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1700268661 他们在试管中加入了溴化乙锭,那是一种毒性试剂,能抑制RNA的合成,就是使机器工具(复制酶)出现故障。一开始,奥格尔使用的毒液非常稀薄。最初几根试管中,毒剂使RNA合成的速率降低了,但是经过9根试管的移转之后,经得起毒剂荼毒的RNA新品种就脱颖而出了(给“选择”出来了)。变异RNA的合成率,相当于正常V2 RNA在没有毒剂的试管中。然后奥格尔的团队将毒剂加重一倍。RNA合成的速率再度降低,但是经过10根(以上)试管的移转之后,经得起高剂量毒剂荼毒的新品种又演化出来了。然后,毒剂再加重一倍。就这样,以逐步加倍毒剂的程序,他们想演化出即使在极高浓度的溴化乙锭溶液中仍能复制的RNA品种。结果RNA V40演化出来了,它在10倍浓度的毒液中仍能复制—那是以抑制“祖先”种(V2 RNA)复制的浓度为计算基准的。从V2演化成V40,要经过100根试管的转移(100个“世代”;当然,在真实世界中,每一次试管转移都对应许多RNA复制世代,而不只是两个)。
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1700268663 奥格尔的实验并未动用复制酶。他发现RNA分子在这些条件下能够自动地自我复制,只不过速率很慢。它们似乎需要其他的催化物质,例如锌。这个发现非常重要,因为在生命史的初期,复制子刚出现的时候,可能还没有协助它们复制的酶。锌倒可能有。
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1700268665 1976年,德国马克斯·普朗克生物物理化学研究所做了一个实验,与奥格尔的实验互补。在生命起源的研究上,那是个影响力很大的研究机构,由1967年诺贝尔化学奖得主艾根(Manfred Eigen,1927~ )领导。艾根的团队在试管中放入复制酶与制造RNA分子所需的原料分子,但是不在溶液中播种(RNA分子)。然而,一个特别的RNA大分子自然地演化出来了,而且在以后的独立实验中,同样的分子一再地演化出来!会不会是试管无意中被RNA分子“污染”了?仔细检查后,这个可能被排除了。这实在是不得了的结果:同样的大分子自动地演化了两次?概率太低了!这比猴子在计算机键盘上随意敲出哈姆雷特的一句话还不可能(还记得吗?我们在第三章讨论过)。那个特别的RNA分子,就像那句话在我们的计算机模型中演化一样,是逐步、累积演化组装成的。
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1700268667 反复在这些实验中产生的那个RNA分子,与施皮格尔曼制造出的,大小相同,结构也相同。只不过施皮格尔曼的RNA分子是从自然界的Q-beta RNA“变化”出来的,艾根的却几乎可说是“无中生有”演化出来的。这张蓝图特别适应加了复制酶的试管环境。因此从两个非常不同的起点出发,通过累积演化,抵达同一终点,可说是由环境选择的。大型的Q-beta RNA分子不太适应试管环境,却非常适应大肠菌的环境。
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1700268669 这样的实验帮助我们了解自然选择具有自动、非蓄意的性质。复制酶“机器”不“知道”它们干吗要制造RNA分子:它们那么做,只不过是它们的形状作祟,并非蓄意。RNA分子也没有筹划自我复制的策略。即使它们能思考,我们也得解释会思考的实体为何会有自我复制的动机。就算我知道复制自己的方法,我也拿不准我会在生涯规划中将复制自己列为优先事项,干吗呀?!可是分子说不上动机。那个病毒RNA的结构只不过刚巧发动了细菌细胞中的机关,于是它的复本就源源不断的生产出来了。任何实体,不管在宇宙中的任何角落,要是刚巧具有复制自己的绝佳本事,那个实体的复本就一定会源源不断地现身,完全自动。还有呢,由于它们自动形成世系,又偶尔会出错,于是在累进演化强有力的指引下,新版本的复制本领往往青出于蓝,后来居上。这个发展道理极为简单,过程又是自动的,一切都在预料之中,简直就不可避免。
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1700268671 在试管中,一个“成功的”RNA分子,关键在它有某种直接、内在的性质,可与我假设例子中的“黏度”比拟。但是“黏度”之类的性质并不引人入胜,只不过是复制子的基本性质罢了—直接影响复制利益的性质。复制子还可能影响其他的事物,那些事物对其他事物有影响,那些事物又影响到其他事物,最后间接影响到复制子复制自己的机会。你可以看出,要是像前面说的因果长链果真存在,我们反复说过的基本原理仍然站得住。复制子只要有复制自己的本事,就会在世上占优势,无论它的复制利益受多长的因果链影响,因果关系多么间接,都不会改变这个原理。同理,世界会被这因果链上的环节占据。我们会讨论那些环节,并对它们大为惊奇。
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1700268673 在现代生物中,我们随时都能看见它们,就是眼睛、皮肤、骨骼、脚趾、大脑、本能。这些事物是复制DNA的工具。它们是DNA造成的;眼睛、皮肤、骨骼、本能等彼此不同,也是DNA的不同造成的。导致它们的DNA,复制的概率受它们的影响,因为它们影响身体的生存与繁殖—身体包含同样的DNA,因此身体与DNA同舟一命。因此,DNA通过身体的特质,影响自己的复制。我们可说DNA有影响自己前途的力量,身体、器官、行为模式则是那个力量的工具。
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1700268675 说到力量,我们说的是后果,能够影响自身前途的复制子产生的后果,不管那些后果是多么的间接。从因到果的链子由多少环节组成并不重要。如果“因”是一个能复制自己的实体,“果”不管多遥远、多间接,都受自然选择的监视。我要借一个河狸的故事,来勾勒这个原理。故事的细节多是臆测之词,但大体上不会太离谱。虽然没有人研究过河狸大脑神经线路的发育,科学家研究过其他动物的,例如线虫。我从那些研究摘取结论,应用到河狸身上,因为对许多人来说,河狸比较有趣、宜人。
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1700268677 河狸的一个突变基因,只不过是一个字母的改变,而完整的基因组文本包含10亿个字母;这个改变发生在基因G。随着小河狸日渐发育长大,改变的字母也与文本中其他字母一起复制到所有细胞里。大多数细胞中,基因G不会被读出来;其他的基因,只要涉及其他细胞类型的运转,就会读出。不过,发育中的大脑有些细胞会读出基因G。它被读出后,就转译成RNA。那些RNA工作复本在细胞里四处游荡,最后有些撞上制造蛋白质的机器,核糖体。核糖体细读RNA工作计划,按规格生产新的蛋白质分子。每个蛋白质都有特定的氨基酸顺序,因而折叠成特定的形状。那些氨基酸顺序是基因G的DNA碱基序列决定的。基因G突变了之后,使原先的氨基酸序列发生了重大的变化,因此蛋白质分子的折叠形状也改变了。
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1700268679 这些稍微改变了的蛋白质分子,在发育中的大脑细胞中由核糖体大量生产出来。它们是酶,就是在细胞中制造其他化合物(基因产物)的机器。基因G的产物会进入细胞膜,与细胞纤维有关,就是与其他细胞建立联系的管道。因为原先的DNA计划发生了微小的改变,这些细胞膜化合物有一些生产率就改变了。因此某些发育中的脑细胞彼此相连的情形也改变了。河狸大脑某一部分的神经线路于是就发生了微妙的变化—DNA文本的一个变化导致的间接、遥远的后果。
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1700268681 河狸大脑这一部分因其在整个神经网络的位置,正巧与河狸的筑坝行为有关。当然,不论河狸什么时候筑坝,都必须使用大部分大脑,但是基因G突变影响了大脑网络的特定部分,因而对行为有一特定的影响。于是河狸在水中以嘴咬着圆木游泳时,会把头抬得很高—相对于体内没有突变基因G的个体而言。这使得圆木上沾的泥巴不大可能在运送途中被水冲走,圆木彼此的附着程度因而增加。这么一来,河狸将圆木塞入水坝后,圆木比较不容易松动。凡是体内有这个突变基因的河狸,塞入水坝的圆木都不易松动。建造水坝的圆木比较紧密地附着在一起,是DNA文本的一个变化导致的后果—间接的后果。
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1700268683 圆木比较紧密地附着在一起,使水坝的结构更坚实,不容易被水冲垮。于是水坝拦住的湖水就增加了,湖中央的巢穴更为安全,不容易受猎食动物的侵袭。这么一来河狸生养成功的子女数量就会增加。要是观察整个河狸族群,那些带有突变基因的个体平均说来生殖成功率较高。那些子女通常都从父母继承了同一突变基因的档案复本。因此,在族群中,这个基因的这一形式数量会随着世代递嬗而越来越多。最后它成为主流、正常形式,不能再以“突变型”指涉了。这时,河狸坝一般而言又改进了一级。
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1700268685 我承认这个故事只是个假说,细节也许不正确,但是那与我的论点无关。河狸坝的演化,受自然选择的监控,因此真实的情况除了细节外,与我的故事不会有什么出入。这个生命观的大意,我在《延伸的表现型》(The Extended Phenotype,1982;1999)一书中解释、演绎过,这儿就不重复了。你可能注意到:在这个虚拟故事里,至少有11个因果环节将基因与改善了的生存(生殖)串联在一起。在实际的例子中,涉及的环节也许更多。那些环节每一个都是由DNA上的一个变化造成的,无论是对细胞化学的影响,后来对大脑细胞链接模式的影响,再后来对行为的影响,或最后对水坝拦截的水量的影响。即使那些环节不止11个,而是111个,也无妨。基因的变化(突变),只要影响自我复制的概率,就会受自然选择的筛拣。这道理实在太简单了,过程是自动的、不待筹度的。只要累积选择的基本要素—复制、失误、力量—出现了,这样的事(累积演化)是不可避免的。但是这如何发生?地球上,在生命出现之前,那些要素怎么出现的?下一章,我们要讨论如何回答这个困难的问题。
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1700268690 盲眼钟表匠:生命自然选择的秘密 [:1700267679]
1700268691 盲眼钟表匠:生命自然选择的秘密 第六章 天何言哉
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1700268696 偶然、运气、巧合、奇迹。奇迹是这一章的主题之一,某些事我们认为是奇迹,那是什么意思?我的论旨是:我们通称为“奇迹”的那些事件,并不真是超自然的,自然界本就有一些多少可说“不太可能”的事,发生概率各有高低,奇迹就是其中的一部分。换言之,果真奇迹发生了,也只是罕见的幸运罢了。世事本就不易截然划分成自然事件与奇迹的。
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1700268698 当然,有些事即使有发生的可能,也因为令人觉得不可思议,完全不在考虑范围。但是我们还是得先做计算,才能判断。为了做计算,我们必须知道有多少时间让那件事发生,以更一般性的说辞来说,就是那件事有多少机会发生。要是时间是无限的,或机会无限,任何事都可能发生。我们常用“天文数字”表示庞大的数量,“地质时间”表示渺焉悠邈的时间,两者结合后,我们依据日常生活经验建立的“奇迹”的标准就被颠覆了。我要以一个具体的例子,来发挥这个论点,那就是本章的另一个主题—“起源”。这个例子是地球上生命起源的问题。为了充分发挥我的论点,我会随意选一个生命起源的理论,仔细讨论,现在有好几个生命起源理论,其实任何一个都能当作例子。
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1700268700 在我们的解释中,我们容许运气扮演一个角色,但分量不会太重。问题在于:多少算“不太重”?比较不可能的巧劲儿在法庭上我们最好提也别提,可是地质时间年湮代远,我们振振有词倒也理直气壮,可是总有个限度。所有解释生命的现代理论,都以累积选择为关键。它将一系列讲得过去的幸运事件(随机突变),串接成非随机的序列,使序列终点的产物,让人瞧着觉得需要天大的运气才成得了,简直不可能就那么偶然地出现了,即使整个宇宙的历史再拉长个百万倍也不成。累积选择是关键,但是它总得有个开头,我们免不了要假定一个单步骤偶然事件,才好谈累积选择的起源。
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1700268702 那破天荒的第一步的确难以跨出,因为事件的核心,似乎蕴藏了一个矛盾。我们所知道的复制过程,似乎需要复杂的机器装备才能完成。有了复制酶这种“机器工具”,RNA分子片段才能演化,演化过程不但能重演,还会朝向同一终极目标汇聚,而要不是你仔细考虑过累积选择的力量,达到那个终极目标的“概率”你一定会觉得简直小得可怜。DNA分子以细胞内的复杂机器复制,文件在复印机中复制,一旦没有了复制机器,它们似乎都不能自动复制。复印机可以复制制造自己的蓝图,但是无法无中生有。要是计算机配备了适当的程序,生物形很容易复制,但是它们无法自己写程序,或者造一台电脑跑那个程序。只要我们可以将复制以及累积选择视为理所当然,“盲眼钟表匠”理论就非常有力。但是,要是复制需要复杂的机器,我们就麻烦了,因为我们知道:世上出现复杂机器的唯一方式是累积选择。
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1700268704 用不着说,现代的生物细胞处处可见经过自然选择长期淬炼的痕迹,它们是特制的机器,专门复制DNA与合成蛋白质。细胞是个精确的信息储存器,效能让人叹为观止,上一章我们讨论过。细胞非常小,简直超级的小,可是论设计之精密、复杂,与较大的眼睛同一等级。任何人只要动过脑筋,都同意:像眼睛那么复杂的器官不可能一蹴可几。很不幸,至少细胞中用来复制DNA的机器也适用这个结论,不只我们人类与变形虫的细胞,原始生物也一样,如细菌与蓝绿菌。
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1700268706 总之,累积选择能制造复杂的事物,而单步骤选择不行。但是除非先有某种最低限度的复制机器与复制子力量(效应),累积选择无从进行;而已知的复制机器又似乎太复杂了,不经过许多世代的选择累积,根本不会出现。有些人认为这是“盲眼钟表匠”理论的根本缺陷。他们认为这反而证明了:当初必然有个设计者,他不是个盲眼的钟表匠,而是一个有远见的超自然钟表匠。根据他们的论证,创造者也许不会控制演化事件的日常过程;也许他没有设计老虎与绵羊,也许他没造过一棵树,但是他的确安装了世上第一台复制机器,并安排了复制子力量(效应),那台复制DNA与蛋白质的机器,使累积选择以及整个演化史有机会展开。
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1700268708 这个论证一听就知道站不住脚,它摆明了就是弄巧成拙。有组织的复杂事物正是我们难以解释的东西。要是有组织的复杂事物可以任我们说了算,就说世上已有DNA与蛋白质复制引擎那种有组织的复杂事物好了,解释更有组织的复杂事物就容易了,拿它们当引子就成了。看官,那可是贯穿本书大部分篇幅的主题呢。但是,当然喽,任何神祇要是能够匠心独运,设计出像DNA与蛋白质复制机器那么复杂的事物,他至少得和它们一样的复杂、有组织才成。要是我们还要假定他具备更为先进的功能,例如听取祷告、赦免罪过,那他就是更为复杂的事物了。召唤一个超自然的设计者来解释DNA与蛋白质复制机器的起源,其实什么都没解释,因为设计者的起源没有解释。你必须说什么“上帝是自有永有的”,而要是你容许自己以那种懒惰的方式溜走,你大可以同样地说“DNA是自有永有的”或者“生命是自有永有的”,就心满意足了。
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