自序

生命史有兩種寫法。第一種是按照時(shí)間順序，寫出生物自產(chǎn)生到現(xiàn)在所經(jīng)歷的主要宏觀事件。由于生命的形成和發(fā)展依賴于地球上的環(huán)境，生命活動(dòng)又反過來改變這些環(huán)境，生命史就始終與地球史緊密交織。讀這樣的生命史，猶如坐上時(shí)間飛船，回到地球遙遠(yuǎn)的過去，目睹地球形成，地球表面冷凝為地殼，海洋和大陸出現(xiàn)，板塊運(yùn)動(dòng)，大陸漂移，造山運(yùn)動(dòng)，火山爆發(fā)，隕石撞擊。在這些環(huán)境條件下產(chǎn)生原核生物（細(xì)胞中沒有細(xì)胞核的生物），原核生物變?yōu)檎婧松铮?xì)胞中有細(xì)胞核的生物），單細(xì)胞生物發(fā)展為多細(xì)胞生物，植物和動(dòng)物分道揚(yáng)鑣，生物登陸，植物從苔蘚植物發(fā)展到蕨類植物再到種子植物直至開花植物，動(dòng)物從無脊椎動(dòng)物發(fā)展到脊椎動(dòng)物，再發(fā)展到兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物、鳥類和哺乳類動(dòng)物，直到人類出現(xiàn)。在40億年左右的時(shí)間內(nèi)，生命經(jīng)歷過漫長的緩慢發(fā)展階段，又迎來過爆發(fā)式發(fā)展的時(shí)期；生命有過大繁榮，也遭遇過多次大規(guī)模的滅絕。地球上的生物就是在這樣的和風(fēng)細(xì)雨和驚濤駭浪交替出現(xiàn)的環(huán)境中，頑強(qiáng)地生存下來，并且從最初的共同祖先發(fā)展成為目前的數(shù)百萬種生物。

這樣的生命史動(dòng)人心弦，讀之猶如看一場精彩的科普電影，使人心潮澎湃。然而，這樣的生命史提供的只是宏觀歷史事件，而沒有生物產(chǎn)生和發(fā)展的內(nèi)部機(jī)制。生物是由分子組成的，這些分子從哪里來？它們又如何聚集在一起，產(chǎn)生最初的生命？細(xì)胞如何分裂？原核細(xì)胞又是怎樣變成真核細(xì)胞的？單細(xì)胞生物怎樣發(fā)展為多細(xì)胞生物？多細(xì)胞生物中不同類型的細(xì)胞如何形成？是什么分子使細(xì)胞發(fā)展出吞食能力，導(dǎo)致動(dòng)物的誕生？這種吞食能力又如何導(dǎo)致植物的誕生？各種巧奪天工的生物結(jié)構(gòu)是如何形成的？生物怎樣發(fā)展出雄性和雌性？生物如何防衛(wèi)自己？生物自帶的“鐘表”怎樣工作？感覺是怎樣產(chǎn)生的？是什么分子的變化使人類從靈長類中脫穎而出？這些問題都不能從第一種生命史中得到答案。

在過去的幾十年中，生命科學(xué)有了爆炸式的發(fā)展，特別是對基因和蛋白質(zhì)的研究，使人們在分子水平上對生命現(xiàn)象有了深刻的理解。基因控制著生物的性狀，生命的演化其實(shí)就是基因的演化，通過它們編碼的蛋白質(zhì)得以實(shí)現(xiàn)。基因的變化存留在各種生物的遺傳物質(zhì)脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）中，有清晰的脈絡(luò)，成為生命演化的分子化石。就像生物的化石記錄能夠讓人寫出第一種生命史，存留在DNA中的分子化石也使我們可以寫出另一種生命史。第一種生命史是在宏觀規(guī)模上，從外部來觀察生物演化的歷史，是生命的外史；第二種生命史則是在分子水平上，從內(nèi)部來看生物演化的過程，是生命的內(nèi)史。

本著這個(gè)想法，我自2011年起，在“科學(xué)網(wǎng)”上發(fā)表了一系列科普文章，受到讀者的廣泛歡迎。2013年，應(yīng)北京師范大學(xué)鄭光美院士的邀請，我開始在《生物學(xué)通報(bào)》的“生物探秘”專欄內(nèi)定期發(fā)表文章。2014年，清華大學(xué)出版社的胡洪濤老師提議將我發(fā)表于“科學(xué)網(wǎng)”上的部分文章集書出版；幾乎在同時(shí)，北京大學(xué)出版社的王立剛老師建議在這些文章的基礎(chǔ)上加以擴(kuò)展，全面系統(tǒng)地在分子水平上介紹各種生物功能的形成原理和發(fā)展過程。這兩個(gè)建議都已經(jīng)付諸實(shí)施。2015年4月，清華大學(xué)出版社出版了《上帝造人有多難——生命的密鑰》，此書隨即被中國圖書評(píng)論學(xué)會(huì)評(píng)為2015年7月“中國好書”。由北京大學(xué)出版社出版的《生命通史》耗時(shí)5年，于2019年6月出版，此書被《南方都市報(bào)》評(píng)為2019年“中國十大好書”之一。2019年，經(jīng)鄭光美院士提議，我在《生物學(xué)通報(bào)》上發(fā)表的部分文章被匯集成書，由科學(xué)出版社出版，書名為《紛亂中的秩序——主宰生命的奧秘》。

《生命通史》一書近80萬字，在分子水平上系統(tǒng)地?cái)⑹隽松锼兄饕δ墚a(chǎn)生和發(fā)展的歷史。此書以科普的形式寫成，但是仍然有一定程度的專業(yè)性，適合有生物化學(xué)基礎(chǔ)的人閱讀。為了讓更廣大的讀者也能夠了解這方面的知識(shí)，經(jīng)與胡洪濤老師商定，我決定另寫一本規(guī)模小一些、中學(xué)文化程度的讀者即可看懂的書，名為《生命簡史：從塵埃到智人》。此書不僅包含了《生命通史》中原有的內(nèi)容，還新增了植物葉和花形成的機(jī)制、生物的壽命、人類演化等內(nèi)容，所以這本書并不完全是《生命通史》的簡化版。在此我對胡洪濤老師及其同仁長期以來的支持和幫助表示衷心的感謝。

像以往一樣，在本書寫作的過程中，得到了郝杄林女士的大力協(xié)助，除了讓我能夠集中精力寫作，她還仔細(xì)閱讀書稿，提出許多很好的建議。在本書面世時(shí)，我也要向她表達(dá)感激之情。

朱欽士

2021年9月25日