复杂生命的起源(精)

作者简介

尼克·莱恩（Nick Lane），演化生物学家，英国伦敦大学学院教授。他的研究方向为演化生物学与生物能量学，聚焦于生命的起源与复杂细胞的演化。他还是伦敦大学学院线粒体研究学会的创始成员，也是生命起源研究计划的项目领头人。2010年，他以《生命的跃升》荣获英国皇家学会科学图书奖。尼克本人因为在分子生物学研究上的卓越贡献，于2015年荣获英国生物化学学会奖。他不仅深耕自己的学术研究领域，还孜孜不倦地参与公众科学普及。2016年，尼克因为在科学传播上的深入付出而荣获英国皇家学会迈克尔·法拉第奖章。 严曦，科普作者，科幻作者，职业翻译。毕业于清华大学电子工程系。2012年发表科普系列《化学渗透》，是国内首批介绍尼克？莱恩科学思想的科普作者之一。

内容简介

绪？论 为什么生命会是这样？ 在生物学的核心地带，存在着一个未知的黑洞。坦白说，我们不知道生命为什么是现在这样。地球上所有的复杂生命拥有一个共同祖先，它从简单的细菌演化而来，在40亿年的漫长岁月中只出现了一次。这究竟是一个反常的孤立事件，还是因为其他的复杂生命演化“实验”都失败了？我们不知道。已知的是，这个共同祖先一出场，就已经是一个非常复杂的细胞。它的复杂程度，与你身上的细胞不相上下。这份复杂性遗产传给了你我，也传给了其他所有后代，从树木到蜜蜂。你可以试试在显微镜下观察自己的细胞，并和蘑菇细胞比较。二者几乎无从分辨。我们与蘑菇的生命显然天差地远，那么，为什么我们的细胞却如此相似？而且并不只是外观相似，所有复杂生命都有同一套细胞特征，从有性生殖到细胞衰老再到细胞凋亡，其机制之精巧复杂，与物种间的相似程度同样惊人。为什么这些特征会在我们的共同祖先身上积聚？为什么在细菌身上却找不到这些特征独立演化的痕迹？如果这些特征是通过自然选择微步演化而来，每一小步都带来一点点优势，那么为什么类似的特征没有出现在各类细菌中？对这些问题的探讨可谓众说纷纭，但学界至今没有给出令人信服的解释。 这些问题反映了地球生命奇特的演化轨迹。生命在地球形成约5亿年后就已出现，距今大约40亿年。然而，此后的20多亿年中，也就是地球历史一半的时间，生命一直停滞在细菌水平。直到40亿年后的今天，细菌仍然保持简单的形态，虽然它们发展出丰富的生物化学代谢能力。所有形态复杂的生物，包括植物、动物、真菌、藻类和阿米巴原虫等单细胞原生生物，与细菌形成了鲜明的对比。它们是同一个祖先的后代，这个祖先大约于20亿~15亿年前出现，从外形到内在都是一种“现代”细胞，拥有精细的内部结构和空前的能量代谢水平。所有这些新特征，都由一套复杂的蛋白纳米机器驱动，由数以千计的新基因编码，而这些基因在细菌身上几乎从未发现。在复杂生命的共同祖先与细菌之间，没有现存的演化中间型，没有“缺失环节”来揭示为什么这些复杂的特征会出现，以及它们是如何演化的。在细菌的简单与其他一切生命令人敬畏的复杂之间，只有一片无法解释的空白。一个演化的黑洞。 人类为什么会遭到各种疾病的侵袭，这是一系列复杂到无法想象的问题。为了寻求答案，人类每年都会在生物医学研究上投入巨额的金钱。我们现在对基因和蛋白质的关系、对生物调节系统之间的反馈互动，都掌握了海量的细节。我们建立了精密的数学模型，设计了计算机模拟程序，以信息化的方式来重建这些生物过程。然而我们仍然不知道，所有这些生物组件都是如何演化而来的！如果我们不知道细胞为什么是这样运行的，又如何能指望理解疾病呢？不了解历史，我们就不可能理解一个社会；不了解细胞的演化史，我们就不可能理解细胞的运作方式。这些问题不仅有重要的实用意义，它们本身也是人类要面对的终极问题：我们为什么会存在？是什么样的法则创生了宇宙、恒星、太阳、地球，以及生命本身？同样的法则是否也在宇宙中的其他地方创造了生命？外星生命是否和我们相似？诸如此类的形而上之问，关乎我们何以为人的核心。然而，自人类发现细胞350年之后，我们仍然不知道地球生命为什么会是这样。 读者你可能还没注意到人类在这方面的无知，这不是你的错。各种教科书和学术刊物上满载科学信息，但绝大多数都不会探究这种“幼稚”的问题。我们被互联网上各式各样、良莠不齐的信息淹没，难以辨别它们的真伪与用途。但这不仅仅是信息过载的后果，就连生物学家自己，对这个专业领域中心的黑洞，也没有多少清醒的认识。绝大多数生物学家忙于研究其他问题。大多数学者研究大型生物、特定的动物或植物，少数人研究微生物，更少数的人研究细胞的早期演化。另外，生物学界还要担心神创论者和智慧设计论的攻击。他们担心：承认科学家不知道所有的答案，也许会让反演化论者乘虚而入，让他们嘲笑自己对演化实际上一无所知。这种担心其实毫无必要，我们对已经掌握的知识很有信心。生命起源和早期细胞演化理论能够解释海量的事实，与其他科学知识严密符合，能对未知的生物学关系进行预测，并且经得起实证检验。我们对自然选择机制，对另一些塑造基因组的随机过程都理解得非常充分。所有这些事实，都能与细胞的演化理论互相印证。然而，我们对事实的高度掌握恰恰凸显了一个问题：我们不知道为什么生命会以如此奇特的路径演化。 继《氧气》和《能量、性、死亡：线粒体与我们的生命》之后，尼克·莱恩又一部从能量角度探索生命起源的重磅科普作品。虽然有一定的阅读门槛，但是作者在认知态度和修辞上，全然不是傲慢地俯视，而是热忱邀请每一位对生命感兴趣的读者，并以自己炽烈的好奇心感化和说动在专业性和纷杂学术论战之前略有踌躇的每一个人。作者把承载了最大信息密度的语句直呈到你面前：希望并且相信，大家只要稍加学习，偶尔查阅相关词汇就能看懂本书。 任何思索过我们从哪里来、生命究竟为何这样演化、生命为何如此运作的读者，都不容错过这样一部在论证强度和启发性、颠覆性上不亚于达尔文和《物种起源》，甚至可以堪称本世纪新经典的生物能量学科普作品。请跟着21世纪极其独特且极具冲击力尼克·莱恩：从生命起源发端，直至人类自身的健康与生死。 在生物学的核心地带，有一个未知的黑洞 ？一次异乎寻常的偶然事件 一段走向必然的演化路径 ？地球生命是否是宇宙中绝对孤立的存在？ 星际间是否还在默默推进其他演化试验？ ？从回顾式的历史描述，到可验证的科学预测 一场不亚于又一次生物学革命的生命起源雄辩