第4章　基因的演變

事物并非出于巧妙的智慧而收集自身元素，形成秩序；

它們的運(yùn)動(dòng)，也并非出于約定或目的；

它們靠著大爆炸帶來的無盡混亂與折騰，奮斗著穿越過往的宇宙，嘗試每一種運(yùn)動(dòng)與組合，最終，落入了宇宙如今所展現(xiàn)出來的形式。

——盧克萊修

《物性論》第一卷，第1021～1027行

有一件十分重要的事情，人們目前還不知道但又始終渴望知道，這就是生命的起源。生物學(xué)家跟蹤到了從簡(jiǎn)單的原細(xì)胞到復(fù)雜的器官和生物體的形成過程，這固然帶給了他們極大的信心，但原細(xì)胞最初是怎樣出現(xiàn)的，依然籠罩在黑暗當(dāng)中。只要人們困惑不解，就容易屈服于神秘的解釋。20世紀(jì)70年代，科學(xué)家里最堅(jiān)定的一位唯物主義者、分子生物學(xué)家弗朗西斯·克里克（Francis Crick）開始提出“有生源說”，也即生命或許起源于宇宙的其他地方，是通過微生物播種來到地球的。許多人都擔(dān)心他走上了神秘之路。其實(shí)他只是提出了一個(gè)概率上的觀點(diǎn)：地球相對(duì)于宇宙是很年輕的，那么，很有可能，其他星球先于地球出現(xiàn)了生命，并傳播到了其他恒星系統(tǒng)。不過，他也強(qiáng)調(diào)了問題的不可測(cè)知性。

生命在于利用信息消耗能量，從混亂中制造局部秩序，逆轉(zhuǎn)（至少局部地）朝著無序混亂（也即熵）狀態(tài)漂移的能力。有三種特別的分子形式，對(duì)這三種能力至關(guān)重要：存儲(chǔ)信息的脫氧核糖核酸（DNA）、制造秩序的蛋白質(zhì)、充當(dāng)能量交換平臺(tái)的腺苷三磷酸（ATP）。它們?cè)鯓咏Y(jié)合到了一起，是個(gè)類似于雞生蛋還是蛋生雞的說不清的問題。沒有蛋白質(zhì)，無法制造DNA；沒有DNA，也無法制造蛋白質(zhì)。說到能量，有一種細(xì)菌每一代消耗的ATP分子是自身重量的50倍。早期生命顯然會(huì)更為揮霍，因?yàn)樗鼈冞€沒有駕馭和存儲(chǔ)能量的現(xiàn)代分子機(jī)制。那么，它到底是怎樣找到足夠的ATP的呢？

讓這三者就位的起重機(jī)，有可能是核糖核酸（RNA），這種分子在細(xì)胞中至今仍扮演著許多重要的角色，既能夠像DNA一樣存儲(chǔ)信息，也能夠像蛋白質(zhì)一樣催化反應(yīng)。此外，RNA和ATP一樣，由堿基、磷酸和核糖構(gòu)成。故此，主流理論認(rèn)為，從前存在一個(gè)“RNA的世界”，也就是生物有著RNA基因的RNA身體，利用RNA成分作為能量貨幣。問題在于，就算是這樣一套系統(tǒng)，也無比復(fù)雜且高度相互依存，很難想象它是從無到有形成的。比方說，它要怎樣避免損耗呢，即沒有細(xì)胞膜作為界限，它怎樣把自己的成分維持在一起，聚集能量呢？在“溫暖的小池塘”（這是達(dá)爾文設(shè)想的生命開始的地方）里，生命很容易就溶解了。

別著急。就在不久之前，RNA世界的起源，似乎是一個(gè)難得無法解答且讓神秘學(xué)騰起希望的問題。2011年，約翰·霍根（John Horgan）在《科學(xué)美國(guó)人》上寫了一篇文章，名叫《噓！科學(xué)家還沒找到生命起源的線索，可別告訴創(chuàng)世論者》。

可短短幾年后的今天，人們似乎有望找到答案了。DNA序列表明，生命家族之樹的根源是簡(jiǎn)單的細(xì)胞，不像我們其他生物那樣要消耗碳水化合物，而是將二氧化碳轉(zhuǎn)換成甲烷或有機(jī)復(fù)合醋酸鹽，有效地為它們自帶的電池充電。如果你想找到一種化學(xué)環(huán)境，與化學(xué)滲透微生物的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境相呼應(yīng)，不妨看看大西洋海底。2000年，探險(xiǎn)家發(fā)現(xiàn)了大西洋中脊的深海熱泉，與從海底其他地方發(fā)現(xiàn)的很不一樣。此前發(fā)現(xiàn)的海底“黑煙囪”噴出的是極熱酸性液體，而新發(fā)現(xiàn)的熱泉噴出的則是溫?zé)岬母邏A性物質(zhì)，噴發(fā)過程似乎已經(jīng)持續(xù)了數(shù)萬(wàn)年。兩位科學(xué)家尼克·萊恩（Nick Lane）和威廉·馬丁（William Martin）著手列舉這些噴泉和化學(xué)滲透細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相似之處，發(fā)現(xiàn)它跟生命存儲(chǔ)能量的方法存在不可思議的呼應(yīng)關(guān)系。基本上，細(xì)胞存儲(chǔ)能量是靠泵動(dòng)帶電粒子（通常是鈉或氫離子）穿過細(xì)胞膜，有效地產(chǎn)生電壓。這是生物中普遍存在且獨(dú)有的特征，但它似乎是借用于“迷失城市”之類的熱泉。

40億年前，海洋呈酸性，二氧化碳飽和。熱泉噴出的堿性液體與酸性的水相匯之后，一道陡峭的質(zhì)子電化學(xué)階梯穿透了噴口形成的鐵鎳硫化礦薄壁。這一階梯的電壓幅度，跟現(xiàn)代細(xì)胞里的非常類似。在礦物孔中，化學(xué)物質(zhì)有可能困在能量充沛的空間里，用于構(gòu)建更為復(fù)雜的分子。反過來說，當(dāng)它們利用質(zhì)子階梯的能量，偶然開始自我復(fù)制時(shí)，逐漸會(huì)變得更容易采用適者生存的模式。至于剩下來的部分，就是算法了，丹尼爾·丹尼特會(huì)這么說。總之，生命自然形成的解釋，幾乎近在咫尺了。