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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？ [:1700256395]
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·上半章 管住那颗疯台球·
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现在，我正在检视人体腐烂的原因和过程，不得不日夜守在地窖和停尸房里。我专注的每一个细节，对人类那脆弱的神经来说都是最不能忍受的东西。我眼看着人体构造精密的组织如何分解、腐坏，眼看着原来充满生机的红润脸颊如何因死亡而逐渐腐败，眼看着蛆虫怎样侵入人类神奇的眼睛和大脑组织。
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我暂停下来，钻研那些生生死死的变化究竟昭示了怎样精微的因果关系。终于，黑暗之中突然有光明照彻了我，那光明如此耀眼夺目，却又如此简洁明了。当我在它展现的宏大图景前头晕目眩的时候，又感到如此惊异：众多的天才都在同一门科学中搜奇探赜，独留我来揭示这旷世的秘密。
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记住，我不是在痴人说梦。晴空朗日，也不比我说得更加真切。这或许来自某种奇迹，但这个发现的每个阶段都非常清晰，而且极具可能。焚膏继晷，殚精竭虑，我终于找到了繁衍和生命的根本原因，不，还有更惊人的，我还有能力给没有活力的物质注入生命。
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——玛丽·雪莱，《弗兰肯斯坦》，1831年版
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一切关于生和死的困惑，都直接或间接地来自“生命不等于生命物质”这个经验观点。那些没有生命的事物，无论是简单的石头还是复杂的机械，无论小到一个原子还是大到一个星系，都可以拆解成零件和原料。反过来，只要拥有恰当的零件和原料，就能完好地组装出这些事物，使之具备一切应有的功能和属性。比如一块手表，无论它多么精密，都能打开后盖拆成最小的零件再装回去。
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但生命完全不是这样。我们都知道动物是肉做的，却从来不能用尸体的碎片拼出一个活的动物，就连用有机物组装一个最简单的细胞也不能。尤其触动我们认知的是，一个生命死了，组成它的物质看起来都还好端端地留在那里，可它就是再也不能复活了，永远失去了生命的一切特征，很快就会腐败分解，最后涣散成一堆无机小分子，烟消云散。
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这个巨大的差异让我们相信，生命是某种物质材料之外的东西，它借由某种方式注入物质，就会使物质活过来，可以生长、运动、繁殖，而当它脱离物质而去，物质就将回归原本的状态，最终消亡、崩解、腐败。生与死之间存在着某种判然而不可逾越的界限，各种古老信仰里的创世神话每每少不了这样的情景。
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但这个“经验观点”必然只是一种错觉：这是一个没有任何超自然力量的世界，生命与非生命必须服从同一套运动规律，当然都可以拆成零件和原料再组装起来。
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说得更具体一点，所谓“腐败分解”，在微观上就是生物大分子解体成小分子：核酸断裂，蛋白质水解，脂质氧化，水解酶破坏周围的一切，自由基渗漏出来分解更多的分子……经过一场失了控的化学反应，那些细胞、组织、器官、系统，很快就荡然无存，变成了一团混沌。
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然而任何一种物质能够发生怎样的化学反应都取决于它的自身属性，与它处于尸体内还是处于活体内没有关系，所以在微观上，那些招致腐败分解的化学反应也同样可以发生在你的体内。
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但这样的反应从来不会在你的体内失控，从来不会使你腐败分解。你体内的大分子虽然不断分解成小分子，你体内的生命活动却能以更高的速度把那些小分子重新组装成各种各样的大分子，再把那些大分子全都安排在恰到好处的位置上，老老实实地组成各种细胞、组织、器官，催化正确的生化反应。
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是的，生命无时无刻不在组装自己，在过去的40亿年里，这种组装活动从未断绝，而且越组装越精密，越组装越复杂，从区区一群末祖细胞开始，一路组装出了天上的飞鸟，海中的巨鲸，地上的鸣虫，还有这本书的作者和读者。
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所谓“生命不等于生命物质”，仅仅是因为人类自身的工艺水平仍然粗糙低劣，才把生命活动那超级精密的自我组装能力看成了魔法。这就与从未见过现代文明的丛林原住民突然来到大都会看到汽车、霓虹灯、显示屏、计算机……而感觉自己进入了魔法世界，是完完全全的同一件事。
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那么，这恍如魔法的组装，生命是如何做到的呢？计算，但不是抽象的数学计算，而是现实世界中的计算。
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1.生命与计算
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我们通常会把“计算”看作一种高度抽象的思维活动，在这个星球上恐怕只有人类才有这个能力了。但是，我们又可以跳出数学的范畴，而给“计算”一个更普遍的定义：
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计算就是规则明确的变化。
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这个定义不仅仅适用于抽象的数学计算，也同样适用于具体的现实世界。比如一束可见光照射到平面镜上再反射，必然遵守明确的反射规律，那么“镜面反射”就是一种针对可见光的计算；一块铁进入硫酸铜溶液，必然生成铜单质和硫酸亚铁，那么“置换反应”就可以看作对铁单质和硫酸铜溶液的计算。把精度放得低一些，一个技艺娴熟、手法稳定的厨师能按照固定的流程把北京烤鸭片成大小均等的片，那么这种行为就可以看作针对烤鸭的计算；甚至一个上海市民把吃剩的骨头分门别类，猪骨头棒扔进干垃圾箱，鸡骨头渣扔进湿垃圾箱，也同样可以看作针对垃圾的计算。
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在现实世界里，计算无处不在。更根本地说，计算本来就是这个世界的运行方式，是我们把这些运行方式抽象出来，创立了数学这门学科，而不是相反，先是我们的头脑里凭空出现了数学知识，然后在现实中碰巧遇上了相似的东西，否则我们也不可能用各种现实材料研制出计算机了。[1]
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那么，说回生命。作为这个现实世界的一部分，生命活动当然也包含了很多计算过程，实际上比其他任何自然现象都包含了更多的计算过程。比如，正文的第六章连同那一章的第二篇“延伸阅读”介绍了DNA中的碱基序列要如何被精确地翻译成肽链中的氨基酸序列，肽链又如何根据自己的氨基酸序列在三维空间中折叠成具有生物活性的精确形态，有些蛋白质还得按照恰当的位置关系共同组装成各种复合物。如我们刚刚定义的，这些都是名副其实的计算。
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但对于整个生命来说，这还只是计算的开始，因为那些蛋白质才是绝大多数计算的真正实施者。一个细胞要维持正常的新陈代谢，就需要在每立方微米，也就是一立方厘米的万亿分之一，在这样微小的空间中浓缩几十万个蛋白质分子，这意味着一个真核细胞可以拥有数千万个蛋白质分子，分起类来可能多达一两万种。I
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图增—16 这个可爱的小东西是和尚蟹（Mictyrissp.），它们会在沙滩上组成群体，遵循某种特定的移动规则从沙子里寻找食物。于是在2012年，一些来自日本和英国的计算机科学家根据它们的运动模式设计了一种“螃蟹计算机”II，计算机的主体是个小迷宫，把小群的和尚蟹当作数据从不同的入口放进去，它们就会根据自己觅食模式走到不同的出口去，也就相当于完成了一次计算。原则上，只要设计合理，这些和尚蟹就能完成电子计算机所能完成的任何计算任务。奇妙的是，这种“螃蟹计算机”恰好就是我们将要介绍的“台球计算机”的一个实例。（来自Inge Blessas | Dreamstime.com）
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