你認(rèn)為DNA的結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)是否回答了“生命是什么”這個(gè)問題
- 教育綜合
- 2023-07-01 17:44:09
關(guān)于生命的起源的說法有哪些？
1953年，芝加哥大學(xué)的研究生斯坦利·米勒拿起兩個(gè)長(zhǎng)頸瓶——一個(gè)盛著一點(diǎn)水，代表遠(yuǎn)古的海洋，一個(gè)裝著甲烷、氨和硫化氫的氣體混合物，代表地球早期的大氣——然后用橡皮管子把兩個(gè)瓶子一連，放了幾次電火花算做閃電。幾個(gè)星期以后，瓶子里的水呈黃綠色，變成了營養(yǎng)豐富的汁，里面有氨基酸、脂肪酸、糖以及別的有機(jī)化合物。米勒的導(dǎo)師、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者哈羅德·尤里欣喜萬分，說：“我可以打賭，上帝肯定是這么干的?！?/p>
當(dāng)時(shí)的新聞報(bào)道聽上去讓人覺得，你只要把瓶子好好地晃一晃，生命就會(huì)從里面爬出來。時(shí)間已經(jīng)表明，事情根本不是那么簡(jiǎn)單。盡管又經(jīng)過了半個(gè)世紀(jì)的研究，今天我們距離合成生命與1953年的時(shí)候一樣遙遠(yuǎn)——更不用說認(rèn)為我們已經(jīng)有這等本事?？茖W(xué)家們現(xiàn)在相當(dāng)肯定，早期的大氣根本不像米勒和尤里的混合氣體那樣已經(jīng)為生命的形成作好準(zhǔn)備，而是一種很不活潑的氮和二氧化碳的混合物。有人用這些更具挑戰(zhàn)性的氣體重新做了米勒的實(shí)驗(yàn)，至今只制造出一種非常原始的氨基酸。無論如何，其實(shí)問題不在于制造氨基酸，問題在于蛋白質(zhì)。
你把氨基酸串在一起，就得到了蛋白質(zhì)。我們需要大量的蛋白質(zhì)。其實(shí)誰也不大清楚，但人體里的蛋白質(zhì)也許多達(dá)100萬種之多，每一種都是個(gè)小小的奇跡。按照任何概率法則，蛋白質(zhì)不該存在。若要制造蛋白質(zhì)，你得把氨基酸（按照悠久的傳統(tǒng)，我在這里應(yīng)當(dāng)將其稱之為“生命的砌塊”）按照特定的順序來排列，就像你拼寫一個(gè)單詞必須把字母按照特定的順序來排列一樣。問題是那些以氨基酸字母組成的單詞往往長(zhǎng)得不得了。若要拼出“膠原蛋白（collagen）”（一種普通蛋白質(zhì)的名字）這個(gè)名字，你只需要以正確的順序排列8個(gè)字母。若要制造膠原蛋白，你就得以絕對(duì)準(zhǔn)確的順序排列1055個(gè)氨基酸分子。但是——這是個(gè)明顯而又關(guān)鍵的問題——你并不制造膠原蛋白。它會(huì)自發(fā)形成，無須你的指點(diǎn)，不可能性就從這里開始了。
坦率地說，1055個(gè)氨基酸分子要自發(fā)排列成一個(gè)膠原蛋白這樣的分子的概率是零。這種事情完全不可能發(fā)生。為了理解它的存在是多么不可能，請(qǐng)你想像一臺(tái)拉斯韋加斯普通的老虎機(jī)，不過要把它大大地?cái)U(kuò)大一下——說得確切一點(diǎn)，擴(kuò)大到大約27米——以便容納得下1055個(gè)轉(zhuǎn)輪，而不是通常的三四個(gè)，每個(gè)輪子上有20個(gè)符號(hào)（每一個(gè)代表一種普通的氨基酸）。你要拉多少次把手那1055個(gè)符號(hào)才會(huì)以合適的順序排列起來？實(shí)際上，拉多少次都沒有用。即使你把轉(zhuǎn)輪的數(shù)目減少到200個(gè)——這其實(shí)是蛋白質(zhì)分子所含的氨基酸分子的比較典型的數(shù)量，所有200個(gè)符號(hào)都按照特定的順序來排列的概率是10—260。那個(gè)數(shù)字本身比宇宙里原子的總數(shù)還要大。
總之，蛋白質(zhì)是十分復(fù)雜的實(shí)體。血紅蛋白只有146個(gè)氨基酸分子長(zhǎng)，按照蛋白質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)只是個(gè)矮子，然而即使那樣，氨基酸的排列方式也有10190種可能性。因此，劍橋大學(xué)的化學(xué)家馬克斯·佩魯茨花了23年時(shí)間——大體上相當(dāng)于一個(gè)人的職業(yè)生涯——才解開了這個(gè)謎。想要隨隨便便地制造哪怕是一個(gè)蛋白質(zhì)分子也似乎是極不可能的——天文學(xué)家弗雷德·霍伊爾打了個(gè)精彩的比方，就像是一陣旋風(fēng)掠過一個(gè)舊貨棧，后面留下了一架裝配完好的大型客機(jī)。
然而，我們?cè)谟懻摰牡鞍踪|(zhì)有幾十萬種，也許是100萬種，就我們所知，每一種都別具一格，與眾不同，對(duì)于維持你的健康和幸福必不可少。我們就從這里接著往下討論。為了被派上用場(chǎng)，一個(gè)蛋白質(zhì)分子不但要把氨基酸分子按照合適的順序排列起來，還要從事一種化學(xué)打褶工作，把自己疊成特定的形狀。即使實(shí)現(xiàn)了這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)分子對(duì)你依然沒有用處，除非它能復(fù)制自己，而蛋白質(zhì)分子不會(huì)。為了達(dá)到這個(gè)目的，你需要DNA（脫氧核糖核酸）。DNA是復(fù)制專家——幾秒鐘就能復(fù)制一份自己，但除此之外沒有別的本事。于是，我們處于一種自相矛盾的境地。蛋白質(zhì)分子沒有DNA就不能存在，DNA沒有蛋白質(zhì)就無所事事。那么，我們是不是該認(rèn)為，它們?yōu)榱嘶ハ嘀С侄瑫r(shí)產(chǎn)生呢？如果是的，哇，太好了！
還有，要是沒有膜把DNA、蛋白質(zhì)和別的生命要素包裹起來，它們也不可能興旺發(fā)達(dá)。原子或分子不會(huì)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)生命。從你身上取下一個(gè)原子，它像一粒沙那樣沒有生命。只有許多原子湊到一起，待在營養(yǎng)豐富的細(xì)胞里，這些不同的物質(zhì)才能參加令人驚嘆的舞會(huì)，我們稱其為生命。沒有細(xì)胞，它們只是有意思的化學(xué)物質(zhì)。但要是沒有這些化學(xué)物質(zhì)，細(xì)胞就毫無用處。正如戴維斯所說：“要是一切都需要?jiǎng)e的一切，分子社會(huì)最初是怎么產(chǎn)生的？”這就好像你廚房里的各種原料不知怎的湊到一起，自己把自己烤成了蛋糕——而且，必要的話，這塊蛋糕還會(huì)分裂，產(chǎn)生更多的蛋糕。所以，我們把生命稱為奇跡，這是不足為怪的。我們才剛剛開始搞個(gè)明白，這也是不足為怪的。
那么，是什么促成這神奇的復(fù)雜結(jié)構(gòu)呢？哎呀，一種可能是，也許它并不那么——并不那么——神奇，就像乍一看來的那樣。以那些不可思議的蛋白質(zhì)分子為例，我們假設(shè)，我們所看到的奇跡般的排列，是在形成完畢以后才出現(xiàn)的。要是在那臺(tái)大老虎機(jī)里，有的轉(zhuǎn)輪可以受到控制，就像玩滾木球游戲的人可以控制幾根大有希望的木柱一樣，那會(huì)怎么樣？換句話說，要是蛋白質(zhì)不是一下子形成的，而是慢慢地演化的，那會(huì)怎么樣？
請(qǐng)你想像一下，要是你把制造一個(gè)人的所有材料都拿出來——碳呀，氫呀，氧呀，等等，和水一起放進(jìn)一個(gè)容器，然后用力搖一搖，里面就走出來一個(gè)完整的人。那將會(huì)是不可思議的。哎呀，那基本上就是霍伊爾和其他人（包括許多熱心的特創(chuàng)論者）提出的。他們認(rèn)為，蛋白質(zhì)是一下子自發(fā)形成的。蛋白質(zhì)不是——也不可能——這樣形成。正如理查德·道金斯在《盲人鐘表匠》一書中所說，肯定有某種日積月累的選擇過程，使得氨基酸聚集成塊狀。兩三個(gè)氨基酸分子也許為了某種簡(jiǎn)單的目的聯(lián)結(jié)起來，一段時(shí)間以后撞在一起成為類似的小群體，在此過程中“發(fā)現(xiàn)”又有了某些改進(jìn)。
這種與生命有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)實(shí)際上比比皆是。我們也許無法按照斯坦利·米勒和哈羅德·尤里的方式從實(shí)驗(yàn)室制造出來，但宇宙干這事兒很容易。大自然里許多分子聚在一起形成長(zhǎng)長(zhǎng)的鏈子，名叫聚合物。糖分子經(jīng)常聚在一起成為淀粉。晶體會(huì)干許多栩栩如生的事——復(fù)制呀，對(duì)環(huán)境的刺激作出反應(yīng)呀，呈現(xiàn)復(fù)雜的圖案呀。當(dāng)然，它們從來不制造生命本身，但它們反復(fù)展示，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)是一種自然、自發(fā)、完全可靠的事。整個(gè)宇宙里也許存在大量生命，也許不存在，但不乏有序的自發(fā)聚合。它存在于一切東西，從對(duì)稱的雪花到土星的秀麗光環(huán)。
大自然聚合事物是如此干勁十足，許多科學(xué)家現(xiàn)在認(rèn)為，生命比我們認(rèn)為的還要不可避免——用比利時(shí)生物化學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者克里斯蒂安·德迪夫的話來說：“只要哪里條件合適，物質(zhì)的專性表現(xiàn)勢(shì)必發(fā)生?！钡碌戏蛘J(rèn)為，很有可能，這樣的條件在每個(gè)星系里大約會(huì)遇到100萬次。
當(dāng)然，在賦予我們生命的化學(xué)物質(zhì)里，沒有什么非常奇特的東西。要是你想制造另一個(gè)有生命的物體，無論是一條金魚，一棵萵苣，還是一個(gè)人，你其實(shí)只需要4種元素：碳、氫、氧和氮，加上少量幾種別的東西，主要是硫、磷、鈣和鐵。把30多種這類混合物放在一起，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東西。正如道金斯所說：“關(guān)于制造有生命的東西的物質(zhì)，也沒有什么特別的地方。有生命的東西是分子的組合，與其他一切東西沒有兩樣?！?/p>
歸根結(jié)底，生命是不可思議的，令人滿意的，甚至可能是奇跡般的，但并不是完全不可能的——我們已經(jīng)反復(fù)以我們自己的樸素存在證明了這一點(diǎn)。沒有錯(cuò)兒，有關(guān)生命起源的許多細(xì)節(jié)現(xiàn)在依然難以解釋。你在書上讀到過的有關(guān)生命所必需的條件，每種情況都包括了水——從達(dá)爾文認(rèn)為的生命始發(fā)地“小水塘”，到現(xiàn)在最普遍認(rèn)為的生命始發(fā)地冒著氣泡的海洋噴氣口。但他們都忽視了一個(gè)事實(shí)：把單體變成聚合體包含一種反應(yīng)，即生物學(xué)上所謂的“脫水縮合”（換句話說，開始創(chuàng)造蛋白質(zhì)）。正如一篇重要的生物學(xué)文章所說，說得也許有點(diǎn)兒令人不大舒服：“研究人員一致認(rèn)為，由于質(zhì)量作用定律，在原始的大海里，實(shí)際上在任何含水的媒體里，這樣的反應(yīng)在能量方面是不大有利的?！边@有點(diǎn)像把砂糖放進(jìn)一杯水里，指望它結(jié)成一塊方糖。這不該發(fā)生，但在自然界卻不知怎的發(fā)生了。這一切的化學(xué)過程到底怎么樣，這個(gè)問題已經(jīng)超出了本書的宗旨。我們只要知道這樣的一點(diǎn)就夠了：要是你弄濕了單體，單體就不會(huì)變成聚合體——除了在制造地球上的生命的時(shí)候。情況怎么是這樣發(fā)生，為什么會(huì)發(fā)生，而不是那樣發(fā)生？這是生物學(xué)上一個(gè)沒有回答的大問題。
近幾十年來，地球科學(xué)方面有許多極其令人感到意外的發(fā)現(xiàn)。其中之一，發(fā)現(xiàn)在地球史早期就產(chǎn)生了生命。直到20世紀(jì)50年代，還認(rèn)為生命的存在不超過6億年。到了70年代，幾位大膽的人士覺得也許在25億年前已經(jīng)有了生命。但是，如今確定的38.5億年確實(shí)早得令人吃驚。地球表面是到了大約39億年前才變成固體的。
“我們只能從這么快的速度推斷，細(xì)菌級(jí)的生命在有合適的條件的行星上演化并不‘困難’。”斯蒂芬·杰伊·古爾德1996年在《紐約時(shí)報(bào)》上說，他在別的場(chǎng)合也說過，我們不得不下個(gè)結(jié)論：“生命一有可能就會(huì)產(chǎn)生，這是化學(xué)上勢(shì)必會(huì)發(fā)生的事?！?/p>
實(shí)際上，生命出現(xiàn)得太快，有的權(quán)威人士認(rèn)為這肯定有什么東西幫了忙——也許是幫了大忙。關(guān)于早期生命來自太空的觀點(diǎn)已經(jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間，偶爾甚至使歷史生輝。早在1871年，開爾文勛爵本人在英國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)的一次會(huì)議上也提出過這種可能性。他認(rèn)為：“生命的種子可能是隕石帶到地球上的?！钡牵@種看法一直不過是一種極端的觀點(diǎn)，直到1969年9月的一個(gè)星期天。那天，成千上萬的澳大利亞人吃驚地聽到一連串轟隆隆的聲音，只見一個(gè)火球從東到西劃過天空?；鹎虬l(fā)出一種古怪的格格聲，還留下了一種氣味，有的人認(rèn)為像是甲基化酒精，有的人只是覺得難聞極了。
火球在默奇森上空爆炸，接著石塊似雨點(diǎn)般地落下來，有的重達(dá)5千克以上。默奇森是個(gè)600人的小鎮(zhèn)，位于墨爾本以北的古爾本峽谷。幸虧沒有人受傷。那種隕石是罕見的，名叫碳質(zhì)球粒隕石。鎮(zhèn)上的人很幫忙，撿了90千克左右回來。這個(gè)時(shí)間真是最合適不過。不到兩個(gè)月以前，“阿波羅11號(hào)”剛剛回到地球，帶回來一滿袋子月球巖石，因此全世界的實(shí)驗(yàn)室都在焦急地等著要——實(shí)際上是在吵著要——天外來的石頭。
人們發(fā)現(xiàn)，默奇森隕石的年代已達(dá)45億年，上面星星點(diǎn)點(diǎn)地布滿著氨基酸——總共有74種之多，其中8種跟形成地球上的蛋白質(zhì)有關(guān)。2001年底，在隕石墜落30多年以后，加利福尼亞的埃姆斯研究中心宣布，默奇森隕石里還含有一系列復(fù)雜的糖，名叫多羥基化合物。這類糖以前在地球之外是沒有發(fā)現(xiàn)過的。
自1969年以來，又有幾塊碳質(zhì)球粒隕石進(jìn)入地球軌道——有一塊于2000年1月墜落在加拿大育空地區(qū)的塔吉什湖附近，北美許多地方的人都親眼目睹了那個(gè)景象——它同樣證明，宇宙里實(shí)際上存在著豐富的有機(jī)化合物?，F(xiàn)在認(rèn)為，哈雷彗星的大約25%是有機(jī)分子。要是這類隕石經(jīng)常墜落在一個(gè)合適地方一比如地球，你就有了生命所需的基本元素。
胚種說——即生命源自天外的理論——的觀點(diǎn)有兩個(gè)問題。第一，它沒有回答生命是如何產(chǎn)生的這個(gè)問題，只是把責(zé)任推給了別的地方。第二，連胚種說的最受人尊敬的支持者有時(shí)候也到了猜測(cè)的地步?？隙梢哉f，這是很輕率的。DNA結(jié)構(gòu)的兩個(gè)發(fā)現(xiàn)者之一弗朗西斯·克里克和他的同事萊斯利·奧格爾認(rèn)為“聰明的外星人故意把生命的種子”播在了地球。格里賓稱這個(gè)觀點(diǎn)“處于科學(xué)地位的最邊緣”——換句話說，假如這個(gè)觀點(diǎn)不是一位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者提出的，人家會(huì)認(rèn)為它簡(jiǎn)直荒唐透頂。弗雷德·霍伊爾和他的同事錢德拉·威克拉馬辛格認(rèn)為，外層空間不但給我們帶來了生命，而且?guī)砹嗽S多疾病，如流感和腺鼠疫，這就進(jìn)一步削弱了胚種說的影響。生物化學(xué)家們很容易駁斥那些觀點(diǎn)。
無論是什么事導(dǎo)致了生命的開始，那種事只發(fā)生過一次。這是生物學(xué)上最非同尋常的事實(shí)，也許是我們所知道的最不尋常的事實(shí)。凡是有過生命的東西，無論是植物還是動(dòng)物，它的始發(fā)點(diǎn)都可以追溯到同一種原始的抽動(dòng)。在極其遙遠(yuǎn)的過去，在某個(gè)時(shí)刻，有一小囊化學(xué)物質(zhì)躁動(dòng)一下，于是就有了生命。它吸收營養(yǎng)，輕輕地搏動(dòng)幾下，經(jīng)歷了短暫的存在。這么多情況也許以前發(fā)生過，也許發(fā)生過多次。但是，這位老祖宗小囊干了另一件非同尋常的事：它將自己一分為二，產(chǎn)生了一個(gè)后代。一小袋遺傳物質(zhì)從一個(gè)生命實(shí)體轉(zhuǎn)移給了另一個(gè)生命實(shí)體，此后就這樣延續(xù)下去，再也沒有停止過。這是個(gè)創(chuàng)造我們大家的時(shí)刻。生物學(xué)家有時(shí)候?qū)⑵浞Q之為“大誕生”。
“無論你到世界的什么地方，無論你看到的是動(dòng)物、植物、蟲子還是難以名狀的東西，只要它有生命，它就會(huì)使用同一部詞典，知道同一個(gè)代碼。所有的生命都是一家?！瘪R特·里德利說。我們都是同一遺傳戲法的結(jié)果。那種戲法一代一代地傳下來，經(jīng)歷了差不多40億年，到了最后，你甚至可以學(xué)上一點(diǎn)人類遺傳的知識(shí)，拼湊個(gè)錯(cuò)誤百出的酵母細(xì)胞，真酵母細(xì)胞還會(huì)讓它投入工作，仿佛它是自己的同類。在非常真實(shí)的意義上，它確實(shí)是它的同類。
生命的黎明——或者說是很像生命的東西——擺在一位友好的同位素地球化學(xué)家辦公室的書架上。她的名字叫維多利亞·貝內(nèi)特。她的辦公室位于堪培拉澳大利亞國立大學(xué)的地球科學(xué)系大樓。貝內(nèi)特女士是美國人，根據(jù)一個(gè)為期兩年的合同于1989年從加利福尼亞來到澳大利亞國立大學(xué)，此后一直留在那里。2001年底我去拜訪她的時(shí)候，她遞給我一塊不起眼的又重又大的石頭。它由帶細(xì)條紋的白色石英和一種灰綠色的名叫斜輝石的材料組成。石頭來自格陵蘭的阿基利亞島。1997年，那個(gè)島上發(fā)現(xiàn)了極其古老的巖石。那些巖石的年代已達(dá)38.5億年之久，代表了迄今為止發(fā)現(xiàn)過的最古老的海洋沉積物。
“我們沒有把握，你手里拿著的玩意兒里過去是不是存在微生物。你非得將它敲碎了才能搞明白?！必悆?nèi)特對(duì)我說，“但是，它來自過去掘到過最古老的生命的同一礦床，因此它里面很可能有過生命。”無論你怎么仔細(xì)搜尋，你也找不到真正的微生物化石。哎呀，任何簡(jiǎn)單的生物都會(huì)在海洋污泥變成石頭的過程中被烘烤沒了。要是我們把巖石敲碎，放在顯微鏡下面細(xì)看，只會(huì)看到微生物殘留的化學(xué)物質(zhì)——碳同位素以及一種名叫磷灰石的磷酸鹽。二者一塊兒表明，那塊巖石里過去存在過生物的小天地?！爸劣谀切┥锸鞘裁茨拥?，我們只能猜猜而已，”貝內(nèi)特說，“它很可能是最基本的生命——不過，它畢竟也是生命。它活過。它繁殖過。”
最后，就到了我們這一代。
要是你打算鉆進(jìn)非常古老的巖石——貝內(nèi)特女士無疑是這么做的，澳大利亞國立大學(xué)長(zhǎng)期以來是個(gè)首選的去處。這在很大程度上要?dú)w因于一位名叫比爾·康普斯頓的足智多謀的人。他現(xiàn)在已經(jīng)退休，但在20世紀(jì)70年代建立了世界上第一臺(tái)“靈敏高清晰度離子顯微探測(cè)器”——或者以它的開頭字母更親呢地被稱之為Shrimp（小蝦）。這種儀器用來測(cè)定名叫鋯石的微小礦石里鈾的衰變率。鋯石存在于除玄武巖以外的大多數(shù)巖石，壽命極長(zhǎng)，能夠挺過除潛沒以外的任何自然過程。絕大部分地殼已經(jīng)在某個(gè)時(shí)刻滑回地球內(nèi)部，但偶爾——比如在澳大利亞西部和格陵蘭——地質(zhì)學(xué)家們會(huì)發(fā)現(xiàn)始終留在地表的巖石?？灯账股膬x器能以無與倫比的精確度測(cè)定這些巖石的年代?！靶∥r”的樣品在地球科學(xué)系自己的車間里制造和定型，看上去是為了節(jié)省開支而用零件組裝起來的，但效果相當(dāng)不錯(cuò)。1982年進(jìn)行了第一次正式測(cè)試，測(cè)定了從澳大利亞西部取回來的一塊迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的巖石的年代，得出的結(jié)果是43億年。
“用嶄新的技術(shù)那么快就發(fā)現(xiàn)了那么重要的東西，”貝內(nèi)特對(duì)我說，“這在當(dāng)時(shí)引起了一陣轟動(dòng)。”
她把我領(lǐng)進(jìn)走廊，去看一眼目前的型號(hào)：“小蝦2號(hào)”。那是一臺(tái)又大又重的不銹鋼儀器，也許有3.5米長(zhǎng)，1.5米高，堅(jiān)固得像個(gè)深海探測(cè)器。來自新西蘭坎特伯雷大學(xué)的鮑勃坐在前面的操縱臺(tái)，目不轉(zhuǎn)睛地望著熒光屏上一串串不停變化的數(shù)據(jù)。他對(duì)我說，他從凌晨4點(diǎn)起一直守在那里?，F(xiàn)在才上午9點(diǎn)，他要值班到中午。“小蝦2號(hào)”一天運(yùn)轉(zhuǎn)24個(gè)小時(shí)。有那么多的巖石需要確定年代。要是你問兩位地球化學(xué)家這工作是怎么進(jìn)行的，他們會(huì)滔滔不絕地談到豐富的同位素、離子化程度，等等，這些聽上去很可愛，但不容易搞明白。然而，簡(jiǎn)單來說，他們通過用一串串帶電的原子轟擊樣品，就能測(cè)定鋯石樣品中鉛和鈾的含量的細(xì)微差別，從而精確地確定巖石的年代。鮑勃對(duì)我說，識(shí)讀一塊鋯的數(shù)據(jù)大約要花17分鐘；為了取得可靠的數(shù)據(jù)，每塊鋯石你得讀上幾十遍。實(shí)際上，這個(gè)過程似乎與分散進(jìn)行有著差不多的工作量，差不多的刺激，就像去洗衣店那樣。然而，鮑勃似乎很快活。實(shí)際上，從新西蘭來的人似乎都很快活。
地球科學(xué)系的院子是個(gè)古怪的組合——部分是辦公室，部分是實(shí)驗(yàn)室，部分是儀器間。“過去什么東西都在里面制造，”她說，“我們甚至有一名自己的吹玻璃工，不過他已經(jīng)退休了。但我們?nèi)杂袃擅檬^的正式工。”她發(fā)現(xiàn)我臉上露出有點(diǎn)吃驚的神色，“我們有大批的石頭要敲。你不得不做非常仔細(xì)的準(zhǔn)備工作，確保那些石頭沒有被先前的樣品污染——上面沒有灰塵，干干凈凈。這是個(gè)相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程?！彼附o我看幾臺(tái)碎石機(jī)。那些機(jī)器確實(shí)很干凈，雖然兩名碎石工顯然是喝咖啡去了。碎石機(jī)旁邊有幾個(gè)大箱子，里面放著各種形狀、各種大小的巖石。澳大利亞國立大學(xué)確實(shí)在處理大批的巖石。
我們轉(zhuǎn)完以后回到貝內(nèi)特的辦公室，我注意到她的墻上掛著一幅宣傳畫，以藝術(shù)家的豐富想像力展示了看上去很像是35億年前的地球。當(dāng)時(shí)，生命才剛剛起步。那個(gè)古老的年代在地球科學(xué)上叫做太古代。該畫表現(xiàn)了一幅陌生的情景，上面有巨大的活火山，紅得刺眼的天空，下面有一個(gè)冒著水蒸氣的古銅色大海。前景的陰影里塞滿了一種細(xì)菌寄生的巖石，名叫疊層石。它看上去不像是個(gè)很有希望產(chǎn)生和孕育生命的地方。我問她這幅畫是否畫得準(zhǔn)確。
“哎呀，有個(gè)學(xué)派認(rèn)為，當(dāng)時(shí)其實(shí)很涼爽，因?yàn)樘栆呀?jīng)弱多了。（我后來獲悉，生物學(xué)家們開玩笑時(shí)把這種看法稱為“中國餐館問題”——因?yàn)槲覀冇袀€(gè)光線暗淡的太陽。）要是沒有大氣，即使太陽很弱，紫外線也會(huì)撕碎早期的任何分子鍵。然而，在那兒，”她輕輕地拍了拍那幾塊疊層石，“生命幾乎就在表面。這是個(gè)謎?！?/p>
“那么，我們其實(shí)不知道當(dāng)時(shí)的世界是什么模樣的？”
“嗯?！彼肓讼?，表示贊同。
“無論如何，反正對(duì)生命似乎不大有利。”
她和藹地點(diǎn)了點(diǎn)頭：“但是，肯定有適合于生命的東西，要不然我們不會(huì)來到這個(gè)世界上?！?/p>
那個(gè)環(huán)境肯定不適合于我們。要是你從一臺(tái)時(shí)間機(jī)器里出來，踏進(jìn)那個(gè)古老的太古代世界，你會(huì)馬上縮回去，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的地球上與今天的火星上一樣沒有供我們呼吸的空氣。而且，地球上還充滿從鹽酸和硫酸中散發(fā)出來的毒氣，強(qiáng)烈得足以腐蝕衣服和使皮膚起泡。地球上也不會(huì)有維多利亞·貝內(nèi)特辦公室里那幅宣傳畫上所描繪的那種干凈而又鮮艷的景色。當(dāng)時(shí)的大氣里都是混濁的化學(xué)物質(zhì)，陽光幾乎射不到地面。你只能借助經(jīng)常掠過的明亮的閃電，在短時(shí)間里看見有限的東西?？傊@是地球，但我們不會(huì)認(rèn)出那是我們自己的地球。
在太古代的世界里，結(jié)婚周年紀(jì)念日是完全沒有的。在20億年時(shí)間里，細(xì)菌是惟一的生命形式。它們活著，它們繁殖，它們數(shù)量增加，但沒有表現(xiàn)出想發(fā)展到另一個(gè)更富挑戰(zhàn)性的生存層面的特別傾向。在生命的頭10億年的某個(gè)時(shí)候，藻青菌，或稱藍(lán)綠藻，學(xué)會(huì)了利用大量存在的資源——存在于水中的特別豐富的氫。它們吸收水分子，吃掉了氫，排出了氧，在此過程中發(fā)明了光合作用。正如馬古利斯和薩根指出的，“光合作用無疑是本星球的生命史上所創(chuàng)造的最重要的新陳代謝方法”——光合作用是由細(xì)菌而不是由植物發(fā)明的。
隨著藻青菌的增多，世界開始充滿O2，發(fā)現(xiàn)氧是有毒的微生物深感吃驚——而在那個(gè)年代，那種微生物比比皆是。在一個(gè)厭氧的（或不使用氧的）世界里，氧是劇毒的。我們的白血球?qū)嶋H上就是用氧來殺死入侵的細(xì)菌。氧從根本上說是很毒的，我們聽了往往會(huì)大吃一驚，因?yàn)樵S多人覺得呼吸氧是很舒服的事，但那只是因?yàn)槲覀円呀?jīng)逐步進(jìn)化到了能利用氧。對(duì)于別的東西來說，它是一種可怕的東西。它使黃油變質(zhì)，使鐵生銹。連我們對(duì)氧的耐受力也是有限度的。我們細(xì)胞里的氧氣濃度，只有大氣里的大約十分之一。
新的會(huì)利用氧的細(xì)菌有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)。氧能提高產(chǎn)生能量的效力，它打垮了與之競(jìng)爭(zhēng)的微生物。有的撤退到厭氧而泥濘的沼澤和湖底世界里；有的也照此辦理，但后來（很久以后）又移居到了你和我這樣的有消化力的地方。有相當(dāng)數(shù)量的這類原始實(shí)體此時(shí)此刻就生活在你的體內(nèi)，幫助消化你的食物，但厭惡哪怕是一丁點(diǎn)兒O2。還有無數(shù)的其他細(xì)菌沒有適應(yīng)能力，最后死亡了。
藻青菌逃跑并取得了成功。起初，它們所產(chǎn)生的額外的氧沒有積聚在大氣里，而是與鐵化合，成為氧化鐵，沉入了原始的海底。有幾百萬年的時(shí)間，世界真的生銹了——這個(gè)現(xiàn)象由條形鐵礦生動(dòng)地記錄了下來，今天卻為世界提供了那么多的鐵礦石。在幾千萬年時(shí)間里，發(fā)生的情況比這多不了多少。要是你回到那個(gè)元古代初期的世界，你發(fā)現(xiàn)不了很多跡象，說明地球上未來的生命是很有前途的。也許，你在這里和那里隱蔽的水塘里會(huì)遇上薄薄的一層有生命的浮渣，或者在海邊的巖石上會(huì)看到一層亮閃閃的綠色和褐色的東西，但除此之外生命依然毫無蹤影。
但是，大約在35億年以前，更加堅(jiān)強(qiáng)的東西變得顯而易見。只要哪里的海水很淺，可見的結(jié)構(gòu)就開始展現(xiàn)。在藻青菌完成慣常的化學(xué)過程的當(dāng)兒，它們開始帶有點(diǎn)兒黏性。那個(gè)黏性粘住了微小的灰塵和沙粒，一起形成了有點(diǎn)古怪而又堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)——淺水里的疊層石，維多利亞·貝內(nèi)特辦公室墻上掛的畫里就是這類東西。疊層石有各種形狀、各種大小。疊層石有時(shí)候看上去像巨大的花椰菜，有時(shí)候又像毛茸茸的地墊（疊層石在希臘語里就是地墊的意思）；有時(shí)候，疊層石呈圓柱狀，戳出水面幾十米——偶爾高達(dá)100米。從各種表現(xiàn)形式來看，疊層石都是一種有生命的巖石。疊層巖代表了世界上第一個(gè)合作項(xiàng)目，有的種類的原始生物就生活在表面，有的就生活在下面，一方利用了另一方創(chuàng)造的條件。世界有了第一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。
多少年來，科學(xué)家是從化石結(jié)構(gòu)了解疊層石的。但是，在1961年，他們?cè)谶b遠(yuǎn)的澳大利亞西北海岸的沙克灣發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有生命的疊層石社會(huì)，著實(shí)吃了一驚。這完全是出乎意料的事——太出乎意料了，因此科學(xué)家們實(shí)際上過了幾年才充分意識(shí)到自己的發(fā)現(xiàn)。然而，今天，沙克灣成了個(gè)旅游勝地——至少是一個(gè)不著邊際的地方有可能成為的那種旅游勝地。用木板架成的人行道伸進(jìn)了海灣，游客們可以在水的上方漫步，好好看一眼疊層石就在水面之下靜靜地呼吸。疊層石沒有光澤，灰色，看上去很像大團(tuán)的牛屎。但是，望著地球上35億年前留下的生物，這是個(gè)令人眼花繚亂的時(shí)刻。正如理查德·福泰說的：“這確實(shí)是跨越時(shí)間的旅行。要是世界與它真正的奇跡合拍的話，這個(gè)景致會(huì)和吉薩的金字塔一樣知名?！彪m然你根本不會(huì)去猜，但這些晦暗的巖石上充滿了生命，據(jù)估計(jì)（哎呀，顯然是估計(jì)），每平方米巖石上生活著36億個(gè)微生物。要是你看得仔細(xì)的話，你有時(shí)候能看到一串串小氣泡冒出水面。那是它們?cè)卺尫叛鯕?。?0億年時(shí)間里，這種小小的努力使地球大氣里的氧增加到了20%，為生命史的下一章也是更復(fù)雜的一章鋪平了道路。
據(jù)認(rèn)為，沙克灣里的疊層石也許是地球上進(jìn)化最慢的生物，也肯定是現(xiàn)在最稀有的生物之一。在為更復(fù)雜的生命形式創(chuàng)造好條件以后，它們接著幾乎在哪里都被別的生物擠出局，而那些別的生物的存在恰恰是它們使之成為可能。（它們之所以存在于沙克灣，是因?yàn)槟抢锏乃畬?duì)于通常會(huì)吃掉它們的生物來說含鹽量太大。）
生命為什么花了很長(zhǎng)時(shí)間才復(fù)雜起來？原因之一是，世界不得不等待，直到簡(jiǎn)單的生物已經(jīng)在大氣里充人了足夠的氧。“生物們不會(huì)鼓足干勁來干這活兒?！备Ｌ┱f?；舜蠹s20億年，即大約40%的地球歷史，大氣里氧的濃度才大體上達(dá)到了現(xiàn)在的水平。但是，一旦條件成熟，顯然是在突然之間，一種嶄新的細(xì)胞出現(xiàn)了——那個(gè)細(xì)胞里含有一個(gè)核和幾個(gè)別的部分，統(tǒng)稱“細(xì)胞器”（源自希臘語，意思是“小工具”）。據(jù)認(rèn)為，該過程始于某個(gè)行為草率或敢于冒險(xiǎn)的細(xì)菌。它不是受到了侵犯，就是被別的細(xì)菌俘虜。結(jié)果，雙方都感到很滿意。據(jù)認(rèn)為，那個(gè)被俘的細(xì)菌變成了一個(gè)線粒體。這種線粒
