真正的復雜細胞如何誕生

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它們告訴我們,第一個真正的復雜細胞如何誕生,以及為什么自此之后,地球上的生命一路爬上復雜性的斜坡,成為我們所見的繁榮模樣:這條存在的巨鏈。它們讓我們看到燃燒能量的溫血動物為什么會崛起,沖破環境的束縛;為什么我們有性行為,有兩種性別、有孩子,為什么會戀愛。它們還告訴我們為什么我們在天地之間的時日有限,終究會老會死。它們也告訴我們,我們該怎么做才能改善我們的晚年生活,避開身為人類的詛咒,老化的苦難。就算它們沒有指引我們生命的意義,也至少,可以稍微解釋生活為什么是這般模樣。而如果連生命都解釋不通,那這世界上還有什么是有意義的呢?

所有謝幕,皆為序章...

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那么線粒體老化理論在這之后要何去何從呢?你或許會很驚訝,它并沒有就此蓋棺了結,只是徹頭徹尾地轉變了。一個新的理論像浴火鳳凰般,從灰爐中誕生,然而依舊很重視線粒體所產生的自由基。這項新理論并不歸屬于任何特定人士,而是由許多相關領域學者的研究成果,一點一滴凝聚而成的。這項理論除了符合實際數據,還帶來一項難以估量的好處:它提供了深刻的洞見,幫助我們了解老年疾病的本質,以及現代醫學該如何著手治療它們。嚴格說來,解決它們的最佳方法不是針對個別疾病下手(就像醫學研究目前所做的那樣),而是同時瞄準所有的目標。

能夠裝模作樣地談論某些經典話題,不表示品味的高級。

多數人糾纏于結果,高手改變原因,智者改變模型。

模型是錯的,但卻是有用的。

邏輯上允許發生的,幾乎一定發生;邏輯上不允許出現的,幾乎一定不出現。

復雜是一種生存能力,簡單也是。

在時光的長河中,但凡是主流,必產生于異端。

完滿是一種盲端,也就意味著沒有了更多可能。

能承受怎樣的復雜度,才有可能迎接多精彩的未來。

從某種意義上來說,我們都是特定范式的踐行者。

從能量節約的角度來看,偏見盛行幾乎是必然的。

失敗從不是成功之母,是小成功累積成了大成功。

古爾德曾經摒除了宗教的意念,將生物的復雜性比為醉漢酒后的漫步:如果在人行道的一側有座墻,擋了他的路,那么醉漢最后很有可能會摔到陰溝里,單純是因為他沒有別的路可以走。討論復雜性時,譬喻中的那座墻就是生命的基礎點。我們不可能變得比細菌更簡單(至少以一個獨立生物體來說),因此生命隨機的步伐只能走向更高的復雜性。另一個相關的見解是,生命會變得復雜,是因為開發新生態區位比較容易演化成功——這個想法被稱為「拓荒」理論。既然最簡單的生態區位都被占據了,生命唯一的演化方向就是變得更復雜。

不過這個普遍的雕刻主題同樣也充斥在整個胚胎學的領域里。就像雕刻家削盤大理石創造出藝術作品一樣,完成身體這件雕刻品靠的不是加法,而是減法。例如我們的手指和腳趾,是指間的細胞依序死亡而形成的,而不是從《樹椿》上一支一支分別延伸出來的。如果是像鴨子這樣有腳蹼的動物,這些細胞不會全部死亡,所以趾間還保留著蹼。

生物演化史告訴我們,限制的作用往往是通過沒有限制力的方式來實現的。

驅動復雜系統運行的,往往就那么一兩個關鍵變量。

解決一個問題的好方式,不僅在于原先問題不存在或不重要,而是為解決更多問題提供了可能。

有趣的是,半胱胺酸蛋白酶不是在需要的時候才聽命制成,而是會持續地產生,因此它們停留在非活性的狀態,等待著殺戮的號角響起,就像以細線懸掛在登基之人頭頂上的那柄達謨克利斯之劍,靜靜地懸在細胞上方。在我們體內,幾乎所有細胞,都無時無刻擁抱著這沉默的死亡裝置。想到這一點不禁為之肅然。(據說,達謨克利斯是古希臘時代的暴君狄奧尼休斯二世手下的佞臣,他羨慕狄奧尼休斯手握大權坐擁財富,認為他享有至福,為了使他理解居此高位的真正感受,狄奧尼休斯讓他坐上豪華的王座,但在他頭頂上方用一根馬尾毛懸掛一柄利劍。)

死亡裝置并不總是帶來死亡。很久很久以前,它帶來了性。

性和死亡是彼此交織的。在某種程度上,它們兩者都有一樣的目的。

線粒體或許一度推動了性的出現,卻將兩種性別永永遠遠地留給了我們。

原始多細胞群落立于性和死亡的交界,在自私細胞以及自私基因的分隔點,如果更加了解它們的習性,將有助于揭露事實。而更深入地研究單細胞生物線粒體的性信號,同樣也會幫助我們看清事實。雖然從線粒體的角度來看,性似乎是個好主意,然而兩個細胞的融合又會導致另一種沖突,主角就是兩個細胞各自帶來的兩群線粒體。這兩群線粒體并不相同,所以會彼此競爭,對剛完成融合的宿主細胞造成危害。今天,有性生物體下了一番功夫云攔截來自雙親一方的線粒體。確實,在細胞的層級上,只從雙親中的一方繼承線粒體正是性別的一種定義屬性。線粒體或許一度推動了性的出現,卻將兩種性別永永遠遠地留給了我們。

讓我們快速地檢視一下雌雄同體的生活型態,就可以回答這個問題。無論如何,雌雄同體都不容易。厭惡女人的德國哲學家叔本華曾經問,為什么男人彼此之間的相處似乎相當和睦,女人之間則相對陰毒。他的答案是,因為所有女人全都投身于同樣一個工作——據推測,這項工作的內容就是贏得男人;而男人各有各的工作,所以彼此之間不用那樣毫不留情地競爭。這里我要盡快澄清,我絕對不贊同這一點,不過他的說詞的確有助于解釋為什么雌雄同體的物種如此稀少(植物不算),那是因為全員都得拿著同樣的工具在交易里競爭。

同樣的,如果有一天讓我見到一只百歲鼠瑞,我就會把我對老化的見解全部從窗戶丟出去。或許有一天,老鼠的壽命會演化成一百歲,不過它得要更動很多很多的基因才有機會。而那時候,它也已經不能算是老鼠了。

分形(語源出自拉丁文的fractus,意指破碎)是在任何尺度下看起來都相似的幾何圖形。如果分形被分割開來,每個組成片段看起來還是會和原本的圖形大致類似。因為,正如碎形幾何學的先驅曼德博所說,「這些圖形是由形似完整形狀的小單位,以某種方式組合構成的。」碎形可以靠自然力量隨機造成,像是風、雨、冰、侵蝕作用還有重力,它們產生了山脈、云層、河流還有海岸線這些自然界的碎形。實際上,曼德博就曾將碎形描述為「自然界的幾何學」。

我們是不同范式塑造下的產物,改變認知就是改變范式。

大部分情況下想不清楚一個事情,不是思考路徑上缺環或鏈條構建有誤,就是遭到了已有范式的局限。

你眼里的問題,恰恰是他人的解決方案;在對他人生存發展邏輯有深刻體感之前,一定謹慎提出建議。

細胞的更替成就了個體的延續,個體的生死成就了種群的延續,種群的滅亡則成就了自然的延續。

合作可能不是無私的,但卻沒有攻擊性。

教養依賴于天性,反之亦然。

一九六二年,懷納德沃茲的一篇關于動物行為,深具說服力的論文《動物的分布與社會行為之關系》,吸引了眾人的目光。他認為許多層面的社會行為之所以會出現,是因為天擇并非像達爾文所推測的那樣,以個體為單位進行篩選,而是作用在物種的層級上。行為只是冰山一角。如果以物種而非個體的角度來思考,很多其他的性狀都會變得更容易解釋。比方說,從各種角度來看,老化對個體都沒有好處(我們能從變老和死亡得到什么?),但對物種來說,這看來就像是個有效的保養措施,因為它能使族群汰舊換新,避免族群太過擁擠,防止貧瘠的資源被過度消耗。同樣的,性對個體來說似乎沒有意義,以至于必須靠激烈的性快感來賄賂我們,想必是因為溫和的愉悅感還不夠吧。性,不像細菌是單純地一分為二,由一個親代產生兩個子代,它需要有雙親才能產生一個子代,付出的成本也是無性復制的兩倍,這就是性的雙倍代價,而且這還不包括尋找伴侶的麻煩。更糟的是,性會把確保親代成功的那套基因打散,造成潛在的負擔。它最明顯的價值是快速地散播變異,有利于整個族群的適應性——對物種來說這是有益的。

基因體是遺傳訊息的唯一寶庫,歸根結底是它決定了形態,環境的影響很有限。但若想探究基因體是怎么做到這件事的,問題就像是一個套一個的中國套盒,全部拆開后,卻發現最里面的盒子是空的。……基因的產物來到一個事先組織好、由早先的基因產物所構成的母體,它們的功能性表現,會受它們運作的地點,還有它們接收到的信號所引導。形態并沒有在任何訊息里被明確地講出來,而是透過與特定的構造脈絡的配合,給予暗示。到頭來,還是只有細胞能制造細胞。

請各位記住,即使是互惠的合作關系,也只有在雙方都覺得合作比不合作來得好的情況下,關系才會成立。不管我們衡量「成功」的基準是留下細胞還是留下它們的基因,我們最后看到的都只有留下來的幸存者——也就是已經成功復制的細胞或基因。那些自我犧牲,無私過頭的細胞,注定會消失得不留痕跡,就像許多年輕的戰爭英雄為了國家而打仗,獻出了性命,身后留下哀悼的親屬,卻沒有留下自己的孩子。我想表達的重點是,合作不一定是無私的。

雖然他們的基因不會直接傳給下一代,但退而求其次,生殖細胞傳下去的也是完全一樣的拷貝,到頭來幾乎沒有差別。即便如此,光靠糖果策略并不夠:還是不能省下鞭子。要解決這些細胞間的自私沖突(雖然在遺傳上它們是完全相同的),只有靠極權才能實現,這令我們憶起斯大林主義下的俄國:罪犯不會被起訴,而是被徹底抹除。

嚴刑峻法下的結果是,天擇停止在組成個體的每個獨立物件之間挑挑揀揀,開始在較高的層級上作用,現在它篩選的是互相競爭的個體。

而在浩瀚無垠的宇宙中,別的地方的故事是否會有不同的情節呢?萬事皆有可能,但在我看來這機會微乎其微。天擇是概率的問題:不管在宇宙的任何角落,相似的篩選壓力最有可能產生相似的結果。這解釋了為什么天擇常常殊途同歸地找到同樣的解決之道,比方說不同物種的眼睛和翅膀。盡管有長達四十億年的演化時間,我們也沒有看到任何細菌單靠天擇演化成真核生物,除此之外,也找不到任何線粒體失去了所有基因但還保有線粒體功能的例子。我也不覺得這樣的事件在其他地方的發生機率會比較高。

物理法則中并沒有什么部分暗示復雜生物體的誕生是必然的。物理會受到歷史的干擾。我們充其量可以說,多細胞復雜性一度看似不可能發生;而沒有生物復雜性的基礎,智能更是不可想像。但有一天,那個至今還困住細菌的套索被解開了。第一個大型復雜細胞,也就是第一只真核生物的誕生,標識了這條道路的起點,并且幾乎是勢不可擋地通向今天我們身邊所見,諸般壯盛的生物工程奇觀——包括我們自己。線粒體對這條道路的重要性不亞于真核細胞的起源本身,因為線粒體的存在使得大體型和高度復雜性的演化不只是有機會,而是勢在必行。

第二群沒有細胞壁仍能旺盛生長的原核生物是熱原體屬,它們是嗜極端性的古細菌,生活在攝氏六十度的溫泉里,對它們來說最好的酸堿度是pH值等于二。它們在英國的炸魚薯條店應該會住得很開心,因為它們熱愛的生活環境等同于一盆熱騰騰的醋。

發酵作用沒有涉及泵送質子穿過膜的行為,這或許能解釋為何霉漿菌沒有細胞壁卻仍能存活。但每分子的葡萄糖透過發酵作用產生的ATP,只有有氧呼吸的十九分之一,這有助于解釋霉漿菌退化的特性——尺寸小,基因體組成稀少。它們活得像個隱士,幾乎什么都沒有。

而正因「生命演化樹」完全是依據垂直遺傳開枝散葉(而這是個錯誤的假設,以為傳家寶只會從父母傳到子女手上),它的真實性便令人質疑。至少以細菌來說,互聯網會是比較好的比喻。正如一名絕望的專家所說:「只有上帝能夠造出一棵樹」,這充分反映了建構生命演化樹的困難。

丹尼特在《達爾文的危險想法》一書中抨擊了古爾德那株外觀激進的演化樹,它就像一般的演化樹,主軸卻有所不同——是一株低伏的灌木,伸出幾根凌亂的枝條,而非高聳的生命演化樹。但是相較于梅列日科夫斯基的案例,這根本不算什么。梅列日科夫斯基的演化樹貨真價實是棵徹底反轉的變種。在這棵樹中,生命的新領域來自枝條的彼此融合,而非分叉。

尺寸大會使細菌處于不利的地位,但卻會為真核生物帶來好處。舉例來說,大尺寸有助于改變行為或生活型態。一個大型的、能量充沛的細胞不需要把所有的時間花在復制DNA,而是可以把時間和精力用來發展一座生產蛋白質武器的兵工廠。

以人類社會做比喻的話,就像是農業實現了大型的社群:有更多的人力,才有可能在滿足糧食生產的需求之外,還剩下足夠的人組成軍隊,或是研發致命的武器。狩獵采集的謀生方式無法養活如此大量的人口,在競爭中注定會輸給人口眾多又分工精良的對手。

莫諾的觀點是,生物學中充滿了目的以及清晰的軌道,我們不能顛倒是非,假裝它們不存在,而是必須解釋這些現象。因此,我們得回答的問題是:盲目的機運,無法預知結果的隨機系統,如何創造出我們眼前的這些玲瓏精巧,又對癥下藥的生物機器?

線粒體播下了復雜性的種子,在線粒體出現后,生命簡直是注定要變得復雜。驅動我們邁向更高復雜性的力量來自體內,而不是天上。

這樣的觀點不只在宗教理論家之間流行,現在也頗受天體生物學家歡迎。有種想法認為,物理法則簡直像是親手召喚了生命來到我們居住的這個宇宙,這實在讓人聽了很受用,而這種想法又喚起了另一種聲音,認為或許連人類知覺都是物理作用下的必然結果。

以下這個清單列了一串會讓演化生物學家噴飯的字眼:目的,目的論,通達復雜性的斜坡,非達爾文進化。以上的用詞全都和某個宗教性的演化觀點有關,意味著生命是「依照計劃」演化出來,「依照計劃」變得復雜,「依照計劃」產生人性,從最低等的動物到天使之間連成一條光滑的曲線,漸次接近上帝——也就是所謂「存有的巨鏈」。

在當時,這樣的必要條件不僅很有可能出現,而且還是穩定而持續存在的。形成這些條件唯一需要的就是太陽的力量,不用仰賴光合作用或發酵作用之類的麻煩發明。太陽要做的只是氧化海洋,而我們知道它一定會。天體生物學家考慮了各式各樣的能量形式——小行星撞擊、地熱、閃電——奇怪的是,太陽的力量雖然在史前神話中常常出現,卻時常被科學家忽略。正如杰出的微生物學家哈洛,在他的經典文章〈左右生命的力量〉(我替第二部下了同樣的標題,向他致敬)里所說:「我們不禁懷疑,這遍布地球的能量巨河,在生物學中扮演的角色,比當代哲學所知的還要更重要:這傾盆而來的力量或許不只是讓生命得以演化,還從虛無中召喚了它的出現。」

在某種意義上來說,是不平衡締造了生命,生命力就是負熵力。

所有美好和不美好都終將不可持續,你所要做的,就是盡全力感受這樣的動蕩,盡全力展現這樣的動蕩。

這種深層的一致性之所以值得注意,不單單是因為它普遍,更重要的是因為這種產能方式非常奇特,非常迂回。就像歐爾格說的:「如果要賭細胞用什么方式產能,沒有人會押質子泵。」然而光合作用以及各種呼吸作用的秘密,確實就是質子泵。它們全都利用氧化還原作用所釋放的能量將質子打到膜的另一側,產生質子驅動力。泵送質子穿過膜似乎就跟DNA一樣,是地球生命體的招牌特征。這是生命的根本。

米歇爾的想法被忽略,被敵視,被貶為胡言亂語,還有人說是毒品造成的瘋狂表現。之后瑞克曾寫道:「考慮到當時學界的主流看法,這些陳述聽起來就像小丑的把戲,或是什么先知的末日預言。」這個理論使用的電化學術語措詞怪異,甚至神秘,而且運用的概念也是當時大部分的酶學家所不熟悉的。最初只有瑞克,以及阿姆斯特丹的施雷特(也是基林的門生)認真看待它,不過他們仍抱持著開放的懷疑態度;而施雷特很快便失去了耐性。

米歇爾在他的諾貝爾獎演說中感謝了這些人對知識的寬大態度,他從偉大的物理學家普朗克那里引用了一句話:「一個科學新概念獲得勝利靠的不是說服對手,而是因為最后對手終將死絕。」米歇爾說,能夠推翻這句悲觀的格言,這是他一項「異常快樂的成就」。

在英格蘭,熱門連續劇結束的時段顯然就是一波電力需求的高峰,數百萬人會同時進入廚房,開始燒開水,準備泡一杯好茶。為了應付這龐大的需求,威爾斯山上的水庫閘門會被打開,在深夜,當這波高峰過去后,水庫的水會再次補上,準備好應付下一次大規模的飲茶時光。

但驚人的是,盡管生命是如此地華麗而多元,但這件事基本上是真的。經研究過的所有細胞內都發現了ATP的存在,不論是植物、動物、真菌或是細菌細胞。在四○年代時,我們知道ATP是呼吸作用和發酵作用的共通產物,到了五○年代,光合作用也來湊上一腳——靠著捕捉太陽能,它也會生成ATP。所以,生命的三條干道,呼吸作用、發酵作用和光合作用,都會產生ATP,這又是一個絕佳的例子,向我們展示了生命的基礎一致性。

當我們燃燒燃料,我們并非單純地將能量以熱的形式釋放,我們用它來跑,用它來思考,用它來制造肌肉,煮晚餐,做愛——

形而上學者和詩人一直以來都很熱心于描寫生命之火。十六世紀的煉金術士帕拉賽爾蘇斯甚至明確地說:「人就像火焰一樣,失去了空氣便會熄滅。」

活著就是在燃燒。

所有活著的都使用同一種能量貨幣,所以我們才看得到彼此的光。

米歇爾,生物能學的英雄,一九七八年諾貝爾化學獎得主,遠遠稱不上家喻戶曉,盡管他應該要像華生和克里克一般知名。米歇爾和華生與克里克不同,是位古怪而孤獨的天才,他將自己的實驗室設在康沃爾鄉間,一座由他自己設計,自己修復的老房子里。曾有一段時間,他部分的研究資金來自他靠一群奶牛所賺得的收入,他的鮮奶油甚至還因品質優良得過獎。他的文筆比不上華生的《雙螺旋》——除了依常規進行的枯燥學術論文(米歇爾寫的甚至可能比一般論文更晦澀),他還寫了兩本《小灰書》闡述他的理論,由他私人出版,并在一些感興趣的專業人士之間流傳。

這意味著病毒不會是地球上第一個有生命的東西,它們也不可能把生命從外太空帶到這個星球上的:它們完全仰賴其他的生物,沒有其他生物它們不可能存在。它們的單純不是因為原始,而是一種精煉的,刪減過的復雜。

與水火不容的另一種細菌競爭而不敵對方,伴隨而來的竟是真核生物壯盛的提升,大自然的榮光閃耀在弱者的逃亡旅途上。圣經說:「溫柔的人有福了,因為他們必承受地土」;這一點也沒錯:溫柔的人確實承受了「地」球之「土」。

事實真是如此嗎?現在肯定還言之過早。我想起義大利文里一句親切的諷刺短詩,粗略地翻譯過來應該是「這可能不是真的,但至少編得很好」,以我的觀點看來,氫假說是個很棒的假說,它運用已知證據的方式比其他任何理論都要更好;而且這個理論正確結合了可能性和不可能性,來解釋為什么真核細胞只誕生過一次。

我們雖然可以選擇自己的朋友,但無法選擇自己的親人,從這些惡黨祖先身上可以獲得充分證明。

在真核生物的案例里,宿主很會「吃」,其掠食的生活方式能為寄居體內的房客提供源源不絕的食物。雖說天下沒有白吃的午餐,但這寄生菌可能只需要燃燒宿主的代謝廢物,不會使宿主變得太虛弱,這和白吃的午餐也相去不遠了。隨著時間的推移,宿主慢慢學會從這位房客的產能總量中分一杯羹,它們會在膜上開一些通道,或是接上「水龍頭」。于是這段關系的地位便顛倒過來了,外來的房客原本是賴著宿主的食客,現在卻成了奴隸,它們所生產的能量外漏,被宿主拿來供自己使用。

牛津的瓊絲以及劍橋的馮丹安娣(偕同她們的同僚),分別各自在《細胞與自然》發表了一篇文章,這兩篇重要著作指出,有一些細菌確實除了細胞壁之外,也同時擁有細胞骨架——它們既系皮帶又穿吊帶,就像亨利方達在《狂沙十萬里》中的角色一樣(「不要信任連自己的褲子都信不過的男人」)。但細菌不像亨利方達飾演的那個痛恨風險的牛仔,它們是真的需要雙管齊下才能維持形狀。

我們能了解多久遠的過去,便可知道多長遠的未來。

歷史的神奇,也許就因為它可能只有一個真相,卻蘊含著數不盡的故事。

比方說,活水湖里的硫酸鹽極其貧乏,因此硫酸鹽還原菌無法在此安身;而甲烷菌就可以在湖底的淤泥或是不流動的沼地區域立命。它們散發出的甲烷氣體被稱為沼氣,不時會燃亮神秘的藍色火焰,在沼澤上方出沒,這個現象也就是所謂的鬼火,許多鬼怪或幽浮的目擊聲明其實都該算到它頭上。

如果是這樣,那就是趨同的力量大過于機運,或說必然性勝過偶然性。道金斯在他的著書《先祖的傳說》中如此總結:「我被康威墨里斯的信念所吸引了,我們不應該繼續把趨同演化當作演化上罕見的點綴,每每發現便驚嘆不已。或許我們應該轉而將它視為常態,和此原則不相符合的例外事件才該驚訝。」所以當生命的膠卷重播時,我們可能無法親眼目睹,但應該會有另一種擁有智能的雙足動物,仰望飛行的物種,思索著眾神的旨意。

在這層意義上,不只是我們,許多動物普遍都擁有一定程度的智慧以及自我意識(后者是我個人的意見),包括海豚、熊和大猩猩都是。人類演化得很快,使我們得以占據最「高」的生態區位,一些偶然因素無疑地助長了這個過程;但如果這個位置是空著的,那么數百萬年后,誰能肯定那些闖進車子、翻找垃圾桶覓食的熊不會補上這個空缺?誰敢說那些雄偉又聰明的大烏賊不會登上寶座?或許造成智人崛起(而非其他已滅絕的人屬物種)的不只是偶然和機運,但趨同演化的力量永遠都利于生物走上這個生態區位。

這其實就是牛頓和萊布尼茲所說的機械宇宙的現代版,伏爾泰曾在其諷刺作品中戲仿:「在這個所有可能存在的世界中,最美好的世界;萬物都是為了達到最好的結果而存在的。」有些側重生物學的物理學家和宇宙學家在這個觀點里看見了神靈的莊嚴,把我們的宇宙看做智慧心靈的助產士。這種對自然界深層運作方式的觀點,被歌頌為窺看了上帝旨意的一扇窗。

從時間的起點起步,是向前走:宇宙學家和地質學家試圖推測生命誕生時,早期地球的可能環境,從灼熱到幾近蒸發的小行星撞擊,火山活動地獄之火般的力量,到無機分子的化學作用,和物質的自我組織性質。從現在起步,是往回推:分子生物學家比對微生物基因序列上的細節,試圖建構一個無所不包的的演化樹,直達其根源。盡管地球上的生命如何誕生,何時誕生,一直備受爭議,但這件事本身已不再像我們先前所想像的那般難以置信,過程可能還遠比我們所認為的更為迅速。根據「分子時鐘」的估算結果,回推所找到的生命起源時間點,與四十億年前炮擊月球及地球的后期重轟炸極為接近。如果當時生命真的是在我們這個飽受撞擊的滾沸大釜中誕生,那它為什么不會誕生在宇宙中其他的地方?

實際上,根據瑪格利斯的看法,整個有機世界就是相親相愛的細菌們合作的精巧作品,也就是微縮生態系。這個想法可以追溯到達爾文本人,他曾在他著名的篇章里寫道:「每個生物都是一個微縮生態系——由多如天上繁星,小得難以置信,自行增殖的生命體所構成的小宇宙。」

以上這些理論的立論根據只有胞器的外形和行為模式,像是移動和自主分裂行為,所以理論的發展一直遲滯不前。更大的問題是,這些學者彼此之間惡斗連連,為了爭搶排名而嚴重分化,幾乎無法獲得任何共識。正如科學史研究者塞普在他的著作《合作演化》中所說:「于是展開了一個諷刺的故事:由一群極度利己主義的人來指出演化里互助合作所帶來的創造性。」

若把這些問題全部合起來,它們的答案天衣無縫地解釋了演化的整個軌跡,從生命本身的起源,到復雜細胞和多細胞生命體的誕生,到大體型、性別以及溫血動物的演化,一直到老化衰退以及死亡。從解答里浮現的這幅廣闊圖像,為我們帶來了嶄新的領悟——為什么我們存在于此?是否我們是宇宙里唯一的生物?我們為什么會有個體性?為什么我們要做愛?我們的根在哪里?為什么我們必須老化、必須死亡?——簡而言之,它們向我們訴說了生命的意義。口才出眾的歷史學家費南德薩姆斯托曾寫過:「故事有助于解釋故事本身;如果你知道事情如何發生,你會開始理解它們為何發生。」同樣的,在重建生命的故事時,「如何」和「為何」也密不可分。

不同物種轉移到核內的基因并不相同,然而所有具粒線體的物種也都在其內部保留了完全相同的一組核心基因。這些基因有何特別之處?在接下來的章節里我們將會披露最佳解答,也會解釋為何細菌永遠無法達到真核生物的復雜度。這說明了為什么宇宙中其他地方的生命形式可能卡在細菌的窠臼里,走不出去;為什么我們或許并不孤單,但幾乎肯定會是寂寞的。

粒線體產生能量所采用的機制,也就是泵送氫離子穿過膜(化學滲透),在所有生物,包括最原始的細菌體內都有發現。這樣的方法相當古怪。以某位評論者的話來說就是,「達爾文之后生物學界再沒出現過這么違反直覺的想法,其程度直逼愛因斯坦、海森堡和薛丁格。」然而這個想法最終被證明是正確的,并且在一九七八年為米歇爾掙得一座諾貝爾獎。然而絕少有人問:為什么如此奇特的產能方法會成為這么多不同物種的骨干?這個問題的答案向生命起源的幽暗之處拋出了一線光芒。這點我們之后將會看到。

我們可以像這樣追溯遺傳上的祖先,是因為粒線體還保有小小一組自己的基因,粒線體的基因只會透過卵細胞,而不會透過精子傳給下一代。這意味著粒線體基因扮演了類似于母系姓氏的角色,使我們可以藉此回推母系的祖先,就像一些家族會追蹤著名人物的嫡傳后裔,如征服者威廉、諾亞或先知穆罕默德。雖然近來有人質疑其中的部分原理,但整體而言這個理論還是算數。當然,這項技術不只能幫我們尋找祖先,也能幫助我們厘清誰不是我們的祖先。根據粒線體基因分析,尼安德塔人和現代的智人沒有血緣關系,他們走向了滅絕之路,消失在歐洲大陸的邊緣。

這些細胞的起源,發生在二十億年以前一次偶爾的機會里,讓細胞突破了那道細菌無法超越(所以始終是細菌)的能量障蔽。無怪,非洲大草原的日落景象,始終引發著我們情感的共鳴。因為這個景象,將我們緊緊系在一列神奇(或者該說扭曲的)因果列車上,一旦啟動就無法停下,一路可以追溯回到這個星球上的生命最源頭。

在日本靠太平洋側的海底,超過一千兩百公尺的深處,有一個海底平頂火山,稱為明神丘(Myojin knoll)。日本有一組生物學家,已經在此地打撈超過十年了,他們在尋找有趣的新生命形態。一開始他們并沒有找到什么非常有趣的東西,直到二○一○年五月,他們撈起了一些緊緊依附在深海熱液噴發孔旁的多毛類蠕蟲。真正有趣的并不是這些蠕蟲本身,而是跟這些蠕蟲有關的微生物。這些微生物里,有一個細胞,乍看之下很像真核生物,但是細看后才知道不是。它后來成為最吊人胃口的謎團。


2024-07-06 18:47:34

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