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嗨，大家好！今天咱们来聊聊生命的起源，这可是一个让人想想就觉得奇妙的话题。
话说1953年，有个叫斯坦利·米勒的大学生，他弄了俩瓶子，一个装点水，模拟远古海洋，另一个装了甲烷、氨气、硫化氢啥的，说是代表早期地球的大气。然后呢，他把俩瓶子连起来，还通了电，模仿闪电。结果几个礼拜后，瓶子里的水变成了黄绿色，里面竟然出现了氨基酸、脂肪酸、糖这些有机物！他导师，一个叫哈罗德·尤里的诺贝尔奖获得者，那叫一个兴奋，直接说：“我敢打赌，上帝肯定也是这么干的！”
当时啊，新闻都觉得好像只要你晃晃瓶子，生命就能自己爬出来似的。但后来大家才发现，事情根本没那么简单。这么多年过去了，我们离真正合成生命，还是差得远呢。而且科学家们现在也觉得，早期地球的大气，可能根本就不是米勒和尤里弄的那种“生命友好型”气体，而是一种不太活跃的氮气和二氧化碳混合物。有人用这些更难搞的气体重新做了米勒的实验，结果只弄出一种非常原始的氨基酸。
其实，问题还不在于制造氨基酸，而在于蛋白质。你想啊，氨基酸就像是字母，蛋白质就像是单词，你得把氨基酸按照特定的顺序排列起来，才能得到有用的蛋白质。人体里有多少种蛋白质？谁也说不准，也许有100万种呢！每一种都是个小奇迹。
按照概率来说，蛋白质根本就不该存在。打个比方，你要造一个“胶原蛋白”，得把1055个氨基酸分子，按照绝对正确的顺序排列好。这概率，简直低到可以忽略不计。更重要的是，胶原蛋白它自己会形成，根本不用你管，这种“不可能”，才是问题的关键。
你可以想象一下，把拉斯维加斯的老虎机放大放大再放大，放大到有1055个转轮，每个转轮上有20个符号，代表不同的氨基酸。你得拉多少次把手，才能让那1055个符号按照正确的顺序排列起来？说实话，你拉多少次都没用！就算你把转轮减少到200个，把所有符号按照特定顺序排列的概率，也是10的负260次方。这个数字，比宇宙里所有原子的总数还要大！
所以说，蛋白质这玩意儿，太复杂了。一个血红蛋白分子，只有146个氨基酸长，算蛋白质里的“小矮子”了，但它的氨基酸排列方式，都有10的190次方的可能性。剑桥大学一个化学家，花了23年，才解开血红蛋白的谜。你想随便造一个蛋白质分子，那简直比登天还难。有个天文学家打了个比方，说就像一阵旋风吹过旧货店，然后留下了一架组装好的大型客机。
更别说，我们人体里有几十万种，甚至100万种蛋白质，每一种都独一无二，对我们的健康至关重要。而且，蛋白质分子就算把氨基酸排列对了，还得把自己折叠成特定的形状才能发挥作用。就算形状也对了，它还是没用，因为它没法复制自己。要复制自己，你需要DNA（脱氧核糖核酸）。DNA是复制专家，几秒钟就能复制一份自己，但除此之外，啥也不会。
这就矛盾了，蛋白质分子没有DNA就不能存在，DNA没有蛋白质就啥也干不了。难道它们是为了互相支持，同时产生的？哇，那可就太神奇了！
更麻烦的是，DNA、蛋白质，还有别的生命要素，得被膜包裹起来才行。原子、分子，它们自己可没法“独立成活”。你从身上拿一个原子，它就像一粒沙子，没有生命。只有很多原子凑到一起，待在营养丰富的细胞里，这些不同的物质才能参加我们称之为“生命”的舞会。没有细胞，它们就只是有意思的化学物质。但没有这些化学物质，细胞也毫无用处。正如有人说：“要是所有东西都需要别的东西，分子社会最初是怎么产生的？”这就好像你厨房里的各种原料，自己把自己烤成了蛋糕，而且还能分裂，产生更多的蛋糕！
所以啊，我们把生命称为奇迹，一点也不奇怪。我们才刚刚开始搞明白它，这也不奇怪。
那么，到底是什么促成了这神奇的复杂结构呢？也许它并不像我们乍一看来的那么神奇。就拿那些不可思议的蛋白质分子来说，也许我们看到的“奇迹般的排列”，是在形成之后才出现的呢？就像老虎机，如果有的转轮可以控制，那会怎么样？也就是说，如果蛋白质不是一下子形成的，而是慢慢演化的，那会怎么样？
想象一下，如果你把制造一个人的所有材料——碳、氢、氧等等，和水一起放到一个容器里，然后用力摇一摇，里面走出一个完整的人，那才是不可思议的。但这基本上就是有些人（包括很多特创论者）提出的观点。他们认为，蛋白质是一下子自发形成的。但蛋白质不是，也不可能这样形成。肯定有某种日积月累的选择过程，使得氨基酸聚集成块。也许三个氨基酸分子为了某种简单的目的连接起来，一段时间后撞在一起成为类似的小群体，在此过程中又有了某些改进。
这种与生命有关的化学反应，其实很常见。我们也许无法按照斯坦利·米勒和哈罗德·尤里的方式在实验室制造出来，但宇宙干这事儿很容易。大自然里很多分子聚在一起形成长长的链子，叫做聚合物。糖分子经常聚在一起形成淀粉。晶体可以干很多栩栩如生的事——复制、对环境刺激作出反应、呈现复杂的图案。当然，它们从来不制造生命本身，但它们反复展示，复杂的结构是一种自然、自发、完全可靠的事。整个宇宙里也许存在大量生命，也许不存在，但不乏有序的自发聚合。它存在于一切东西，从对称的雪花到土星的光环。
大自然聚合事物的能力太强大了，所以现在很多科学家认为，生命比我们想象的还要不可避免。就像有个生物化学家说的：“只要哪里有条件合适，物质的专性表现势必发生。”他认为，这样的条件在每个星系里大约会遇到100万次。
当然，在赋予我们生命的化学物质里，没有什么非常奇特的东西。如果你想制造另一个有生命的物体，无论是金鱼、莴苣还是人，你只需要四种元素：碳、氢、氧和氮，加上少量几种别的东西，主要是硫、磷、钙和铁。把30多种这类混合物放在一起，形成糖、酸和其他基本化合物，你就可以制造任何有生命的东西。没有什么物质天生就只能用来制造生命，有生命的东西就是分子的组合，和其他一切东西没有什么两样。
总而言之，生命是不可思议的，令人满意的，甚至可能是奇迹般的，但并不是完全不可能的。我们已经反复用自己的存在证明了这一点。没错，关于生命起源的很多细节，现在依然难以解释。你在书上读到的关于生命所需的条件，都包括了水——从达尔文认为的生命始发地“小水塘”，到现在普遍认为的生命始发地冒着泡泡的海洋喷气口。但它们都忽视了一个事实：把单体变成聚合体，包含一种反应，就是生物学上所谓的“脱水缩合”（换句话说，开始创造蛋白质）。正如一篇重要的生物学文章所说，说得也许有点令人不太舒服：“研究人员一致认为，由于质量作用定律，在原始的大海里，实际上在任何含水的媒体里，这样的反应在能量方面是不大有利的。”这有点像把砂糖放进一杯水里，指望它结成一块方糖。这不该发生，但在自然界却不知怎的发生了。这一切的化学过程到底怎么样，这个问题已经超出了我们的范围。我们只要知道这一点就够了：如果你弄湿了单体，单体不会变成聚合体——除了制造生命的时候。情况怎么是这样发生，为什么会发生，而不是那样发生？这是生物学上的一个没有回答的大问题。
近几十年里，地球科学方面有很多极其令人感到意外的发现。其中之一，就是发现地球史早期就产生了生命。直到20世纪50年代，人们还认为生命存在不超过6亿年。到了70年代，有人觉得也许25亿年前就有了生命。但是，如今确定的38.5亿年确实早得令人吃惊。地球表面大约在39亿年前才变成固体。
有人说：“我们只能从这么快的速度推断，细菌级的生命在有合适条件的行星上演化并不‘困难’。”他在别的地方也说过，我们不得不下个结论：“生命一有机会产生，这是化学上势必会发生的事。”
事实上，生命出现得太快了，有的专家认为肯定有什么东西帮了忙，也许是帮了大忙。关于早期生命来自太空的观点已经存在很长时间了。早在1871年，开尔文勋爵就提出过这种可能性。他认为：“生命的种子可能是陨石带到地球上的。”但是，这种看法一直不过是一种极端的观点，直到1969年9月的一个星期天。那天，成千上万的澳大利亚人听到一连串轰隆隆的声音，只见一个火球划过天空。火球发出一种古怪的格格声，还留下了一种气味，有的人觉得像是酒精，有的人只是觉得难闻极了。
火球在默奇森上空爆炸，接着石块像雨点般落下来，有的重达5千克以上。默奇森是个小镇，位于墨尔本以北。幸亏没有人受伤。那种陨石很罕见，叫做碳质球粒陨石。镇上的人捡了大约90千克回来。这个时间真是太合适了。不到两个月前，“阿波罗11号”刚刚回到地球，带回来一满袋子月球岩石，因此全世界的实验室都吵着想要天外来的石头。
人们发现，默奇森陨石的年代已达45亿年，上面布满了氨基酸——总共有74种之多，其中8种跟地球上的蛋白质有关。在陨石坠落30多年后，加利福尼亚的埃姆斯研究中心宣布，默奇森陨石里还含有一系列复杂的糖，叫做多羟基化合物。这类糖以前在地球之外是没有发现过的。
自1969年以来，又有几块碳质球粒陨石进入地球轨道——有一块在2000年1月坠落在加拿大，很多人都亲眼目睹了那个景象——它同样证明，宇宙里实际上存在丰富的有机化合物。现在认为，哈雷彗星大约25%是有机分子。如果这类陨石经常坠落在一个合适的地方，比如地球，你就有了生命所需的基本元素。
但“胚种说”——生命源于天外的理论——有两个问题。第一，它没有回答生命是如何产生的，只是把责任推给了别的地方。第二，连“胚种说”最受人尊敬的支持者，有时候也到了猜测的地步，这有点轻率了。DNA结构的发现者之一，弗朗西斯·克里克，认为“聪明的外星人故意把生命的种子”播在了地球。有人称这个观点“处于科学地位的最边缘”，也就是说，如果不是一位诺贝尔奖获得者提出的，人家会认为它简直荒唐透顶。还有人认为，外层空间不但给我们带来了生命，而且带来了流感和腺鼠疫。这些观点更容易被生物化学家驳斥。
无论是发生了什么导致生命的开始，那种事只发生过一次。这是生物学最不同寻常的事实，也许是我们所知道的最不寻常的事实。凡是存在过的生命，无论是植物还是动物，它的始发点都可以追溯到同一种原始的抽动。在极其遥远的过去，在某个时刻，有一小囊化学物质躁动一下，于是就有了生命。它吸收营养，轻轻地搏动几下，经历了短暂的存在。也许之前发生过，也许发生过多次。但是，这位老祖宗小囊干了另一件非同寻常的事：它将自己一分为二，产生了一个后代。一小段遗传物质从一个生命实体转移给了另一个生命实体，此后就这样延续下去，再也没有停止过。这是个创造我们大家的时刻，生物学家有时候称之为“大诞生”。
有人说：“无论你到世界的什么地方，无论你看到的是动物、植物、虫子还是难以名状的东西，只要它有生命，它就会使用同一部词典，知道同一个代码。所有的生命都是一家。”我们都是同一遗传戏法的结果。那种戏法一代一代传下来，经历了差不多40亿年，到了最后，你甚至可以学一点人类遗传的知识，拼凑个错误百出的酵母细胞，真酵母细胞还会让它投入工作，仿佛它是自己的同类。在非常真实的意义上，它确实是它的同类。
在澳大利亚国立大学，有一个办公室里放着一块很像生命的东西。她的名字叫维多利亚·贝内特，是一名同位素地球化学家。她递给我一块不起眼的石头。它来自格陵兰的阿基利亚岛。1997年，有人在这个岛上发现了极其古老的岩石，年代已经达到38.5亿年之久，代表了迄今为止发现的最古老的海洋沉积物。
她说：“我们没有把握，你手里拿着的玩意儿里边是不是存在微生物，你非得把它敲碎了才能搞明白。但是，它来自过去挖到最古老生命的同一矿床，因此它里面很可能有过生命。”无论你怎么仔细搜寻，你也找不到真正的微生物化石。任何简单的生物都会在海洋污泥变成石头的过程中被烘烤没。要是我们把岩石敲碎，放在显微镜下面细看，只会看到微生物残留的化学物质——碳同位素以及一种叫做磷灰石的磷酸盐。二者一块儿表明，那块岩石里过去存在过生物的小天地。“至于那些生物是什么模样的，我们只能猜猜而已，”她说，“它很可能是最基本的生命，不过，它毕竟也是生命。它活过，它繁殖过。”
最后，就到了我们这一代。
澳大利亚国立大学长期以来都是研究古老岩石的首选之地。这在很大程度上要归功于一个人，他叫比尔·康普斯顿。他在20世纪70年代建立了世界上第一台“灵敏高清晰离子显微探测器”——或者以它的开头字母更亲昵地称之为“小虾”。这种仪器用来测定微小矿石里铀的衰变率。
“小虾”的样品在地球科学系的车间里制造和定型，看上去是为了节省开支而用零件组装起来的，但效果很好。在1982年进行了第一次正式测试，测定了一块从澳大利亚西部取回来的最古老的岩石的年代，得出的结果是43亿年。
她说：“用崭新的技术那么快就发现了那么重要的东西，这在当时引起了一阵轰动。”
目前的型号是“小虾2号”，一台又大又重的不锈钢仪器，坚固得像深海探测器。来自新西兰的人坐在前面的操纵台，目不转睛地望着屏幕上一串串不停变化的数据。他对我说，他从凌晨4点就一直守在那里，要值班到中午。“小虾2号”一天运转24小时，有那么多的岩石需要确定年代。
简单来说，他们通过用一串串带电的原子轰击样品，就能测定锆石样品中铅和铀的含量的细微差别，从而精确地确定岩石的年代。读取一块锆石的数据大约要花17分钟，为了取得可靠的数据，每块锆石得读上几十遍。实际上，这个过程似乎与分散进行着差不多的工作量，差不多地刺激，就像去洗衣店那样。
地球科学系的院子是个古怪的组合——部分是办公室，部分是实验室，部分是仪器间。她说：“过去什么东西都在里面制造，我们甚至有一名自己的吹玻璃工，不过他退休了。但我们仍有两名敲石头的正式工。”她发现我脸上露出吃惊的神色，“我们有大批的石头要敲，你不得不做非常仔细的准备工作，确保那些石头没有被先前的样品污染——上面没有灰尘，干干净净。这是个相当严谨的过程。”她指给我看几台碎石机，机器确实很干净。碎石机旁边有几个大箱子，里面放着各种形状、各种大小的岩石。澳大利亚国立大学确实在处理大批的岩石。
回到贝内特的办公室，我注意到墙上挂着一幅宣传画，以艺术家的想象力展示了35亿年前的地球。当时，生命才刚刚起步。那个古老的年代在地球科学上叫做太古代。画里有巨大的活火山，红得刺眼的天空，下面是一个冒着水蒸气的古铜色大海。前景的阴影里塞满了一种细菌寄生的岩石，叫做叠层石。它看上去不像是个很有希望产生和孕育生命的地方。我问她这幅画是否画得准确。
她说：“有个学派认为，当时其实很凉爽，因为太阳已经弱多了。如果大气不给力，就算太阳弱，紫外线也会撕碎早期的任何分子键。然而，在那儿，生命几乎就在表面，真是个谜。”
“那么，我们其实不知道当时的世界是什么模样的？”
她想了想表示赞同：“嗯。”
“无论如何，反正对生命似乎不大有利。”
她和蔼地点了点头：“但是，肯定有适合于生命的东西，要不然我们不会来到这个世界上。”
那个环境肯定不适合于我们。如果从时间机器里出来，踏进那个古老的太古代世界，你会马上缩回去，因为当时的地球上没有供我们呼吸的空气。而且，地球上还充满盐酸和硫酸散发出来的毒气，强烈得足以腐蚀衣服和使皮肤起泡。当时的大气里都是混浊的化学物质，阳光几乎射不到地面。你只能借助经常掠过的明亮的闪电，在短时间里看见有限的东西。总之，这是地球，但我们认不出是自己的地球。
在太古代的世界里，细菌是唯一的生命形式。它们活着，它们繁殖，它们数量增加，但没有表现出想发展到另一个更富挑战性的生存层面的倾向。在生命的头10亿年的某个时候，藻青菌学会了利用大量存在的资源——水中的氢。它们吸收水分子，吃掉氢，排出氧，在此过程中发明了光合作用。
随着藻青菌的增多，世界开始充满氧气，很多微生物感到吃惊。在一个厌氧的世界里，氧气是剧毒的。我们的白血球实际上就是用氧气杀死入侵的细菌。对于别的东西来说，它是一种可怕的东西。它使黄油变质，使铁生锈。连我们对氧的耐受力也是有限度的。我们细胞里的氧气浓度，只有大气里的大约十分之一。
新的会利用氧气的细菌有两个优势。氧气能提高产生能量的效力，它打垮了与之竞争的微生物。有的撤退到厌氧而泥泞的沼泽和湖底世界里。还有无数其他的细菌没有适应能力，最后死亡了。
藻青菌成功了。起初，它们产生的额外的氧气没有积聚在大气里，而是与铁化合，成为氧化铁，沉入了原始的海底。几百万年的时间，世界真的生锈了。如果你回到那个元古代初期的世界，你发现不了很多迹象，说明地球上未来的生命很有前途。也许，你在这里和那里隐蔽的水塘里会遇上薄薄的一层有生命的浮渣，或者在海边的岩石上会看到一层亮闪闪的绿色和褐色东西，但除此之外，生命依然毫无踪影。
但是，大约在35亿年前，更坚强的东西变得显而易见。只要海水很浅，可见结构就开始展现。在藻青菌完成惯常的化学过程的当儿，它们开始带有点儿黏性。那个黏性粘住了微小的灰尘和沙粒，一起形成了有点古怪而又坚固的结构——浅水里的叠层石。叠层石有各种形状、各种大小。叠层石有时候看上去像巨大的花椰菜，有时候像毛茸茸的地垫，有时候又呈圆柱状，戳出水面几十米，甚至高达100米。从各种表现形式来看，叠层石都是一种有生命的岩石。叠层石代表了世界上第一个合作项目，有的原始生物生活在表面，有的生活在下面，一方利用了另一方创造的条件。世界有了第一个生态系统。
多少年来，科学家是从化石结构了解叠层石的。但是在1961年，他们在遥远的澳大利亚西北海岸的沙克湾发现了一个有生命的叠层石社会，着实吃了一惊。这完全是出乎意料的事，科学家们实际上过了几年才充分意识到自己的发现。然而，今天，沙克湾成了旅游胜地。木板架成的人行道伸进了海湾，游客们可以在叠层石的上方漫步，好好看看这些在水面之下静静呼吸的叠层石。叠层石没有光泽，灰色，看上去很像一大团牛屎。但是，望着地球上35亿年前留下的生物，这是个令人眼花缭乱的时刻。那些晦暗的岩石上充满了生命，估计每平方米岩石上生活着36亿个微生物。如果仔细看，有时候能看到一串串小气泡冒出水面，那是它们在释放氧气。20亿年时间里，这种小小的努力使地球大气里的氧气增加到了20%，为生命史的下一章铺平了道路。
沙克湾的叠层石也许是地球上进化最慢的生物，也肯定是现在最稀有的生物之一。在为更复杂的生命形式创造条件以后，它们几乎在哪里都被挤出了局，而那些别的生物的存在恰恰是它们使之成为可能。它们之所以存在于沙克湾，是因为那里的水对于通常会吃掉它们的生物来说含盐量太大了。
生命为什么花了很长时间才变得复杂起来？原因之一是，世界不是在等待，直到简单的生物已经在大气里充入了足够的氧气。“生物们不会鼓足干劲来干这活儿。”花了大约20亿年，即大约40%的地球历史，大气里的氧气浓度才大体上达到了现在的水平。但是，一旦条件成熟，显然是突然之间，一种崭新的细胞出现了——那个细胞里含有一个核和几个别的部分，统称“细胞器”（意思是“小工具”）。据认为，该过程始于某个行为草率或敢于冒险的细菌。结果，双方都感到满意。据认为，那个被俘的细菌变成了一个线粒体。这种线粒体入侵（生物学家喜欢将其称做“内共生事件”）使得复杂生命的出现成为可能。植物方面，一次类似的入侵产生了叶绿体，使植物能进行光合作用。
线粒体支配着氧气，释放食物中的能量。没有这种有用的戏法，今天地球上的生命不过是生活在污泥里的一大堆简单的微生物。线粒体极小，一粒沙子的空间里可以装上10亿个线粒体，而且老是肚子饿，我们吸收的营养到头来都喂养了线粒体。
如果没有线粒体，我们两分钟也活不到。然而，即使过了10亿年，线粒体的表现显示，它们似乎依然认为我们之间的问题有可能解决不了。它们保持了自己的DNA、RNA和核蛋白体。它们与寄主细胞在不同的时候繁殖。它们看上去像细菌，像细菌那样分裂，有时候对抗菌素作出细菌会作出的那种反应。它们甚至不说寄主细胞说的那种基因语言。总之，它们老是把行李准备妥当。这很像是你家里来了个陌生人，而这个陌生人已经在你的家里住了10亿年。
新的细胞被称之为真核细胞，与之相对的旧的细胞被称之为原核细胞。真核细胞似乎突然出现在化石记录里。地球已经朝着真正有意思的行星迈出了第一步。与新的真核细胞相比，旧的原核细胞不过是“几囊化学物质”。真核细胞比它们简单的堂兄弟要大，能多带1000倍的DNA。由于这些突破，生命渐渐变得复杂，结果创造了两种生物——排斥氧气的（比如植物）和接受氧气的（比如你和我）。
单细胞的真核细胞，在模式和复杂程度上都是奇迹，简单的变形虫只有一个细胞大，除了生存没有别的雄心壮志，但在它的DNA中包含着4亿条遗传信息，足以写出80本500页的书。
最后，真核细胞学会了一种更加独特的把戏。这花去了很长的时间，但它们一旦成为专家，那还是挺不错的把戏。它们学会了结合在一起，形成复杂的多细胞生物。由于这项新的发明，像我们这样大而复杂的、可见的实体终于成为可能。地球这颗行星已经准备好进入下一个雄心勃勃的阶段。
但是，在为此感到激动之前，应该记住，世界仍然是不生物的世界。