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虽然我们就生命原初之时所发生的事件已有了很多的了解,也取得了很大的进展,但地球上的生命故事之中,依然还有一些问题令我心驰神往,渴望找到答案。生命为何能如此迅速地形成?很可能在短短两亿年之间,整个星球就从一片死寂变成了无数细菌的乐园。虽然两亿年听起来是很长的时间,但是想想,从细菌中创造出第一个复杂细胞“真核生物”花了20亿年时间,两亿年与之相比,就短暂得不值一提了。从“一无所有”发展到细菌,似乎比从细菌发展到更为精致的真核生物更为艰巨而困难。
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我们不能排除这样一个可能性:第一个生命种子很可能是从其他地方播撒到地球上的。我的意思并不是说生命来自于附近的星系。一个更有说服力的猜测是这样的:构成我们太阳系的分子云、星尘和物质,很可能带有许多死去星系中的残留物,而其中一些星系很可能曾经出现过生命。在这一片宇宙垃圾和碎屑之中,也许就有携带细菌孢子的早期行星的残骸。一块蕴藏着细菌孢子的陨石,就有可能为日后地球上的所有生命埋下种子。即使这些外星细菌的基因组被辐射所破坏,但我们知道,其中一些完全有能力在水中进行自我重建,并再一次开始复制工作。
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在依稀而久远的过去,在围绕另一颗恒星旋转的遥远的行星上,很可能有一些分子首先赢得了生命这场游戏,而我们则是这些分子遗留下来的碎片的产物。天文学家总是喜欢说我们是星尘,以此说明我们的身体依赖于曾经在星球内部制造出来的重元素。但生命出现的时间进程则说明,我们很可能也是分子之间合作的成果,而这些分子则来自于外星系中某个久远之前曾经存在的布满岩石的星球。
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如果正如我的理解一样,生命是一种充满活力而强健的现象,那么就会时常在我们的宇宙中诞生。同样,如果智慧生命是一种充满活力而强健的现象,那么也会频繁出现。可是为什么到现在为止,我们还没有与外星人建立联络?我认为,智慧生命所处的独立绿洲之间的相遇会极为罕见,因为智慧生命非常不稳定。拥有智慧是转瞬即逝的一刹,智慧本身就具有自我毁灭的特性。为什么呢?因为智慧生命总是不能解决所有问题中最为宏大的一个问题,那就是合作的问题。
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[1] Program for Evolutionary Dynamics,简称PED。
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超级合作者 它们是所有化石中最为重要的一种,是地球上最初形成的有机体遗留下来的神秘遗迹。它们被称为叠层石,有些比手指还要纤细,而另一些则比一座房子还要庞大。其中最为壮观的一些叠层石,位于澳大利亚西部的皮尔巴拉(Pilbara)地区。那里酷热难耐,却极其讽刺性地被取名为“北极顶”(North Pole Dome)。在那个地方,草丛中点缀着白色、红色和黑色的石头。人们认为,这些叠层石形成于34.3亿年前的细菌和微生物环境之中,而现在的形态与当初成型之时,并没有多少变化。
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有些叠层石看起来像是圆形的屋顶,或倒转过来的冰淇淋蛋卷。还有一些小型圆锥状的叠层石紧挨在一起,仿佛装鸡蛋用的硬纸板。有些呈冠状结构,还有一些酷似米老鼠的耳朵。对其微生物后裔——蓝藻细菌进行的研究显示,这些岩石逐渐形成于微生物大量繁殖、将沉积物和沉淀的碳酸盐固定下来的过程中。这些叠层石年代十分久远,代表着合作兴起的最初年代,也是在地球上最早出现的古微生物群落的遗迹。
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叠层石是大自然杰出而不朽的作品。但随着进化的大手不断塑造着新的合作方式,而且合作以更富创造力的手法,设计出了新型有机体,新颖的破坏手段和背叛策略也应运而生。从远古时期传承下来的所有单细胞遗迹之中,叠层石可谓是合作的有力证据。正是因为这些远古的单细胞生物开始共同协作,才逼退了远古生命中各种强大而原始的力量。渐渐地,我形成了一种看法,认为这些令人震撼的石头,既是生存合作兴起的里程碑,同时也是那些曾经存在的威胁力量的墓碑。
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虽然这些单细胞生物看似与现代生活有着天壤之别,但从各种意义上讲,它们如今依然和我们息息相关。它们的子孙后代无处不在,聪明机警、不可阻挡。从冰点之下的严寒地带,到滚烫的强酸性水塘,它们都能在各种严酷的生存条件下维持生命。它们欢乐地游荡于死海的高盐碱环境中,舒适地沉浸于苏打湖的腐蚀性液体中。甚至还能在阿塔卡玛(Atacama)那样极度干燥的沙漠地带尽情徜徉。在海洋的极深之处,水温远远超过了100℃,而它们却能在那里茁壮成长。它们居住在海床之下很深的泥浆中,周围全是有毒的污物和放射性淤渣。一路走来,细菌发明创造了生物化学的方方面面,也营造出了后来造就我们人类的整个大氛围。
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它们还进化出了合作的方式。大约在35亿年前,出现了多细胞的细菌链。比如丝状细菌就因其链状结构而得名,它们会为了兄弟姐妹能更好地生存而用自杀的方式释放出宝贵的氮元素。每10个细胞里面,就会有一个细胞以自身来祭祀这段共有的细菌生命链。
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马萨诸塞大学(University of Massachusetts)的琳·马古利斯(Lynn Mar-gulis)通过不懈的研究,发现了另一种不同的微生物合作形式。她提出这样一个观点,认为“更高等”的复杂细胞是生态共生的产物,其中,单细胞生物之间形成了紧密的关系,以合一的方式共同生存。很有可能,大约在18亿年以前,当一种蠕动的细菌侵犯另一种细菌时,便注定了这一刻的重要意义。也许侵犯者是在寻找食物,但这一特定的寄生性侵染为双方同时带来了好处,使参与双方形成了长期、和谐而成果丰硕的停战关系促进了进化。这就是马古里斯所谓的“共生起源”,它引发了更高等细胞——真核生物的形成。
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由于有了这样的合作关系,地球上出现了一种更为复杂的新型细胞。被称为“原核生物”的细菌细胞相对简单,而被称为“真核细胞”的新型细胞联盟,才是植物和动物的基础构件,其中也包括我们人类本身。这些细胞包含细胞器,这些细胞器负责细胞生命的维持和运转,就像身体内部的脏器一样。在细胞器中有一个细胞核,其中储藏着细胞的DNA。这些细胞器是之前微生物合并大潮的遗留产物。
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如果我们探究到自身细胞的内部,就会发现像俄罗斯套娃一样的合并形式。“共生起源”最明显的表现形式,就是被称为线粒体的菱形结构。这些线粒体不仅看起来像小虫,而且还有自身母系传承的独立DNA。我们的细胞得到了这些远古细菌祖先的驱动,在那个时候,细菌祖先们曾用化学能量交换得来了舒适的家园。如今,这些细胞器依然在为我们的肌肉、消化系统和大脑提供着动力。
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大自然用同样的方式,亘古不变地将简单的生物体匹配为一体。由此也可以看出,合作与建设是一个并行不悖、共同发展的过程。花盆中的绿植、花园中的绿树、超市中绿色的花椰菜,其远古祖先,都是在大约20亿年之前出现了绿色,这种苍翠的色彩的。当时,植物的祖先与更小型的绿色生物结为团队,因为这些绿色生命体能抓住阳光,并将其转化为食物。事实上,研究人员还在海滩上发现了一种微小的海洋生物——哈提那(在日语中意为“神秘”)。这种海洋生物当时很可能也参与到了植物变绿的过程之中。
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当这些更为复杂的细胞本身结成团队,并形成小社会之时,就掀起了合作进程的第二轮浪潮。结果就形成了像狗、猫,或者你我这样的多细胞有机体,而我们也都从细胞原件的合作与劳动中得到了丰硕的收获。在6亿多年前,栉水母,这种带有完善组织的常见的柔弱海洋生物,很可能是在多细胞生命开始分化时,首先脱离出来的生命种类。另一个单细胞生物通过合作形成复杂机体的例子,就是海绵。它们有着不同类型的细胞——消化细胞。这类细胞能形成海绵蛋白质材料的针状体(身体骨架的一部分)等物质。细胞之间相互联络,将生命运转的工作进行分工,以单一个体(整体)的形式展开合作。从其中一个品种——大堡礁海绵(Amphimedon queenslandica)的基因组序列中可以看出,遗传机制使得个体细胞能形成相互合作的关系,有些机制能帮助细胞相互连结,而有些机制能抑制细胞为了繁殖而牺牲整个机体的利益。
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事实上,将复杂细胞凝结为合作型集体社会的机制是非常优秀的策略,在发展过程中实现了多次进化。动物、陆生植物、菌类和藻类,都加入到了集体生活之中,而且集体中不仅仅包括自身的物种。珊瑚礁是地球上体积最大的生命结构,形成于一种动物(珊瑚虫)和一种植物(藻类)的长期合作关系,这两者在石灰石构成的骨架上永远地依偎在一起。另一个水中生物的例子就是葡萄牙僧帽水母,从气鳔到触角的尾部,可以长达46米。许多人都认为它是水母的一种,但实际上却是一类管水母目动物,是由众多微小个体构成的群落。
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由于多细胞结构体的进化发展非常频繁,很难对其起源给出唯一的解释,而其中不变的基本策略——合作,则是可以用来解答各种问题的正确答案。虽然群落之中的细胞依然会独立进行复制,但细胞彼此聚集成为同一群落并为群体带来某种益处的行为,或许正是转化为多细胞特性的第一步。细胞之间和谐相处,可能是为了排除寄生虫等背叛者;也可能是因为这样的结构有助于发展出四处移动、开采食物和能量资源的更好方式;或者,还可能是因为群落结构能形成一种更加有效的防御工事。
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