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生命进化的跃升：40亿年生命史上10个决定性突变 第十章 死亡——不朽的代价
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进化应该对个体有利，那我们很难理解死亡对我有什么好处。但想想癌细胞就可以明白，不死的细胞是有毒的，只有死亡才能造就多细胞生物。不过死亡的进化又像天上掉的馅饼一样，倾向于寿命越长，青春的时间也越长。
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有人说，金钱无法买到快乐。但是古代吕底亚国王克罗伊斯，有钱到像……克罗伊斯一样富有，而他认为自己是世上最快乐的人。那时雅典的政治家梭伦刚好途经他的国土，克罗伊斯原本打算从梭伦口中证实自己的快乐，但是很不高兴地听到梭伦告诉他：“不到善终，没有人能算是快乐的。”谁能得知命运女神的安排呢？后来，因为得到来自德尔斐神庙典型含意模糊的神谕，克罗伊斯决定对抗波斯帝国，结果却被波斯王居鲁士大帝擒住。居鲁士把他绑在柴堆上准备处以火刑时，克罗伊斯并没有为自己悲惨的命运责难天神，反而不断喃喃念着梭伦的名字。居鲁士对此感到大惑不解，因而询问他为何这样做，克罗伊斯讲了梭伦当初的忠告。居鲁士感叹自己也不过只是命运的玩偶，他割断绑住克罗伊斯的绳索(另有一说是阿波罗出现降下大雨熄灭了火焰)，任命他做自己的谋士。
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善终对古希腊人来说意义重大。人类的命运和死亡，被一只看不见的手玩弄着，这只手会用各种复杂的手段介入生命，迫使人类屈服。古希腊戏剧充满了各种迂回曲折的手法，命中注定的死亡，在隐晦神谕中被预知。如同酒神疯狂的庆典以及传说中关于变形的故事，希腊人宿命论中的某些成分似乎源于自然。从西方文化的观点来看，动物复杂的死亡方式似乎也带着希腊戏剧的影子。
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不过死亡的意义，不只是希腊悲剧的元素之一。以蜉蝣为例，它会以幼虫形态生活好几个月，最后孵化成缺少口器和消化道的成虫。就算少数几种可以尽情狂欢一整天，也很快因饥饿而亡。再来看看太平洋鲑鱼，它们必须游数百千米，才能回到当初出生的小溪流，此时由激素所支撑的激情，一下子在悲剧中结束瞬间冷却，它们会在几天之内全数死去，这又如何呢？或者来看看女王蜂，它可以存活16年而不受岁月影响，直到最后用完存储的卵子，此时它会被自己的女儿们大卸八块。或者澳大利亚袋鼬，可以疯狂地交配12个小时，在达到高潮后因体力耗竭而消沉死去，但是阉割则可以避免这种命运。不论这些是悲剧还是喜剧，都非常戏剧。这些动物和俄狄浦斯一样，都是命运的棋子。死亡不只无法避免，它根本由命运所控制，是在生命创造之初就预先写入的程序。
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在这所有怪诞的死亡形式中，最具悲剧性、最能让我们产生共鸣的，大概就是特洛伊人提托诺斯的故事了。他的女神爱人祈求天神宙斯赐给他不死之身，但是忘记要求青春不老。荷马这样说道“所有令人难以忍受的衰老特征全压在他身上”，让他只能永不停歇地喃喃胡言。诗人丁尼生则想象他低头凝视“那些快乐可逝者幸福满溢的家园，以及那些快乐已逝者绿草如茵的坟头”。
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在这种种死亡形式中有一种张力，这张力的一边是猝死，在某些动物体内预先计划好；另一边是永无止境的衰老，因年老被遗弃必须独自面对不存在的死亡，如提托诺斯。而这正是我们今天所面临的情况，因为各种医学发展虽延长了我们的生命，却没有延长我们的健康。现代医疗之神每延长一年的寿命，却只能享有少数几个月的健康，然后逐渐衰退终结。就像提托诺斯一样，到头来我们反而祈求慈悲之死。死亡看起来或许像残酷的笑话，但是衰老却更让人伤悲。
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不过在我们薄暮之年时确有可能避免变成提托诺斯。诚然，死板的物理定律并不容许青春永驻，正如它不允许永不停歇地运动一般，但进化的灵活性却令人惊讶，它倾向于寿命越长，青春的时间也越长，以避免如提托诺斯一般。这种例子在动物界中不胜枚举，它们的生命无痛地延长，也就是说，在健康的情况下寿命可以延长2倍、3倍甚至4倍。最让人惊讶的一个例子，就是加州内华达山脉湖泊中引进的溪鳟了。山脉湖泊的水又冷又贫乏，而这些鱼的寿命在这里延长了4倍，从原本将近6年延长到24年以上，而它们付出的唯一比较明显的“代价”是性成熟得比较晚。同样的现象也发生在哺乳类动物身上，比如负鼠。当它们在岛上被隔离，免受猎食者侵害几千年后，寿命延长了将近一倍，衰老的速度则减缓了一半。人类也是一样，在过去数百万年间人类的最长寿命也增加了两倍，而似乎没有付出什么代价。从进化的观点来看，提托诺斯应该只是个神话而已。
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不过人类寻求永生的历史已经有好几千年了，却总是徒劳无功。虽然卫生与医疗的进步让我们的平均寿命延长不少，但是我们的最长寿命差不多就是120岁，尽管经过无数的努力，始终没有什么改变。在人类有记录的时代起始之时，乌鲁克国王吉尔伽美什就为追求永生，寻找一种传说中的草药，经过一番冒险之后终于寻得，却又不幸从他指缝间溜脱，一如其他神话的结局。自古以来同样的故事总是一直重演，长生不老药、圣杯、独角兽角磨成的粉末、哲人石、酸奶、褪黑素，所有东西都曾被说可以延长生命，但没有一样是真的。还有浮夸不实的江湖郎中和学者狼狈为奸。法国知名的生物学家查尔斯·布朗-塞卡德，曾经给自己注射狗和豚鼠的睪丸提取液，他宣称这大幅增加了他的活力和精神，并且于1889年在巴黎生物学会上报告了此事，他甚至在众多瞠目结舌的大会会员前，展现他颇为自傲的尿弧。在那年底，有大约1.2万名内科医生帮人注射这个布朗-塞卡德液。而全世界的外科医生则开始帮人们移植从山羊、猴子甚至罪犯身上取得的睪丸切片。其中最恶名昭彰的，大概要算美国庸医约翰·布林克利医生了吧，他曾经靠着山羊睪丸腺体移植手术赚取大量财富，但是最后却因为上千名无情病人的医疗诉讼，穷困破产而终。我很怀疑人类凭着极度自傲的聪明才智努力了这么久，可曾将我们该有的寿命配额延长过一天？
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在进化巨大的灵活性中有一个奇怪的鸿沟。一方面生命周期看起来似乎很容易就可以调整，但在另一方面，直到现在我们所有的努力又都徒劳无功。为什么进化可以如此轻易地延长我们的生命？从这几千年的失败经验中我们体会到，除非我们能了解死亡的真义，不然恐怕永远不可能成功。死亡是一个非常让人困惑的“发明”，自然进化一般都作用在个体层级上，最令人费解的就是，我的死亡怎么可能会对我有利？太平洋鲑鱼从筋疲力尽中得到什么，或者公的黑寡妇蜘蛛被吃掉后又得到了什么(黑寡妇蜘蛛在交配后，母蜘蛛往往会吃掉公蜘蛛)。但是另一件同样明显的事情则是，死亡绝非偶然，那它必定对个体有利，才会在生命出现不久之后就一起进化出来(或者，用道金斯的说法就是，对个体的那些“自私的基因”有利)。如果我们希望自己将来有个善终，不想步提托诺斯的后尘，那我们最好回到原点去看一下。
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想象一下，如果我们驾驶时光机回到30亿年前的地球，降落在某个水边的浅滩上。你会注意到的第一件事应该是天空不是蓝色的，而是阴暗朦胧的红色，色调和火星很类似。宁静的海洋反映着红色的阴影，在这雾蒙蒙的环境中，因为太过朦胧以至于连太阳都看不清楚，但是气候是温暖的，让人觉得十分舒服。陆地上似乎没有什么值得注意的事物，到处都是裸露的岩石，上面带有一片片因潮湿而变色的阴影。细菌恣意地黏附在各处，极尽所能地拓展据点。这里并没有草原、植物或任何类似的东西，不过在浅水处倒是有许多圆顶状的绿色石头，而这些东西应该是生命的杰作，其中最高的大概有1米。现在地球上还可以发现少许近似物，都位于最遥远无人的海湾处，它们就是叠层石。除此之外，水里就没有其他东西了，没有鱼，没有海藻，没有到处跑来跑去的螃蟹，也没有随波摇曳的海葵。如果你把氧气面罩拿掉，马上就知道这是为什么了——你会窒息而亡。这个世界几乎没有氧气，就算叠层石附近也没有。不过此时这些蓝细菌已经开始在大气中慢慢添入少许这种“有害”气体了(从化学的角度来看，氧气会迅速氧化许多东西，因此称为有害气体)。大概要再过10亿年，氧气的含量才足够让地球出现生机，变成蓝色星球。也只有到那时，这个光秃秃的地方，才成为我们熟悉的家园。
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现在从太空中观望地球，如果我们能看透这层厚重的红色浓雾，就会发现在原始地球上，大概只有一件事情和现在的地球类似：水华现象。造成水华的也是某种蓝细菌，它们和形成叠层石的蓝细菌是亲戚，不过它们会大片大片浮在水面上。从太空中看它们的话会觉得和现在的水华一模一样，在显微镜下，这些古老的化石也和现在的蓝细菌像一个模子刻出的，与被称为束毛藻的蓝细菌最像。水华可以持续数周，引发它们快速生长的原因，常常是大量矿物质被河流带入海中，或上升海流从海底翻搅到海面。然而这些水华会在一夜之间全部溶于水中，消失无踪，徒留倒映着红色天空毫无生机的海水。现在的水华也一样，往往会在一夕之间毫无预警地消失。
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直到最近我们才明白这到底是怎么一回事。大群细菌并不是单纯地死掉了，它们是用很复杂的方式把自己杀死了。每一只蓝细菌体内都带有一套死亡程序，这是一套古老的酶系统，和我们细胞里的极为相似，用途也都是从内部分解细胞。细菌从内部分解自己!这实在是太反直觉了，所以科学家一直试图去忽略它，但是现在明摆的证据让我们无法再对它视而不见。事实上，细菌是“故意”死掉的，而根据美国罗格斯大学的分子生物学家保罗·法尔科夫斯基与凯伊·比德尔的研究，从遗传学的证据来看，细菌的这一行为已经持续了30亿年。为什么？
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因为死亡有好处。形成水华的是无数基因相同(或至少极为近似)的单细胞。但是基因相同的细胞未必就完全相同。想想我们自己的身体就知道，里面起码有数百种不同的细胞，可是它们的基因完全相同。细胞会根据环境中不同的化学信号而发育得不一样，称为分化。在人体中，环境中的化学信号就来自周围的细胞；而在水华里，环境就指周围的其他细菌。这些细菌有些会释放出化学物质，有些甚至直接放出毒素，或者形成物理性的压力，比如说影响日光照射、影响营养摄取程度或病毒感染等等。所以它们的基因或许完全相同，但是它们所处的环境却总是带来不同的挑战，这就是分化的基础。
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我们在30亿年以前发现了第一个分化现象，遗传背景完全一样的细胞，随着环境的不同，开始产生不一样的外观，然后走向不同的命运之路。有些细菌会变成抵抗性强的孢子；有些则会形成薄而黏的薄膜(生物膜)，然后粘到泡在水中的物体表面，比如岩石之类；有些会离开群体自行大量繁殖；有些则会死掉。
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不过，它们不是随随便便死掉的，它们的死亡方式很复杂。我们还不知道它们如何进化出复杂的死亡程序，最有可能的答案应该是通过和噬菌体互动(噬菌体是一种专门感染细菌的病毒)。在现代海洋中，病毒含量之高让人咋舌，每一毫升海水中就有上亿个病毒，比细菌多了两个数量级。而我们几乎可以确定在古老的海洋中，情况也类似。自古以来，细菌与噬菌体之间永不止息的战争，绝对是推动进化最重要也是常被忽略的力量之一。程序性死亡应该就是在这种战争中开发出的武器。
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最简单的例子就是许多噬菌体中存在的“毒素─抗毒素”模式。在噬菌体的少数基因里，有一些产生能够杀死宿主细菌的毒素，还有一些产生能够保护宿主细胞的抗毒素。不过病毒很卑鄙，因为这些毒素往往是长效的，而抗毒素却是短期的。被感染的细菌在制造毒素的同时可以制造抗毒素，所以可以存活，而没有被感染的细菌，或者是企图赶走噬菌体的细菌则会受害。对于这个倒霉的细菌来说，最简单的逃脱之路，就是抢到抗毒素基因，然后插入自己的基因组，如此一来就算没有被病毒感染，细菌也可以受到保护。战争就这样展开了，进化出越来越复杂的毒素和抗毒素，战争机器也变得越来越奇形怪状。半胱氨酸蛋白酶或许一开始就是从蓝细菌体内进化出的。[1]这些特化过的“死亡”蛋白，会把细胞从里面切碎。它们像小瀑布一样以级联的方式起作用，一个死亡蛋白活化下一个死亡蛋白，一直传递下去，直到这支刽子手部队从内部把细胞拆光为止。[2]而且每个半胱氨酸蛋白酶都有其特定的抑制蛋白，那是能阻止它作用的“独门解药”。这一整套毒素和抗毒素系统加在一起拼凑成许多不同等级的攻击与防御，或许都源自进化之初细菌与噬菌体之间的古老战争。
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这种细菌和噬菌体之间的战争，或许就是死亡最初的根源。自杀这种事情对细菌来说，就算在没有被感染的情况下，也绝对是有利的。同理，任何有可能危害到蓝细菌水华族群的物理伤害(比如说强力的紫外线或者是营养不良)，都有可能驱动细胞启动默认的死亡程序。在这种威胁下，最强的细菌会发展为最强的孢子存活下来，随时准备形成下一次水华。其他虽然基因相同但比较脆弱的兄弟姊妹们，会选择启动自杀程序。当然把这种过程当作自杀还是谋杀，因人而异。但从长远的进化角度来看，如果受损的细菌能被消灭的话，就会有较多完整的细菌基因组被保存下来。这是最简单的分化形式，基因完全相同的细菌们根据彼此不同的环境，在生和死之间做出选择。
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对多细胞生物来说也一样，但是分化的程度更大。多细胞生物体内所有细胞的基因都一样，而它们的命运比起那些松散的水华结合得更紧密。就算只形成一团球体，分化也不可避免。对于球心和边缘的细胞而言，不管是营养物、氧气、二氧化碳、光线等情况都不一样，面对猎食者的威胁也不一样。它们无论如何不可能变得一样，就算它们“想要一样”也办不到。不过最简单的分化很快就会让它们有利可图。比如说，等发育到了某个阶段，某些藻类细胞会产生鞭状的鞭毛，驱动它们四处游走。在一个球状的菌落中，把这种有鞭毛的细胞留在外围较好，因为所有鞭毛的力量加起来可以推动整个菌落移动，而孢子(也是相同基因的细胞处于不同的发育阶段)则被保护在中心。这种非常简单的分工必定为最原始的菌落带来极大好处，远远超过单细胞生物。大族群分工好似最早的农业社会，当粮食充裕到足以支持整个族群时，族群开始分工，比如分成战士、农民、铁匠或执法者。无怪乎农业社会很快就会取代小型狩猎或采集部落，因为这些部落不可能达到分工合作的等级。
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即使是最简单的菌落也透露出分化细胞中最基本的两种形式：生殖和躯体。这种分类法，最早是由权威的德国进化学家魏斯曼(我们已在第五章介绍过他)提出。魏斯曼恐怕是19世纪在达尔文之后最有洞见也最具影响力的达尔文主义者了。魏斯曼认为，只有生殖细胞是不死的，可以把基因从一代传给下一代，而体细胞则用过即丢，它们的功用只是为了帮助生殖细胞不朽。而法国的诺贝尔奖得主阿列克斯·卡雷尔不认同这个想法，造成半个世纪里都无人支持这一观点。不过后来卡雷尔因为伪造实验数据而蒙羞，到头来人们也发现魏斯曼是对的。他的这种分类法解释了所有多细胞生物的死亡之谜。从本质上来讲，分工合作代表了身体里注定只有一部分细胞能成为生殖细胞，其他的细胞只能扮演支持者的角色。这些可被取代的细胞获得的唯一好处，就是让大家共有的基因可以由生殖细胞传给下一代。一旦体细胞“接受了”配角的地位，它们的死亡时间也就得依照生殖细胞的需求而定。
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菌落和一个真正的多细胞生物之间，在分化的程度和稳定性上有显著差异。比如团藻属的绿藻，虽然可以从团体生活中受惠，但是也可以选择不参加团体生活，继续过单细胞生活。保留独立生活的可能性，就会降低它们原本能够达到的分化程度。而分化程度达到像神经元这类细胞一样，就无法再次独自在野外生存。所以只有当所有细胞都准备好，为了共同目标而将自己纳入群体里面，才有可能造就多细胞生物。细胞也需要被监督管理，任何企图独立生活的细胞，都会被处以死刑，除此之外恐怕别无他法。想想癌细胞所带来的灾难便知，如果细胞各自为政的话，那多细胞的生命形式就不可能实现。尽管有数十亿年多细胞生活的经验，我们直到今天才了解到这一点。可以说只有死亡才能造就多细胞生物。若是没有死亡，就更不可能有进化，没有分化造成的生存差异，自然进化一点意义也没有。
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即使对第一个多细胞生物来说，要用死刑来恐吓细胞们不准逾矩，也不需要什么进化上的大跃升。还记得第四章提过的真核细胞吗？它由两种细胞融合而成，一个是宿主细胞，另一个是后来变成线粒体的细菌，现在是细胞里负责产生能量的小型发电厂。自由生活的线粒体祖先是一群和蓝细菌一样的细菌，都有可以从内部撕碎细胞的半胱氨酸蛋白酶。至于它们从哪里得到这些酶，不是这里关注的重点(它们很有可能从蓝细菌那里获得，或者也可能两者都从共祖那里继承来)。重点是线粒体给第一个真核细胞带来一套功能完好的死亡程序。
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如果真核细胞没有从细菌那里继承半胱氨酸蛋白酶系统，是否还可以成功进化，发展为多细胞生物，这是一个很有趣的问题，但是至少半胱氨酸蛋白酶没有阻碍它们的发展。真核细胞曾独立进化成为真正的多细胞生物至少五次：红藻、绿藻、植物、动物和真菌。[3]这些形式不同的生命很少有相同的组织，但是它们全都用相似度极高的半胱氨酸蛋白酶系统来管理细胞或惩罚逾矩的细胞。很有趣的是，在绝大多数的情况下，线粒体都扮演着死亡的中介人，它们是细胞的中心，整合互相冲突的信号，消除噪声，然后在必要的时候启动死亡程序。因此，就算是对于任何形式的多细胞生命来说都极其重要的细胞死亡，也完全不需要什么进化上的新发明。整套程序从一开始，就由线粒体代入第一个真核细胞体内，而如今的程序虽更精巧复杂，但过程仍大同小异。
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不过在单个细胞死亡和整个生物体死亡之间，仍有着非常大的不同。虽然细胞死亡在个体的衰老和死亡中扮演非常重要的角色，但是并没有什么律法规定所有的躯体细胞都必须死亡，或者那些用过即丢的细胞不能够被置换。有一些动物，比如淡水中的水螅，基本上是不会死亡的。虽然它的细胞在死去后被新细胞替代，但是动物个体从来没有衰老的迹象。在死去的细胞和新生的细胞之间，会达到一个长期的平衡。这就像流动的河流般，没有人可以踏入相同的河中两次。因为水是流动的，会不停地被置换，但是河流的轮廓、体积、形状却不曾改变。除了古希腊哲人外，对任何人来说这应该都是一条不变的河流。生物个体也是一样，细胞替换如斯，不舍昼夜，但是对个体整体来说仍是不变的，我还是我，尽管我的细胞不断改变。
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事情就是这样。如果细胞不能把握好生与死之间的平衡，那个体就会像泛滥或干涸的河流一样不稳定。如果调整细胞的死亡设定，让细胞很不容易死，那就会产生不断生长的癌细胞。但是如果让细胞很容易死，则会造成迅速枯萎。“癌症”和“退化”其实是一体两面，这两者都会侵蚀多细胞生物的生命。但是构造简单的水螅却可以永远维持两者平衡，而人类也可以维持相同的体重与体形长达数十年，其间每天可以替换数十亿个细胞。只有当我们变老时才会失去这种平衡，而神奇的是，那时我们将同时承受一体的两面，癌症和退行性疾病共存，都是年老逃不掉的命运。所以个体为什么会衰老和死亡？
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