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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256298]
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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ 第六章传递生命的信息
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DNA、RNA、蛋白质，温故而知新
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生命是由物质构成的，特别是那些有机大分子，它们以种种方式组织起来，形成了已知宇宙中最复杂的系统。对此，我们会自然而然地问出一个问题：这些分子是怎么知道自己应该位于何处的？
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最直接的回答就是“遗传”，是那些世代相传的遗传物质规定了生命体内一切物质的存在方式。但是，我们又不禁要追问：在生命诞生之初，那些遗传物质又是怎样产生的呢？
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在这一章里，我们将会温习分子生物学的中心法则，作为生命科学100年来最重大的发现，它不仅能够解答你的无数问题，也将引出一个关键的问题，成为整本书的另一个关键线索。
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我们在第一章就说过，如果要评出整个20世纪人类在知识上取得的最彪炳千古的重要成就，那么除了爱因斯坦创立相对论、物理群英共筑量子力学之外，就是1953年罗莎琳德·富兰克林（Rosalind Elsie Franklin）、弗朗西斯·克里克（Francis Harry Compton Crick）和詹姆斯·沃森（James Dewey Watson）等人发现DNA双螺旋结构了。
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相对论和量子力学是整个现代物理，乃至现代科学的大厦根基。从最微小的基本粒子、原子和分子，到最宏大的恒星、星系和宇宙大尺度结构，从化工业的材料研发，到计算机的芯片设计，无不追溯到这两大理论。哪怕区区日常生活，比如用手机导航前往聚会的餐厅，全球定位系统都要把量子论和相对论一起用上，才能校准时间和距离[1]——在物理学未来的征途中，我们最伟大的目标就是把相对论和量子力学统一起来，铸成一个从根源上解释宇宙中一切变化的“万有理论”。
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图2—35 1962年的诺贝尔生理学或医学奖颁发给弗朗西斯·克里克（左）、詹姆斯·沃森（中）、莫里斯·威尔金斯（右），因他们“发现核酸的分子结构及其对生物中信息传递的重要性”。但实际上，第一个发现双螺旋结构的，是英国物理化学家和晶体学家罗莎琳德·富兰克林。因为是女性，她遭遇了许多严重的学术歧视，比如威尔金斯未经她的同意就把她的关键研究成果泄露给克里克和沃森，导致克里克和沃森后来居上，率先发表了论文。而到诺贝尔奖颁发时，富兰克林却已经死于癌症，因此失去了青史留名的机会。
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而DNA的双螺旋中存储着一个生命的全部信息[2]，从这一发现开始，整个生物学的面貌焕然一新。特别是20世纪后半叶兴起的遗传学和分子生物学，它们沟通了最微观的分子和最宏观的进化，沟通了人类关于生命的一切知识，当然也包括对自己的认识，从此形成了完整的闭环。2006年，人类基因组计划正式完成，10年之后，基因工程已经成为农业、制药和医疗创新的利器。在可以预见的未来，创造自然界本不存在的生命，已经是个诱人的挑战了。
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那么，生命的信息是什么，它和DNA的双螺旋是什么关系，又是怎样决定了生命的特征呢？沿着这个重大的问题努力回溯，我们将会遇到又一条具体的线索，以及一个恼人的难题。
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·生命的信息·
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概括地说，生命的信息，就是组成生命的一切物质要以怎样的状态处于怎样的位置上。这听起来很抽象，但举个例子就很直观了。
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图2—36这张照片上有两个物种。背景中很大块头的鱼，是皇后神仙鱼，一个优雅曼妙的刺盖鱼属物种，前景中的小鱼正是这种鱼的幼体。另外还有一只红白相间的虾，那是一种藻虾科的清洁虾。
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那么从宏观上看，“物质要以怎样的状态处于怎样的位置上”，指的就是从前到后、从上到下，哪里是头，哪里是胸，哪里是背，哪里是腹，哪里是尾；眼睛有几只，长在哪里，单眼还是复眼；附肢有几对，长在哪里，是鱼鳍还是节肢……凡此种种，一切器官和组织的形态和位置。
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当然，我们也知道“形态和位置”在微观上的由来：个体的所有细胞都源自受精卵的分裂和分化，受精卵先会分裂成一团胚胎干细胞，而不同位置的胚胎干细胞将会继续分化成不同的形态，还会向不同的位置迁移。在序幕的第一篇“延伸阅读”里，我们认真讲述过动物眼睛的胚胎发育过程，那就是一个生动的例子了。
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图2—36 拍摄于印度尼西亚海域中的皇后神仙鱼（Pomacanthus imperator）和清洁虾（Lysmata amboinensis）。（图片来源：zaferkizilkaya）
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再比如，你看这鱼和虾的身上都有漂亮的图案，那是因为不同位置的皮肤细胞制造了不同的显色物质。黑色素细胞能够制造黑色素，显黑色；黄色素细胞能够积累蝶酸，显示亮黄色；红色素细胞能够积累类胡萝卜素，显出红橙色；鱼的虹彩细胞还能利用嘌呤晶体干涉可见光，产生鲜艳的蓝色。这些细胞在不同位置上的不同状态，就决定了生物的图案。
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可是，这些宏观和微观上的信息是如何联系起来的呢？比如，把一个个细胞换成一个个演员，他们要在大型集体舞中协调动作，想必得预先彩排无数次，直到每个演员都牢牢记住了自己的动作和位置。演出当天，现场还要有导演和调度，打手势，吹口哨，甚至用无线电对讲机及时协调现场情况。
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然而生物体内的细胞多到可以以亿计，整个发育过程比起集体舞复杂了岂止千百万倍？那胚胎中的一团干细胞，怎么知道自己要分化成头还是尾，眼睛还是腿？皮肤中的一个色素细胞，怎么知道自己是要制造黑色素还是积累蝶酸，堆积嘌呤晶体还是小空泡呢？这些微观世界里的细胞非但没有彩排过，而且连眼睛、耳朵都没有，怎么知道自己的宏观位置，又怎么据此决定自己的状态呢？
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答案是，细胞当然不知道自己的宏观位置——但是，它们知道了周围有什么物质，就知道该怎么做。
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生命是物质的生命。任何一个细胞的表面上都携带着数不清的各种物质，还会向周围释放数不清的各种物质，而对于不同的细胞，携带和释放的物质也不相同。于是，在生命体内，不同位置上的物质，就会有各不相同的种类和浓度。
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