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复杂生命的起源 复杂生命的起源
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[英]尼克·莱恩(Nick Lane) 著严曦 译
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复杂生命的起源 版权信息
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书名:复杂生命的起源
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作者:[英]尼克·莱恩(Nick Lane)
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译者:严曦
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版权:后浪出版咨询(北京)有限责任公司
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复杂生命的起源 献给安娜
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这趟奇妙之旅的灵感与陪伴
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复杂生命的起源 绪论 为什么生命会是这样?
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在生物学的核心地带,存在着一个未知的黑洞。坦白说,我们不知道生命为什么是现在这样。地球上所有的复杂生命拥有一个共同祖先,它从简单的细菌演化而来,在40亿年的漫长岁月中只出现了一次。这究竟是一个反常的孤立事件,还是因为其他的复杂生命演化“实验”都失败了?我们不知道。已知的是,这个共同祖先一出场,就已经是一个非常复杂的细胞。它的复杂程度,与你身上的细胞不相上下。这份复杂性遗产传给了你我,也传给了其他所有后代,从树木到蜜蜂。你可以试试在显微镜下观察自己的细胞,并和蘑菇细胞比较。二者几乎无从分辨。我们与蘑菇的生命显然天差地远,那么,为什么我们的细胞却如此相似?而且并不只是外观相似,所有复杂生命都有同一套细胞特征,从有性生殖到细胞衰老再到细胞凋亡,其机制之精巧复杂,与物种间的相似程度同样惊人。为什么这些特征会在我们的共同祖先身上积聚?为什么在细菌身上却找不到这些特征独立演化的痕迹?如果这些特征是通过自然选择微步演化而来,每一小步都带来一点点优势,那么为什么类似的特征没有出现在各类细菌中?对这些问题的探讨可谓众说纷纭,但学界至今没有给出令人信服的解释。
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这些问题反映了地球生命奇特的演化轨迹。生命在地球形成约5亿年后就已出现,距今大约40亿年。然而,此后的20多亿年中,也就是地球历史一半的时间,生命一直停滞在细菌水平。直到40亿年后的今天,细菌仍然保持简单的形态,虽然它们发展出丰富的生物化学代谢能力。所有形态复杂的生物,包括植物、动物、真菌、藻类和阿米巴原虫等单细胞原生生物,与细菌形成了鲜明的对比。它们是同一个祖先的后代,这个祖先大约于20亿~15亿年前出现,从外形到内在都是一种“现代”细胞,拥有精细的内部结构和空前的能量代谢水平。所有这些新特征,都由一套复杂的蛋白纳米机器驱动,由数以千计的新基因编码,而这些基因在细菌身上几乎从未发现。在复杂生命的共同祖先与细菌之间,没有现存的演化中间型,没有“缺失环节”来揭示为什么这些复杂的特征会出现,以及它们是如何演化的。在细菌的简单与其他一切生命令人敬畏的复杂之间,只有一片无法解释的空白。一个演化的黑洞。
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人类为什么会遭到各种疾病的侵袭,这是一系列复杂到无法想象的问题。为了寻求答案,人类每年都会在生物医学研究上投入巨额的金钱。我们现在对基因和蛋白质的关系、对生物调节系统之间的反馈互动,都掌握了海量的细节。我们建立了精密的数学模型,设计了计算机模拟程序,以信息化的方式来重建这些生物过程。然而我们仍然不知道,所有这些生物组件都是如何演化而来的!如果我们不知道细胞为什么是这样运行的,又如何能指望理解疾病呢?不了解历史,我们就不可能理解一个社会;不了解细胞的演化史,我们就不可能理解细胞的运作方式。这些问题不仅有重要的实用意义,它们本身也是人类要面对的终极问题:我们为什么会存在?是什么样的法则创生了宇宙、恒星、太阳、地球,以及生命本身?同样的法则是否也在宇宙中的其他地方创造了生命?外星生命是否和我们相似?诸如此类的形而上之问,关乎我们何以为人的核心。然而,自人类发现细胞350年之后,我们仍然不知道地球生命为什么会是这样。
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读者你可能还没注意到人类在这方面的无知,这不是你的错。各种教科书和学术刊物上满载科学信息,但绝大多数都不会探究这种“幼稚”的问题。我们被互联网上各式各样、良莠不齐的信息淹没,难以辨别它们的真伪与用途。但这不仅仅是信息过载的后果,就连生物学家自己,对这个专业领域中心的黑洞,也没有多少清醒的认识。绝大多数生物学家忙于研究其他问题。大多数学者研究大型生物、特定的动物或植物,少数人研究微生物,更少数的人研究细胞的早期演化。另外,生物学界还要担心神创论者和智慧设计论的攻击。他们担心:承认科学家不知道所有的答案,也许会让反演化论者乘虚而入,让他们嘲笑自己对演化实际上一无所知。这种担心其实毫无必要,我们对已经掌握的知识很有信心。生命起源和早期细胞演化理论能够解释海量的事实,与其他科学知识严密符合,能对未知的生物学关系进行预测,并且经得起实证检验。我们对自然选择机制,对另一些塑造基因组的随机过程都理解得非常充分。所有这些事实,都能与细胞的演化理论互相印证。然而,我们对事实的高度掌握恰恰凸显了一个问题:我们不知道为什么生命会以如此奇特的路径演化。
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