第1个回答 2022-06-04
解读《万物简史》系列6-2： 生命，总能找到自己的出路
文/杜豆豆
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日月星辰从何而来？生命是怎么出现的？
天地万物的来龙去脉，历来让人类好奇而迷惘。 于是，聪明的远古先祖们创造了许多美好的故事。
《圣经》说：“太初，上帝创造天地。地上全是水，无边无际，水面上空虚混沌，暗淡吴光；上帝的神灵运行在水面上。”接着，第一天，上帝创造了光。第二天，上帝造苍穹把水分开。第三天，上帝创造了大地和海洋。第四天，上帝创造了日、月、星辰。第五天，上帝造水里游的、天上飞的；第六天，上帝造野兽、牲畜和爬虫，造人。
中国神话则说，盘古开天辟地，变“阳清为天，阴浊为地”，“天去地九万里”，然后“垂身化身”，变雷霆、日月、山岳、江河等等，之后才有了女娲造人。
故事很简洁，但很浪漫。不管是哪种说法，都说明 地球形成的最初，其实并不适合生存。
事实上，那时的它的确不是人待的地方。没有空气，到处充满硫酸盐酸散发的毒气，闪电不时掠过，阳光却很微弱，几乎看不见东西。
可生命还是产生了。
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生命产生于蛋白质。它是构成生命最重要的物质。
要形成蛋白质，需要把氨基酸串在一起。人体内有100多万种蛋白质，每一种都需要大量的氨基酸，按照某种绝对准确的特定顺序排列才能形成。按概率法则，这是不可能的事，比登天还难。
但神奇的是，蛋白质就是这样自发形成的，根本不需要你操心。不可能就从这里开始了。
单单有蛋白质，还不足以产生生命。我们还需要有复制专家DNA、别的生命要素，比如碳、氢、氧和水，以及包裹它们的膜。这样，才有了细胞，有了生命。
乍一听起来，你是不是会觉得很简单？不就是几样必须的原材料，搅巴搅巴就变蛋白质、变细胞，最后变人了吗？
真要如此，你可真成上帝了，六天就能造出个人类世界。
事实上，单单蛋白质的形成，就不是一个简单的过程，而是长期演化而来的。是某种日积月累的选择过程，让氨基酸聚集、互相发现、发生化学反应，不断改进，最后才适应出复杂的结构。
自然选择，往往就是从无序到有序的过程。
就像那些飘飘的雪花，看似无序，放大了你会发现它们漂亮而对称的有序。
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如果要说赋予我们生命的化学物质，其实没什么奇特的。
不管你想造什么生命，只需要4种元素：碳、氢、氧、氮，加上少量别的东西，主要是硫、磷、钙和铁。把30多种这类混合物放在一起，形成糖，酸和其他的基本化合物，你就可以制造任何有生命的东西。
说起来简单，可现实和理想，往往遥不可及。
虽然科学家们普遍认为，生命始发地是冒着气泡的海洋喷气口，但是在原始海洋中，单核很难聚集。这 就像把砂糖放进一杯水里，你指望它结成一块方糖 。可它就这么意外地发生了，没人能解释。
而且，更为奇特的是，如今科学发现确定， 38.5亿年前，地球就有了生命 ，而地球表面是到了约39亿年前才变成固体的。换句话说，一旦条件具备，生命是迅速出现的。
于是， 有人猜测，早期生命可能来自太空 。最初，人们觉得是无稽之谈。可1969年澳大利亚的默奇森上空爆炸了一颗陨石，年代达45亿年，上面布满了氨基酸和一系列复杂的糖。这说明，生命的种子还真有可能是陨石带到地球上的。但这个设想并没有得到认可，多数人还是觉得它荒唐透顶。
不管是什么导致了生命的开始，反正，一小撮化学物质躁动了一下，生命就有了。然后，它吸收营养，将自己一分为二，开始繁衍后代。
在前20亿年时间里，生命一直是以细菌的形式存在。头10亿年的某个时候， 蓝绿藻 利用水中丰富的氢，排出了氧，发明了光合作用。于是，世界开始充满氧气。
不要认为氧都是好的，过多的氧可是剧毒。为此，细菌们进行了第一次生存选择，有的细菌选择了寄生，有的选择了逃跑，还有的被淘汰了。
比如蓝绿藻，就跑到了水里。它产生的额外的氧，和铁化合，形成氧化铁沉入了海底。这也是为什么海底有那么多铁矿石的原因。
后20亿年里，氧气含量逐渐达到了一种适宜的水平。突然有一天，细胞器出现了，它体内的细菌变成了线粒体，线粒体支配着氧，释放食物中的能量。 真核细胞出现，生命才真正进入了“原生生物”时期。
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真核细胞学会结合在一起，变成复杂的多细胞生物之前，世界仍然还是小生物——细菌——的世界。
细菌无处不在。 到现在，你我都没法回避它们。就算你有洁癖，也大约有一万亿个细菌在你皮肤上进食，吃掉100亿片你每天脱落的皮屑和毛孔流出的油脂、矿物质。更不要说那些你肠胃里100万亿个细菌。总的来说，你统领着10亿亿个细菌细胞，你就是它们的国王。
你可别忙着拿什么杀菌剂或者抗生素之类，想要将它们清剿干净。因为， 没有细菌，你可能一天也活不下去 。细菌之所以在这里，是因为它们对你有用。它们处理废料，纯洁水源，肥沃土壤，合成维生素，进攻外来病菌。你还要依靠它们来转化核苷酸和氨基酸，传送氧来保证存活。
细菌的繁殖能力很强 。有科学家说，只要有充分营养，一个细菌细胞在一天之内可以产生280万亿个个体。同样的时间，人的细胞只能分裂一次。每分裂100万次，细菌会产生一个突变体。这些突变体一旦有了能力上的优势，还会通过共享遗传密码的方式快速而大范围地进化。
细菌的生存能力也很强大 ，几乎不可战胜。它们可以生活在沸腾的泥潭里、岩石深处、大海底部、南极洲的冻水池里，甚至你用放射线轰击它的DNA，它的碎片也会立即重新组合。
迄今为止发现的、生存能力最强的要算是链球菌了，它被人放到月球上封闭生存了两年，仍然生机勃勃。有科学家甚至还在600米深处的油井里发现了吸收贵重金属的细菌。地壳会不会是它们不知疲倦的咀嚼创建的，还真不好说。
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如此说来，个头小但强大无比的细菌，似乎越来越需要单列一个山头了。
传统上，生物只是被简单地分为植物和动物。1969年，生态学家R.H.魏泰克在《科学》杂志建议，将生物分成五个界：动物界、植物界、真菌界、原生生物界和原核生物界。可遗憾的是，他没有明确原生生物界的定义。
后来，卡尔·沃斯在细菌遗传连贯性的研究中发现，有一种原始细菌，在很久以前就已经从细菌中分离出去了，而且很可能是另一种未知的基本生命种类。
之后，他重绘了生命树，将生物分为23个“部”，归在3大类别的“域”之下，它们是：细菌、原始细菌和真核细胞。这么一分，连动物植物都被挂在了真核细胞这根主支外缘的几根小分枝上——对人类来说，这似乎很难接受。
不过，沃斯确实让我们明白了： 生命是多种多样的，大多数都是小生物。人肉眼能看到的生命，不过是极少的一部分。
世界属于很小的生物，很长时间以来一直如此。 想想细菌战，想想瘟疫，想想那些让人类束手无策的病毒，想必你会有所感触。
不要藐视“小人国”。巨人的明枪可挡，小人的暗箭难防。
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现在，还是让我们暂时离开这些小生物，借助化石，看看我们的可见生物世界吧。
要变成化石，可不容易。首先，它得死得正好是地方。比如，必须埋在沉积物里，或在不接触氧气的情况下腐烂。接着，要经受住地球的随意挤压，并且保持好形状。最后，在沉睡上百万年后，被人发现收藏。据说，1万亿根骨头中，大约只有1根能变成化石。
由于陆地上的古生物很少会死在沉积物中，因此现在能找到的化石，大部分都是海洋生物。比如三叶虫，就是这样的一种海生动物。它一度充满奥陶纪，出现于54000万年前的寒武纪大爆发时期，灭绝于二叠纪时代。
你很难想象，这种小甲虫一样的生命，居然有6万种，它们有肢、有鳃、有神经、有眼睛、甚至有某种大脑。它们统治了地球3亿年，是恐龙存在时间的两倍。到现在为止，人类的存在也只有它们的千分之五。
19世纪，甚至有思想家以此做为上帝的杰作来驳斥达尔文的进化论。如果进化是缓慢的，该怎么解释这些复杂而又完备的动物会消失的无影无踪呢？的确，他无法解释。
直到1909年的某一天，古生物学家沃尔科特在落基山脉有了一项重大发现。他发现了布尔吉斯页岩中的一大批化石。这些化石远自著名的寒武纪大爆发。
化石所显示的生物横剖面简直是五花八门，种类超过了100种，但奇怪的是，这些物种都没有留下后代。这意味着，大量的灭绝曾经发生。或许，新的物种，就是在不断的灭绝中产生的？
生命史，就是一个大规模淘汰的故事，只有少数幸存者才得以进化。
进化成功，就像玩彩票一样，幸运中的万幸。
但是，这些动物到底来自何方，怎么会突然从无到有？而三叶虫突然孤立地出现，又是怎么回事？
咱们下次接着讲。
（未完待续）
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作者简介： 杜豆豆，IT从业20余年，曾先后研修英语、计算机、美学和心理学专业。早年创过业，后就职多家全球知名IT外企，现工作于某研究院。书痴一枚，闲时码码字。兼任多家平台签约作者，会员合伙人，万卷好书工作室、万卷好书读书会创立人。