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1700268734 我个人的感觉是：一旦累积选择妥善地上路了，以后的生物与智慧演化，相对而言，需要的运气就不多了。我觉得累积选择只要上路了，就有足够的力量，智慧演化就算不是无可避免的，至少非常可能接着发生。也就是说，只要我们愿意，可以将运气配额一股脑儿用在生命在行星上起源的理论上。因此，在建构生命起源的理论时，我们手上可以运用的概率，以1万万万亿分之一（或者任何我们相信的宇宙行星数量）为上限。这是我们的理论可以容许的最大运气。举例来说，假定我们想提议DNA与它以蛋白质为基础的复制机器完全是自然发生的，纯属巧合。这样的巧合要是发生的概率不小于1万万万亿分之一，我们就不必介意它的夸张模样。
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1700268736 这样的运气似乎太大了。有了这么大的运气，搞不好DNA或RNA都能自然形成。但是我们还需要累积选择，这么大的运气成就的事物可成不了气候。组成一个设计精良的身体，飞翔如燕子，游泳如海豚，或目光如鹰隼，可以单凭一股巧劲儿吗？—单步骤选择？那个运气的尺度，就不是以宇宙中的行星总数来衡量了，而是原子总数！总之，我们需要大量的累积选择才能解释生命。
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1700268738 但是，在我们的生命起源理论中，虽然我们可以容许很大的巧劲儿（发生概率1万万万亿分之一），我直觉地认为我们需要的巧劲儿不必那么大，一些就够了。生命在行星上出现，以我们的日常尺度来衡量，或者以化学实验室的标准来说，的确是件不大可能的事，不过它仍然有发生的可能，而且已经发生了，不止一次，而是很多次。我们可以将这个以行星数量为基础的统计论证视为绝招，不轻易动用。在本章结尾处，我会提出一个看来矛盾的论点：我们正在寻找的理论，在我们的主观判断里，搞不好的确看来不可能，甚至像个奇迹。（都是我们的主观判断搞的鬼。）不过，一开始就打定主意找不让人觉得“不可能”的理论，仍然是明智的。要是我们刚才提议的理论（“DNA与它以蛋白质为基础的复制机器完全是自然发生的，纯属巧合”）实在太不可能了，如果我们坚持的话，非得假定生命在宇宙中极为罕见不可，甚至可能只在地球上发生过，那么我们最好另外找个比较说得过去的理论。好了，我们还有什么点子吗？必须是个比较可能发生的事件，只要累积选择就能让它发生。大家都得天马行空，有的想了。
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1700268740 “天马行空”这词通常都带着贬义，但是这儿用不着。大家得记住：我们讨论的事件发生在一个不同的时空中，那在40亿年前，当时的世界与今日的截然不同。举个例子好了，当时的大气中绝对没有游离的氧分子。要是不“天马行空”，让我们怎么想？虽然当时的地球化学成分到现在已经变了，化学的定律却没变。定律还是定律，才是定律。现代化学家熟悉那些化学定律，因此可以做一些有根据的臆测；那些臆测必须合理，由化学定律严格把关。你不能大大咧咧地随便臆测，天马行空也得有个谱，从科幻小说中任意拣出个什么“超驱动力”、“时间弯曲”、“无限的不可能引擎”来搪塞可不成。关于生命起源，大多数臆测都违反化学定律，根本不必考虑，即使我们动用绝招（以行星数量为基础的统计论证），也救不回来。因此仔细地过滤臆测是个有建设性的知识操兵。不过你得是个化学家才成。
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1700268742 我是个生物学家，不是个化学家，我必须依赖化学家搞定他们本行的把戏。理论并不少，而不同的化学家有不同的最爱。我可以将这些理论摊在你的面前，一视同仁。要是我写的是给学生用的教科书，那会是个适当的做法。可是本书不是给学生用的教科书。本书的基本想法是：为了了解生命，或宇宙中任何东西，我们都不需要假定有个设计者存在。这里讨论的是：我们寻找的解答究竟是什么？回答问题得针锋相对，丝丝入扣，什么样的问题，就有什么样的答案。让我来解释。我想我最好举一个生命起源理论做例子，而不要罗列一堆理论，来说明我们怎样回答我们的基本问题—累积选择如何让生命起源这档事有个开头？
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1700268744 我该选哪个理论作为代表性的例子呢？大多数教科书青睐的一“族”理论都是从有机“太古浓汤”假设衍生出来的。地球上还没有生命的时候，原始大气层很可能与现在仍没有生命的行星一样。没有氧，氢、水、二氧化碳倒不少，可能还有一些氨、甲烷，以及其他的简单有机气体。化学家知道像这种没有氧的大气，是有机化合物自然发生的温床。他们在烧瓶中灌入气体，模拟地球早期大气的组成，再以电极在烧瓶中放电，模拟闪电，并用紫外线照射烧瓶中的气体。当年大气中还没有氧，更不会有臭氧层吸收紫外线，因此地面受到的紫外线辐射，比今天的强多了。这些实验的结果，令人很兴奋。在这些烧瓶中，有机分子自然形成了，有一些与那些通常只在生物体内发现的，属于同一类型。还没有DNA或RNA，但是有嘌呤、嘧啶—DNA与RNA的构成单位。也许有一天它们会出现。
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1700268746 我说过，我想讨论的是：为了适当地回答我们的问题，得找哪一类型的解答？但是，无论太古浓汤里出现了DNA（或RNA）没有，我都不想拿它当例子。反正我已经在《自私的基因》里（1976年初版，1989年新版）讨论过太古浓汤了。这次我要举一个不怎么流行的理论当例子，它最近已经开始有证据支持了，要是给它一个公平的机会，搞不好会脱颖而出呢。它很大胆，所以吸引人，而且任何解释生命起源的理论都必须拥有的特质，它都可以做范例。它就是“无机矿物质理论”，20世纪60年代由英国苏格兰格拉斯克大学的化学家卡林斯–史密斯（A. G. Carins-Smith，1931～　）发展出来的。卡林斯–史密斯写过三本书阐释这个理论，最近的一本是《生命起源的七个线索》（Seven Clues to the Origin of Life，1985），将生命起源当成一桩推理疑案，需要福尔摩斯之流的神探才能揭开谜底。
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1700268748 根据史密斯的看法，DNA/蛋白质机制大概出现得相当晚，也许30亿年前吧。到了那时候，累积选择已经不知进行了多少世代—那时的复制子不是DNA，而是非常不同的东西。DNA出现后，由于复制效率高，对自我繁衍的影响更大（即上一章所说的“力量”），于是先前孕育了DNA的复制系统，地位就被袭夺了，最后湮灭，与世相忘。根据这个看法，现代DNA复制机制后来居上，颠覆了先前较原始的基础复制子。这样的袭夺、颠覆大戏搞不好不只发生了一次，但是原先的复制过程必然非常简单，只要我所谓的“单步骤选择”就能出现了。
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1700268750 化学家将他们的研究领域划分成有机与无机两大分支。有机化学是研究一个特定元素的化学—碳（C）。无机化学研究其他的元素。碳元素非常重要，宜其独占化学一个分支，一方面生命的化学就是碳的化学，另一方面碳化学的性质不只适合生命，还适合工业生产，例如塑料工业的制程。碳原子的基本性质，适合做生命的基本建材与工业合成物，因为它们可以以键连接在一起，形成大分子，种类不计其数。硅元素（Si）也有一些这样的性质。虽然现在地球上的生物全是碳化学产品，可是在宇宙其他角落里演化出来的生物未必会以碳化学为基础，即使地球生物也不总是碳化学的产物。史密斯相信地球上最早的生命源自有复制能力的无机晶体，例如硅酸盐。果真如此，有机复制子以及最后的DNA必然是后来居上、取而代之的篡位者。
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1700268752 史密斯提出了几个论证，指出这个“取代”理论颇有可取之处。举例来说，石头构成的拱形结构，非常稳固，即使不用黏着剂（如灰浆、水泥），也能屹立多年。复杂的结构要演化出来，就像建一座石拱门，不但不准用灰浆，还一次只准放置一块石头。这个差事你要是想得天真一点儿，会觉得“门儿都没有”。一旦最后一块石头就位了，拱门就完成了，但是在建造的中间阶段，未完工的拱门一直都不稳固。不过，要是在建造时你不但可以加石头，还能拿掉石头，那就好办了。你可以一开始先垒一堆石头，然后以这堆石头为基础建一个拱门。等到拱门建好了，连拱门顶中间那块石头都安上了，所有石头就定位了，再小心将支撑的石头移开，大概只要一点点运气，拱门就站得住了。伦敦近郊的史前巨石阵（Stonehenge），乍看之下难以理解是怎么建造的，但是只要想到当年的建筑工人使用了某种支撑架构就能恍然大悟了，他们也许用的只是土堆成的斜坡，只是现在已经不在那儿了。我们看见的是最后的产品，而建造过程中使用的支撑架构，就必须推测了。同样的，DNA与蛋白质是一座拱门的两个支柱，拱门稳固又优雅，一旦所有建材同时就位了，就屹立不摇。要说这座拱门是以一步一脚印的方式建成的，实在很难想象，除非早先有过某种支架，只不过后来完全消失了。那个支架必然也是由先前的累积选择建构的，我们现在只能猜测那个过程是怎么回事。但是它必然是有力量的复制子干的好事。（译按：所谓“力量”指的是对自己前途的影响力，见上一章。）
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1700268754 卡林斯–史密斯的猜测是：最早的复制子是无机物的晶体，黏土与泥土中就有。所谓晶体，是大量原子或分子有秩序的固态组合。原子与小分子会自然地以固定而有秩序的方式结合起来，那是因为它们有些我们可以称之为“形状”的性质。它们会以特定的方式组合成晶体，就好像它们“想要”那么做似的，其实只因为它们的“形状”不容许其他的组合。它们“偏好”的组合方式决定了整个晶体的形状。另一方面，晶体内任一部分都与其他部分完全一样，甚至在钻石之类的大晶体中也是一样—只有出现“瑕疵”的地方例外。要是我们缩小到原子那么大，就可以在晶体内看见整齐的原子行列，行列不计其数，每行的原子也不计其数，一直绵延到天边；四面八方全是重复的几何形，令人叹为观止。
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1700268756 因为我们感兴趣的是复制，我们必须知道的第一件事就是：晶体可以复制自己的结构吗？晶体是许多层原子（或类似的玩意儿）构成的，而且层层相因。原子（或离子，暂不论它与原子的差别）在溶液中可以自由四处浮荡，不过要是碰巧遇上一个晶体，它们就会自然而然地嵌入晶体表面。食盐（氯化钠）的溶液中，钠离子与氯离子混杂在一起，略无章法，颇似混沌。食盐的晶体中，钠离子与氯离子紧密整齐地穿插排列，两者永远保持90度的夹角。溶液中浮游的离子一旦撞上一个晶体坚硬的表面，通常会嵌在那儿。它们嵌在那儿的方式，恰好能够在晶体表面形成一个新层，结构与原来的表面层完全一样。就这样，晶体一旦形成，就会成长，每一层都与原来那层一模一样。
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1700268758 有时晶体会在溶液中自发地形成。有时溶液中必须“撒种”才会出现晶体，尘粒可以当“种子”，在别处形成的晶粒也成。卡林斯–史密斯鼓励我们进行如下的实验。在一杯非常热的水中，溶入大量胶卷定影剂“海波”（学名为硫代硫酸钠）。然后让这杯溶液冷却，小心别让尘粒掉入。这时溶液已经“过饱和”了，随时都会有结晶析出，“只欠东风”—还没有促成这个过程的晶“种”。接着，我还是引用卡林斯–史密斯在《生命起源的七个线索》中的话吧：
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1700268760 小心揭开杯子的盖子，在溶液表面投下一粒海波结晶，然后注意以后发生的事，你一定会觉得惊讶的。你会看见你的晶粒在“长大”：它不断碎裂，碎片也会长大……不久你的杯子里就会都是晶体，有的长达几厘米。再过几分钟，结晶过程全都停止了。这杯魔液已经失去魔力了—不过，要是你想再表演一次，只要再加热一次，再让它冷却，重复上述过程就成了……过饱和的意思是：在溶液中溶入过多的溶质……过饱和溶液冷却后，简直就是“不知该做什么”。所以我们得告诉它：加入一粒海波结晶，这粒晶体就是海波结晶的范式，其中不知有多少单位已经排列组合成海波结晶特有的模式。这杯溶液必须被“下种”。
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1700268762 有些化学物质有几种不同的结晶模式。例如石墨与钻石都是纯碳的晶体。它们的组成原子完全一样。这两种物质唯一的差别，就是碳原子排列组合的几何模式不同。在钻石中，基本的晶体单位是碳原子组成的四面体，那是极为稳固的结构。因此钻石非常坚硬。在石墨中，碳原子组成六角形平面，层层叠起；由于层与层之间的键很微弱，所以层与层很容易相对滑动。难怪石墨摸起来滑手，可以做润滑剂。不幸得很，“种”出海波晶体的方法不能用来“种”钻石，不然你就发财了。但是再仔细一想，即使你能，也不会因此发财，因为任何笨蛋都能做的事，不可能让人发财。
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1700268764 现在假定我们有一杯过饱和溶液，溶质像海波一样，很容易从这样的溶液中析出，也像碳一样，有两种结晶的模式。一种也许与石墨多少有点类似，就是原子成层地组合，形成扁平的晶体；另一种形成钻石形的立体结晶。现在我们在这杯过饱和溶液中同时投入一小片扁晶、一小块钻石形晶粒。会发生什么事呢？我们可以发挥卡林斯–史密斯的文字来描述。注意以后发生的事，你一定会觉得惊讶的。你会看见你的两种晶体在“长大”：它们不断碎裂，碎片也会长大。扁平晶体种子产生了一大堆扁平晶体。块状晶种产生了一堆块状晶体。要是一种晶体成长、分裂得比另一种晶体快，我们观察到的就是个具体而微的“自然选择”了。但是这个过程仍然缺乏一个重要的元素，因此不能导致演化（变化）。那个元素就是遗传变异（或等价的玩意儿）。光两种结晶形态还不够，必须每一种都有一连串微小变异，每个变异都能世代相传，有时还会突变，形成新的变异形式。真实的晶体有相当于遗传突变的性质吗？
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1700268766 黏土、泥巴、岩石都是由微小的晶体构成的。在地球上它们的量十分巨大，而且可能一向如此。要是你用扫描电子显微镜观察某些黏土或其他矿物质的表面，你会为眼前的美景赞叹不已。晶体的模样多彩多姿，像成排的花或仙人掌行列，像玫瑰花瓣的花园，像多汁植物横切面那样的微小螺旋体，像丛生的管风琴风管，像复杂的多角形折纸作品，以及逶迤如蠕虫或挤出的牙膏。放大倍率提高后，有秩序的模式看来更令人惊艳。到了原子位置都能显示的倍率，晶体表面看来就像机器织出的人字呢一般，极其规律。但是—注意，这是要点—你可以看见瑕疵。在一大片极规律的人字花纹中，会有一小块脱序，或者是人字的夹角稍有不同，或者人字的两撇不对称等等。几乎所有自然形成的晶体都有瑕疵。瑕疵一旦出现了，要是新的晶层在瑕疵层之上形成了，通常会复制那个瑕疵。
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1700268768 晶体表面任何一个地方都可能出现瑕疵。要是你和我一样，常思考信息储存量的问题，你就可以想象在一个晶体表面可以创造出多少不同的瑕疵模式。那是个庞大的数量。上一章里我们想象过将《新约》文本编进一个细菌的DNA里，同样的计算几乎可以用来谈任何一个晶体。DNA比起一般的晶体，长处在：已有一套方法可以读取它的信息。现在暂不谈读取技术，我们很容易设计出一套编码系统，使晶体原子结构中的瑕疵对应于二元数字（以0与1写成的数字）。我们可以将《新约》文本编进一个与大头针“圆顶”一样大的矿物质晶体。以大一点的尺度来说，储存音乐的激光唱片就是以同样的原理制作的。音乐音符先由计算机转换成二元数字。然后以激光在光盘的光滑镜面上刻出微小的瑕疵模式。每个激光刻成的小坑对应于1（或0，约定俗成即可）。激光唱盘播放音乐，就是以激光束读取瑕疵模式，再由专门的计算机将二元数字转换成声波，经过扩大线路放大后我们就听见音乐了。
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1700268770 虽然激光光盘今天主要用来储存音乐，你也可以将整套大英百科全书存入一张光盘，再以同样的激光技术读取。在原子尺度上的晶体瑕疵，比刻在激光光盘表面上的“坑”小多了，因此以面积论，晶体能够储存的信息多得多了。一点不错。在尺度上，DNA分子与晶体可以模拟，而DNA储存信息的容量的确令人印象深刻。虽然黏土晶体理论上可以储存大量信息，像DNA分子或激光光盘一样，可是没有人认为黏土的确干过那档子事。在卡林斯–史密斯的理论中，黏土与其他矿物质晶体的角色是最初的“低端”（low-tech）复制子—它们最后被“高端的”（high-tech）DNA取代了。在地球上，它们在水中自然形成，不像DNA需要复杂的机器才能生产；它们会自然生成瑕疵，有些可以在晶体的新生层复制。要是有“适当”瑕疵的晶体后来破碎了，我们可以想象它们扮演“种子”的角色，形成新的晶体，每个新生晶体都“继承”了“亲代”的瑕疵模式。
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1700268772 于是我们现在对于生命在太古地球上的发生经过就可以臆测勾画了。起先是自然形成的矿物质晶体，它们有复制、繁衍、遗传、突变等性质，要不是那些性质，某种形式的累积选择根本无法开展。不过在这幅图画中，还缺一个要素，就是“力量”—复制子的性质必须影响自身的复制前途。我们将复制子当作一个抽象的概念来讨论的时候，我们会认为“力量”也许只是复制子直接的、内在的特性，例如黏性。在这一基本的层面上，使用“力量”这个词似乎有点儿“杀鸡用牛刀”，太小题大做了。我使用这个词，只因为在后来的演化阶段中它就不会只是黏性之类的性质。举个例子好了，蛇的毒牙有何“力量”？答案是：使DNA上的毒牙基因进入下个世代（以及以后的世代），因为它对毒蛇的存活有间接的影响。无论最初的“低端”（low-tech）复制子是矿物质晶体，还是后来直接演化成DNA的有机物前驱，我们都可以猜测它们拥有的“力量”是直接而基本的，例如黏性。蛇的毒牙或兰花的花朵，是先进层次的“力量”，都是后来才演化出来的。
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1700268774 对黏土而言，“力量”有何意义？什么样的偶然性质能提升黏土在田野中繁衍散布的机会？黏土的成分是硅酸盐、金属离子之类的化学物质，河、溪的水就是它们的溶液，是上游岩石风化后溶入水流的。那些化学物质在下游处，要是条件适当，就会从溶液中结晶出来，形成黏土。（事实上我所说的河、溪，指的更可能是地下水而不是地面上奔流的溪水。但是为了简化行文，我会继续使用河、溪等词。）在河、溪中，任何一种黏土晶体的形成，除了其他的条件外，与水流的流速与模式都有关。但是沉淀的黏土也可以影响水流。那是因为黏土沉淀后，溪床的高度、形状、质地都会改变。当然，那不是有意的。假定有一种黏土刚好能够改变泥土的结构，所以河水的流速提升了。结果这种黏土反而被冲掉了。根据我们的定义，这种黏土就不“成功”。另一种不成功的例子，就是本身的性质反而创造了使竞争对手易于形成的条件。
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1700268776 当然，我们并不认为黏土“有意”在世上继续存在。我们谈的，一直都是无意的结果，就是复制子刚巧拥有的性质导致的事件。我们再举一种黏土当例子好了。这种黏土恰巧能够减缓河水流速，因此提升了自身沉淀的机会。用不着说，这种黏土会越来越普遍，因为它恰巧能够以有利于自己的方式操纵河水。这种黏土就是成功的黏土。但是，到目前为止，我们讨论的只是单步骤选择。累积选择呢？
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1700268778 让我们做进一步的臆测。假定有一种黏土，可以淤积成堤，更增加了自身沉淀的机会。这是它的结构上有一种独特的瑕疵造成的无意结果。在任何河流中，只要这种黏土存在，淤堤上的水流就会成为静滞的浅水池，河水的主流就会岔开，另辟河道。在这些浅池中，会有更多这种黏土沉淀。任何一条河流只要凑巧被这种黏土的种子晶体“感染”了，一路上就会出现许多这种浅水池。好了，由于河流改道了，在旱季中浅水池很容易干涸。黏土干燥后，在阳光下不免龟裂，表层破碎后随风飘扬，成为空气中的灰尘。每一颗尘粒都“继承”了亲代的特有瑕疵结构，就是造成河床淤堤的那种性质。上一章一开始我就提到窗外的柳树正在迎风飘撒遗传信息，同样的，我们也可以说每颗尘粒都携带了淤塞河、溪的“指令”—到头来等于“制造更多尘粒”的指令。尘粒随风飘荡，可以穿越很长的距离，有些可能掉落另一条溪流，而那条溪流从来没被“感染”过。河溪一旦受“感染”，就会出现“造堤”黏土的晶体，于是整个沉淀、淤堤、干涸、风飘循环再度开始。
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1700268780 将这个循环称作“生命”循环，等于回避一个重要的问题，但是它的确是一种循环，而且与真正的生命循环一样，能够促成累积选择。由于有些河溪是源自其他河溪的尘粒“种子”感染的，我们可以将各个河溪区分成亲代与子代。源自甲溪的尘粒“种子”感染了乙溪之后，乙溪中的浅水池最后干涸了，制造了许多尘粒，感染了丙溪与丁溪。以它们各自的淤堤黏土来源而言，我们可以将这四条溪流的关系安排成一棵“家族树”。每一条受感染的溪，都有一条“亲”溪，它自己的“子”溪又可能不止一条。每一条溪都可以比拟成一具身体，这具身体的“发育”会受尘粒“基因”的影响，最后它产生新的尘粒“种子”。源自亲代河溪的种子晶体，以尘粒的形式开始新的“世代”循环。每颗尘粒的晶体结构是从亲代河溪中的黏土复制出来的。它将那个晶体结构传递到子代河溪中，在那儿它生长、繁衍，最后再度送出“种子”。
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1700268782 祖先晶体结构一代一代保存下来，不过在晶体成长过程中偶然发生的错误，会改变原子排列组合的模式。同一晶体的新生层会复制同样的瑕疵，要是那个晶体碎成两块，就会形成两个同样晶体的族群。那么要是改变了的晶体结构使淤积/干涸/风蚀循环的效率也改变了，就会影响那种晶体在以后世代中的复本数量。举个例子来说，改变了的晶体可能更容易分裂（“繁殖”）。由改变了的晶体形成的黏土在许多情况中可能更容易淤积。它也许在阳光下更容易龟裂。它也许更容易化为尘土。尘粒可能更容易迎风扬起，就像柳树种子上的绒毛（整个叫柳絮）。有些种类的晶体也许可以缩短“生命循环”的周期，结果加速了它们的“演化”。它们在连续的“世代”中有许多机会演化出越来越好的本事，更容易繁衍接续的世代。换言之，累积选择的原始形式有许多机会演化。
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