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适者降临：自然如何创新 [:1700254200]
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适者降临：自然如何创新
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适者降临：自然如何创新 想 象一下，你站在一个堆满书的房间里，书垛直冲天花板。四面的墙壁上都是成排的书架，连留个门的位置都显得够呛。你穿过房间，开始翻阅周围的书。很快，你就发现房间里每一本书的页数，每一页中的行数，以及每一行里的字数都不多不少，全部相同。不过奇怪的是，这些书中的内容犹如痴人的呓语，不知所云。每本书的每一页，每一页中的每一行都是字母的随机排列，诸如“hsjaksjs……”或者“zvaldsoeg……”等，凌乱无序的字母中偶尔穿插着空格和标点。只有在十分难得的情况下，你才会找到几个有意义的单词，比如“cat”（猫）、“teapot”（茶壶）、“bicycle”（自行车），它们就像漂浮在文字垃圾海洋上的鲁滨孙之岛。
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不消多时，你肯定就会对这些毫无意义的书感到厌烦。于是你选了其中一面墙上的门想出去透透气，推开门却发现自己进入了另一个一模一样的房间：四面墙上各有一道门，每扇门旁都围着密密麻麻的书架。书架上的陈列依旧如同天书，毫无意义可言。
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这个房间里的门又把仍不死心的你带到了另一个几乎一模一样的房间，一个接着一个，无穷无尽，直到你终于意识到自己身陷于一个没有尽头的迷宫里，除了成堆的书，周围的一切都一模一样。你在探索的途中遇到了其他人，从他们嘴里你得知这个藏书的地方巨大无比。难以计数的书构成了这个庞大而又神秘怪异的图书馆。
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我们姑且把你身处的这个房间称为“宇宙图书馆”，里面收纳了世间所有的书籍。
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确切地说，所谓“所有的书籍”是指所有字符的所有组合方式，即26个英文字母以及标点符号的所有组合。这种随机组合方式的典型产物你已经见识过了，正是图书馆里那些毫无意义的文字垃圾。不过，偶尔你也可以在某本书里找到一个有意义的单词，一个表意通顺的句子，甚至是一整段话。按照这个思路，可以想见在图书馆的某些角落里，我们还是能够找到一些符合语法、言之有物的书。由于宇宙图书馆里收录了所有可能的书，这也就意味着它收录了所有在人类历史上被撰写和出版的书。
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所有可能被书写的小说、短篇故事、诗集、真实或虚拟的传记、哲学专著、宗教典籍、科学及数理论著；除了用英语撰写的书，甚至还有用任何文字书写的书；有阐释世间真理的书，也有散布虚伪谎言的书；有对于其他书进行评论的书，有关于这座图书馆前世今生的书，有的正确，有的谬误；有关于你一生的书，告诉你你的人生从何开始，又将去向何方、归于何处；当然，也包括你现在正在阅读的这本书。所有这些书都被收录在这个图书馆中，宇宙图书馆的规模远远超出你的想象。
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如果我们想对宇宙图书馆的规模大小形成一个模糊的印象，不妨假设馆里的每本书里有50万个字母（这不算特别多，基本和你正在读的这本书相仿）。不考虑标点符号，50万个字符中的每一个仅有26种不同的字母选择（从A到Z）。具体说来，一本书的第一个字母有26种可能，第二个字母依旧有26种可能，而后第三个、第四个……如果要计算有多少种可能的书，我只需要计算26的50万次方，也就是说26500000。这是个非常巨大的数字，在1的后面足足跟了70万个0，光是这些0的数目就已经比书里的字母多了。这个数字是一个超宇宙常数，已经远远超过了宇宙中氢原子的数量。
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宇宙图书馆里的馆藏就是自然母亲创造力的真相：全包全揽、无穷无尽。只不过，我们在宇宙图书馆中要讨论的并不是用人类的文字写就的书籍，而是用遗传字母和化学分子谱写的DNA。
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人类的文字或许能够记录整个宇宙，前提是那些语言可以涵盖的内容，但在这座宇宙最古老的图书馆里，化学才是创造新陈代谢和生命的通用语种。人类可以用散文和诗歌歌颂这个星球上数以万亿计的任何生命，但创造这些生命却只能用化学语言，特定的化学反应遇到生命基本的构成物，继而造就生命体。图书馆里的所有化学语言之和就是生命之歌。
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在第2章中曾经提过，我们在地球上的部分生物体内已经总计发现了超过5 000种合成生物体自身物质的化学反应，包括用来合成DNA和RNA的核苷酸，以及用以合成蛋白质的氨基酸。大肠杆菌细胞内发生的近1 000个生化反应，正属于这个范畴。此外，还包括所有细菌、真菌、植物、动物及人类体内的化学反应。多亏了这些化学反应的存在，人类的身体才能够从糖和其他食物中吸收能量，修复不小心摔破的膝盖，补充身体里每天损耗的数百万个红细胞。
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没有哪种生物可以同时具有所有的5 000多种生化反应，每一种生物只能利用其中的一些，一种生物所具有的所有生化反应就构成了该生物的新陈代谢。多亏了20世纪生物化学领域的新发现和21世纪早期的技术革命，我们才能通过对众多物种的研究，从而了解这些反应。目前，科学家已经把超过2 000种生物的代谢信息储存在巨大的在线数据库中，如京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）以及BioCyc数据库。任何接入互联网的计算机都能方便快速地访问这些数据库。
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图3-1代表了一种我们如何组织这些信息的方式。左侧列出了5 000种不同的生化反应，每个生化反应都以化学方程式的形式表示。为了避免冗杂，我只写出了其中的一个方程式：蔗糖的分解反应。其余的反应物都以简单的字母替代。我们考虑某种特定的生物，比如大肠杆菌或人类，如果这种生物体内具有该反应，我们就在对应的方程式右侧标记一个“1”，代表它具有相应的基因，负责编码催化该反应所需的酶。否则，我们就标记一个“0”。于是便得到了一长串连续的“1”和“0”，正如图中所示的那样，我们可以用这串由“1”和“0”构成的数列代表任何一种生物的新陈代谢模式。
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图3-1 代谢基因型示意图
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像大肠杆菌这样的细菌可以合成所有20种构成蛋白质的氨基酸，而像人类这样的代谢“差生”则只能合成其中的12种。我们缺乏合成其余8种氨基酸的酶和化学反应。以图3-1中的简化法描述新陈代谢可以很形象地解释物种间的区别：由于我们缺乏相应的生化反应，对某些生化反应而言，我们的标记就是“0”，而大肠杆菌的标记是“1”。
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这种数列相当于一种简化的生物代谢基因型，是所有代谢反应的总和，也就是新陈代谢，所以代谢基因型包含了一种生物基因组中与代谢有关的所有基因。你可以把它看作是一种用二进制书写的文本，既没有标点，也没有空格，譬如“1001…0110…0010”。文本的第一个字符代表蔗糖分解反应，这里它的编号是“1”，而第二个反应可能代表合成某种必需氨基酸的反应，在这里的编号为“0”，代表这种生物不具有这种反应，而另一种生物则可能具有，也就是说其基因型编号是“1”，以此类推。
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上述文本只是宇宙图书馆里的其中一个例子，事实上，庞大的图书馆内包含了所有可能的代谢基因型。