幾乎在同時，北京大學出版社的王立剛先生建議在這些文章的基礎上加以擴展，全面系統地從基因角度介紹各種生物功能的形成原理和發展歷程。這兩個建議都已經付諸實施。2015年4月清華大學出版社出版了《上帝造人有多難——生命的秘鑰》。北京大學出版社的這本《生命通史》，規模要大得多，歷時近5年，才得以完成。在此書面世之際，筆者對王立剛先生及其編輯部的同仁表示衷心的感謝。

本書第六章和第八章的部分內容還曾在《生物學通報》上發表。本書插圖的部分材料來自互聯網，在此對圖片的原作者表示感謝。

在本書的寫作過程中，得到郝杄林女士的全力支持和大力協助。她以自己的專業知識為本書的寫作提出許多重要的建議，也是書稿的第一個讀者。她還承擔了幾乎全部家務，使我能夠集中精力寫作，所以這本書也是我們兩人共同努力的結果，在此表達對她的感激之情。

朱欽士
于2017年12月