已知最小的獨立生存的生物體是PPLOC類胸膜肺炎生物和類似的小生物，它們大約是由5000萬個原子組成的。因為這種生物必須在較大的程度上依賴自己，所以它們比類病毒和病毒更複雜。但是現在地球的環境條件對簡單的生物體並不那麼十分有利，因為你非得自食其力不可，非得防範敵手不可。然而，在我們行星的早期歷史里，當大量的有機分子在充滿氫的大氣層里由陽光孕育的時候，很簡單的非寄生生物都有競爭的機會。最初的生物體可能就象獨立生存的類病毒那樣，只有幾百個核苷酸分子串起來那麼長。到本世紀末的時候，我們就可以用實驗的方法重新開始創造這種生物。關於生命的起源，我們還有許多東西要了解，其中包括遺傳密碼的起源。但是這種實驗我們才不過做了30年左右，而大自然卻已經先行了40億年。總的來說，我們的成績還是不錯的。

③譯註：但是地球上不同的生物體在不同部位使用的遺傳密碼不盡相同。至少有幾個例子可以證明，將DNA信息翻譯成蛋白質信息的時候，線粒體內使用的電碼本與同一細胞的細胞核里的基因使用的電碼本是不一樣的。這表明，線粒體和細胞核遺傳碼的分離經歷了一個長期的進化過程，而且與下述見解是一致的，即線粒體曾經是一種自由生存的生物體，它們是在數十億年前的共生過程中併入細胞的。它們共生的成熟關係的發展和日趨完善偶然地回答了這樣的問題，即在寒武紀爆炸的時候，在細胞的形成和多細胞生物體的劇增之間發生了什麼樣的進化。

到10億年前，由於協作的結果，植物已經深刻地改變了地球的環境。綠色植物會製造分子氧。因為當時的海洋充滿了簡單的綠色植物，所以氧正在變成地球大氣層的主要成分，結果以不可逆轉之勢改變了原來氫的成分很大的大氣層的性質，從而結束了生物是由非生物過程產生的地球歷史時代。然而，輕而易舉地使有機分子瓦解，雖然我們喜歡它，但從根本上說，氧對沒有保護的有機物卻是一種毒藥。在生命的歷史上，大氣層的氧化造成了極大的危機，大量的生物體因為適應不了氧而滅亡，少數原始生物，例如肉毒桿菌和破傷風桿菌，即使現在也只能生活在無氧的環境條件下。地球大氣層里的氮的化學性質很不活潑，因此氮比氧溫和得多，但是氮也使生物付出了巨大的代價。總之，地球大氣層的百分之九十九源自生物，我們的天空是用生命換來的。

為了說明生命在這樣極其不同的行星上並不是不可能的，我和我在康奈爾的同事E.E.薩爾彼得做了一些計算。當然，我們不可能準確地了解生命在這種地方會是什麼樣子，但是我們要弄清楚在生物和化學法則的範疇內這種星球是否可能有生物。

性大約是20億年前產生的。在那之前，新的生物體只能從隨機突變——逐字逐句對遺傳指令變化的選擇——的積累過程中產生。進化一定是一個極其緩慢的過程，隨著性的產生，兩個生物體就能夠整段、整頁和整本地交換它們的DNA遺傳密碼，繁殖出可供篩選的新品種。生物體有選擇地進行性的活動，那些對性的活動不感興趣的物體就迅速地絕滅。不僅20億年前微生物的情況是如此，我們人類現在對DNA遺傳密碼的交換也有顯著的興趣。

上述這個過程稱為「人工選擇」過程。就平家武士蟹而言，這個過程基本上是漁民們不自覺的選擇過程。當然，這個過程跟蟹的意願毫無關係。但是，人類幾千年來對動植物的存亡一直在進行著精心的抉擇。從嬰孩期開始，我們就被熟悉的農場、家畜、水果、樹木和蔬菜所包圍。這些動植物從何而來？它們是曾經獨立生存在野外，後來才被誘引到農場里過比較安逸的生活的嗎？不，事實正好相反，它們大多數是我們造就的。

馬勒打開頭頂上的燈，親切地笑著。原來，這種現象人們早就發觀了。有一種蛾，它們已經適應果蠅遺傳學實驗室的生活環境。它們既不象果蠅，跟果蠅也毫不相干，它們要的是果蠅的糖蜜。就在實驗室技術員打開瓶塞和蓋上瓶塞的那一瞬間——比如給廣口瓶添加果蠅的時候，母蛾便來個俯衝轟炸，將卵產在香甜的糖蜜里。當時我並沒有發現什麼大突變，我只偶然發現了自然中的另一種有趣的適應性的變化——它本身就是小突變和自然選擇的產物。

在無數其他環繞別的恆星的衛星上也有生命嗎？地球以外的生命——如果存在的話——跟地球上的生命一樣也是以有機分子為核心嗎？其他星球上的生物跟地球上的生物長得基本相象嗎？或者說他們極端不同——不同環境下有不同適應性變化？還有什麼其他的可能性？研究地球上生命的性質與探索其他地方的生命是同一問題的兩個方面，即探索我是誰。

馴化所引起的遺傳變化是非常迅速的。野兔一直到中世紀初才開始馴化（是法國修道士飼養的，因為他們把新生的小兔子當作魚。所以在教會日曆的某些天，兔肉不屬於禁食的肉類），咖啡馴化於十五世紀，甜菜馴化於十九世紀，水貂現在仍處於馴化前期。在不到一萬年的時間里，馴化的結果使綿羊的產毛量從l千克增加到10~20千克，使哺乳期奶牛的產奶量從幾百毫升增加到100萬毫升。如果人工選擇在這麼短的時期內能夠引起這麼大的變化，自然選擇在幾十億年裡能夠引起什麼樣的變化呢？絢麗多彩的生物界就是答案。進化是事實，而不是理論。

寒武紀爆炸之前，物種的演化似乎相當緩慢，這大概一方面是因為我們越深入審查過去，我們的資料就越不足。在我們行星的早期歷史里，很少生物體有硬的部位，而軟體生物則很少有化石殘餘。另一方面是因為寒武紀爆炸之前出現新生物體的節奏確實非常緩慢，細胞結構和細胞生化的艱苦進化過程並沒有立即反映在我們從化石所看到的外部形態上。寒武紀爆炸之後，新的適應過程以相對驚人的速度接二連三地發生。在急速演化之中，最初的魚類和脊椎動物便應運而生；過去只生長在海里的植物開始移居到陸地上，初始昆蟲產生了，它們的後代成了動物在陸地上移居的先鋒；有翼的昆蟲跟兩棲動物（有點象肺魚，能夠同時生活在水裡和陸地上）同時產生；初始的hｔtｐｓ://ｒｅad.99ｃｓｗ•cｏm樹和爬行動物出現了；恐龍產生了；哺乳動物出現了，接著又出現了初始的鳥類；初始的花也出現了；恐龍絕滅，初始的鯨目動物（海豚和鯨的祖先）產生了，靈長目（猴、類人猿和人類的祖先）也同時出現了。不到1000萬年前，跟人類相當接近的動物產生了，它們的腦體積也驚人地增大。然後，只在幾百萬年之前，最初的真人出現了。

T.H.赫胥黎在十九世紀是進化論最有影響的捍衛者和宣傳者，他寫道：「達爾文和華萊土的著作是一道閃光，它給在黑夜裡迷失方向的人展現了一條道路。不管這條道路是否把他直接帶到家裡，但是肯定把他引上了正路。當我剛剛理解《物種起源》的精義的時候，我曾經這樣想：我們怎麼沒想到這一點呢？多蠢啊！我猜想哥倫布的朋友也會是這麼說的……變異性、生存鬥爭、環境適應性等是眾所周知的事實。但是在達爾文和華萊士驅走黑暗之前，我們誰也沒想到它們就是通往解決物種核心問題的道路。」

只要用早期地球存在的最豐富的氣體和幾乎所有能夠解開化學鍵的能源，我們就能夠製造生命的基本領制構件。但是在我們的器皿里出現的只是生命的樂譜，還不是生命的音樂。分子預製構件必須正確地排列在一起。生命絕不僅僅是組成蛋白質的氨基酸和組成核酸的核苷酸。但是即使在將這些預製構件排列成長鍵分子方面，我們的實驗工作已經取得了重大的進展。氨基酸已經在原始地球的條件下被組合成類似蛋白質的分子，共中有些分子象酶一樣微弱地控制著有用的化學反應。核苷酸已經被組合成幾十個單位長的核酸鏈。在適當的條件下，短核酸在試管里能夠與跟它們相同的複製品結合征一起。

我懷著沉重的心情敲了他的門。「進來！」裏面傳來了低沉的聲音。我進去的時候發現房間的光線都遮住了，只有一盞小燈照著那架他正在使用的顯微鏡鏡台。就是在這樣黑暗之中，我結結巴巴地解釋說：「我發現了一種怪異的蠅，可以肯定它是由糖蜜里的蛹形成的。」我並沒有想驚動馬勒，但是他卻問道：「是不是更象鱗翅目而不象雙翅目？」他的臉漸漸地亮起來，我不知所措，他就追問道：「是不是有大翅膀？是不是有羽狀觸角？」我莫明其妙地點頭，說有。

浮子可能會象衝壓式噴氣發動機或火箭那樣，用迸發的氣流將自己推到行星天氣以外。我們設想它們懶散地群集在一起，大得一眼望不到邊。在它們的表皮上有花紋，這是一種適應性偽裝，同時也說明它們遇到了問題。因為在這樣的環境里至少還有一個小的生態環境：狩獵。狩獵者行動迅速，動作靈敏。它們吞食浮子，一方面是為了補充自身的有機分子，一方面是為了儲存純氫。最初的浮子可能是由空墜子演變來的，而最初的狩獵者則可能是由浮子進化來的。狩獵者的數量不可能很多，因為如果它們把浮子都消滅掉的話，它們自己也要毀滅。

但是即使另一個星球上的生命跟我們這裏的生命都有相同的分子化學現象，我們也沒有理由認為那裡的生物就一定跟我們所熟悉的生物相類似。試想一下，地球上的生物是多麼的繁雜，它們都生活在同一個星球上，都有相同的分子生理。在另一個星球上，動植物很可能跟我們在這裏所了解的任何生物體完全不問，那裡可能會聚進化（掃校者注：疑為convergence，即趨同進化），因為對某種環境問題可能只有一種最佳解決辦法，例如兩隻眼睛是為了使雙目視覺能夠適應光頻。但是總的來說，進化過程的隨機性可能會使地球外的生物跟我們所知道的任何生物都大不相同。

在這樣的條件下，生存的方法之一是在你受煎熬之前就進行繁殖，並指望空氣的對流能夠把你的一部分後代帶到大氣層高處較涼爽的地方。這種生物體可能極小，我們把它們叫做墜子。但是你也可以是浮子——抽掉氦和重氣體而只留下最輕的氣體氫氣——的大氫氣球，或者是熱氣球，通過保暖和利用食物等方法維持漂浮狀態。就象我們所熟悉的地球上的氣球一樣，浮子越往下拖，它回彈到高層大氣較涼爽的安全地帶的浮力就越大。浮子可能會把預製的有機分子吃掉，或者象地球上的植物那樣，通過陽光和空氣將預製的有機分子化為己用。達到一定高度的時候，浮子越大，它的功效也越越大。我和薩爾彼得設想浮子有幾公里寬，比最大的鯨魚還大。

但是，既然人類能夠造就動植物的新品種，難道自然就不能夠嗎？這個相應的過程稱為「自然選擇」過程。從人類生存在地球上短暫時期內對野生動植物的改造以及化石所提供的證據。我們非常清楚地看到，生物在億萬年裡已經發生了根本的變化，化石毫不含糊地向我們表明，過去曾經大量存在的生物現在已經滅絕（原注：雖然西方傳統的宗教輿論與這種觀點大相徑庭。例如，1770年，約翰·韋斯利認為：「死亡絕對不能夠毀滅(哪怕是)最微小的物種。」）在地球歷史上，已經滅絕的物種遠比至今仍然存在的物種要多得多，它們是進化的終端試驗品。

40億年前，地球是一個分子的樂園，當時還沒有捕食者。有些分子進行低效繁殖，它們競爭預製構件，粗略地複製自己。隨著繁殖、突變和對最低九_九_藏_書效品系的選擇性淘汰，進化不停地進行著，即便是在分子的位級也在不停地進行著。久而久之，分子的繁殖效能改善了，具有特別功能的分子終於結合在一起，形成一種分子集體——初始細胞。現今的植物細胞里含有微型的分子工廠，稱為葉綠體，負責光合作用，將陽光、水和二氧化碳轉化成碳水化合物和氧。血液里的細胞含有另一種不同的分子工廠，稱為線粒體，其作用是使食物跟氧結合在一起，從而使食物釋放出有用的能量。這些工廠現在仍然存在於動植物的細胞內，但是它們本身可能曾經是獨立生存的細胞。

我說不清楚地外生物會是什麼樣子，我的知識是非常有限的，我只知道一種生物，即地球上的生物。有些人，例如科幻小說家和藝術家，已經對其他星球上的生物進行了猜測，我對那些地外生物的幻想表示懷疑，因為它們似乎過多地以我們已知的生物體為幻想的依據。任何特定的生物體都是經過一個個意外的步驟長期演變而成的，我想其他任何地方的生物都不會象爬行動物、昆蟲或人類那個樣子，即使象綠皮、尖耳和觸角這樣的小化妝也不會一樣。但是假如你強迫我的話，我也可以想象出一種頗不相同的東西。

在恆星之間茫茫的黑夜裡，存在著氣體雲、塵埃和有機質。通過射電望遠鏡，我們發現那裡有數十種不同的有機分子，這些分子的大量存在，表明生物無所不在。生命的起源和進化很可能是宇宙的必然規律，只是時間遲早不同而已。在銀河系的幾十億個行星當中，有些行星可能永遠也不會產生生命，有些行星可能有生命的興亡，或者只是停留在生命的最簡單形式而已，但是在一小部分的星球上可能有比我們人類更高級的智慧和文明。

寒武紀爆炸之後不久，海洋里充滿了許多不同形態的生物。到5億年以前，已經有大量成群結夥的三葉蟲，它們是體態漂亮的動物，有點象大昆蟲，有些在海底成群獵食，它們的眼睛里有晶體，可以探測偏振光。但是現在三葉蟲已經不復存在了，它們已經于億年前消失了。地球一度有過的動植物，如今已無活著的跡象。當然，現在地球上的各種生物過去沒有存在過。物種就是這樣來去匆匆，一閃而過。

讓我告訴你們一個關於地球生命樂章中的一個小樂曲的故事吧。1185年，日本天皇是一個名叫安德的7歲男孩，他是平家武土集團的名義領袖。當時該集團跟另一個武士集團——源氏武士集團——正在進行著一場長期的血腥戰爭。他們都宣稱自己是天皇的正統繼承人。1185年4月20日，在日本內海壇野里爆發了決定性的海上遭遇戰，天皇也在船上。平家一方因寡不敵眾，潰不成軍，傷亡慘重。倖存者一大批一大批地涌到海里淹死。天皇的祖母丹井皇太妃決意不讓敵方將她和安德俘獲。後來的情況在《平家物語》①一書里有記載：

有一天，我正在用一個低倍雙筒顯微鏡觀察一批剛到的用醚輕度麻醉的果蠅成蟲，並忙著用駝毛刷將不同的品種分開。使我感到驚愕的是，我偶然發現了一個非常不同的東西，這不是一般的小變異，例如白眼睛變成紅眼睛，或者沒有頸毛變成有頸毛。這是一種機能健全的新品種，翅膀顯著得多，羽狀觸角也長。馬勒說過，在一代里絕不可能有重大的進化，可是這個範例卻發生在自己的實驗室里，因此我斷定，這是命運的安排。要向他解釋這種現象，我感到有點為難。

化石所提供的證據可能與「偉大的設計師」的觀點相吻合；也許這個設計師對某些物種不滿意的時候就把它們毀掉，然後再試驗新的花樣。但是這種觀點有點令人茫然。每一種動植物都是精心製造的，一個萬能的設計師難道不能從一開始就隨心所欲地製作嗎？化石所提供的證據說明了一個嘗試與謬誤的過程——對預見未來無能為力，這種特徵與萬能的偉大設計師是格格不入的（雖然與性格比較溫和和內向的設計師並不是格格不入的）。

人類的DNA是由10億個核苷酸分子串起來的一個梯子，大多數核苷酸的組合形式是沒有意義的，它們會使蛋白質合成為無用的東西。只有極少數核酸分子對象人類這樣複雜的生物才有用途。即便如此，核酸對生物有用的組合方式還是多得令人目瞪口呆——很可能比宇宙間的電子和質子的總數還要多得多。因此，人類可能出現的個體要比迄今出現過的數量大得多，這說明人類種的潛力是極大的。核酸一定還有許多組合方式可以改善人類。幸好我們還不知道怎樣用其他的方法排列核苷酸來製造其他的人類。將來我們完全有可能以任何理想的方式排列核苷酸，創造出具有稱心如意特徵的人。這是一個既嚴肅又令人興奮的設想。

到30億年前，若干單細胞植物已經組合在一起，也許是因為在細胞一分為二之後，突變阻止了它們的分離，初始的多細胞生物體產生了。人體內的每個細胞都是一種公社，由曾經獨立生活的社員為了共同的利益而結合在一起，因此人是由100萬億個細胞組成的，我們每個人都是一個群體。

平家的艦隊全軍覆沒，只有43個婦女活下來，迫於生活，這些宮廷侍女只好向戰場附近的漁民兜賣鮮花成提供其他的服務。平家武士集團幾乎從歷史上消聲匿跡，但是那些前宮廷侍女和漁民們所生的後代糾集在一起，定下了紀念該戰役的節日。他們每年4月24日都舉行紀念活動，至今依然如此。平家的漁民後裔披麻戴孝，到埋葬天皇的赤萬聖陵去觀看記述壇野里戰役之後的歷史事件的演出。幾個世紀以來，人們覺得他們似乎清楚地看到罪惡的武士階級的軍隊妄圖舀干海水，清洗他們的血債、失敗和恥辱。

假如我們通過一個小孔闖入細胞核的話，我們會發現類似意大利麵條廠里的爆炸現象——令人眼花繞亂的麵糰和麵條，它們就是兩種不同的核酸：DNA和RNA(它們將DNA發出的指令傳遞給其他的細胞）。這些核酸是40億年進化的最佳產品，它們儲存著如何指使細胞、樹木和人類進行工作的全部信息。如果用一般的語言寫出來的話，人類DNA的信息量足足可以寫成100卷的巨著。此外，除了極少數例外，DNA分子還懂得如何複製自己。它們的學識不可謂不淵博。

這樣的實驗並不是地球上所獨有的，最初的氣體以及能九*九*藏*書源在整個宇宙都有。星際空間的有機物和在隕石上發現的氨基酸，可能是由像我們實驗器皿里的那類化學反應所引起的，一些類似的化學現象在銀河系的10億個其他星球上一定發生過。生命的分子充滿了整個宇宙。

人類是在森林里成長起來的，我們與森林有著天然的聯繫。樹木蔥籠向上，蔚為壯觀！它們的葉子需要捕獲陽光來進行光合作用，因而它們用陰影遮蔽近鄰，相互競爭。如果仔細觀察的話，你經常會見到兩棵樹無可奈何地推推搡搡。樹木是壯美的機器，它們以陽光為動力，以大地的水分和空中的二氧化碳為食糧，同時也向我們提供了食糧。植物用自身製造的碳水化合物作為能源來從事各種活動，我們動物——從根本上說是植物的寄生蟲——則靠盜取碳水化合物來從事各種活動。因為我們大量地呼吸空氣，我們的血液里含有氧，當我們食用植物的時候，我們就將碳水化合物跟氧結合起來，從中提取人類機器運轉所需要的能量。在上述這個過程中，我們呼出二氧化碳，然後這些二氧化碳又被植物回收，用來創造更多的碳水化合物。兩者之間協作得多好啊！動植物交互吸入對方的發散物——一種全球性的口對口相互急救法。整個微妙的循環過程是以1.5億公裡外的一顆恆星為動力的。

有時候，有的人會說，真湊巧，地球這個地方完全適宜於生物的生長——氣候溫和，流水清澈，空氣新鮮，等等。但這種看法起碼是混淆了因果關係．我們居住在地球上的人對地球的環境非常適應，這是因為我們是在這裏成長的，那些不適應的早期生物形態被淘汰了。我們是適應性強的生物體的後代。無疑，在環境完全不同的星球上生長起來的生物體也會自鳴得意。

②譯註：在瑪雅的《聖經》里，各種生物形態的產生被說成是神著意創造人類時失敗的嘗試。由於早期的試驗差，結果創造了那些低級動物；由於創造人類之前的那一次試驗失之毫釐，結果創造了猴子。在中國的神話里，人類是由盤古神身上的虱子產生的。18世紀，德·布豐認為：地球的年齡比《聖經》上所說的要大得多，生物的形態幾千年來緩慢地變化著，但是類人猿卻是人類不幸的後代。雖然這種看法與達爾文和華萊士的進化論不完全符合，但它們都是進化論的前身——迪莫克里特斯、恩佩多科斯和其它古代愛奧尼亞科學家的觀點也是如此（見第七章）。

進化的奧秘在於死亡和時間——大量對環境不適應的生物體的死亡，以及碰巧有適應性的小突變進行長期演化所需要的時間。抵制達爾文和華萊士進化論的一部分原因是因為我們難以想象千萬年的時間是怎麼過去的，更不用說想象億萬年時間是怎麼過去的。對那些只生存百萬分之一年的生物來說，7000萬年簡直不可思議。我們就像蝴蝶一樣，振翅一天便以為那就是一生。

除了精確地複製自己（即遺傳）之外，DNA還通過稱作「信使RNA」的另一種核酸指揮細胞的活動（即新陳代謝）。RNA會跑到核外，每個RNA在適當的時間和適當的地點控制著一個酶的構造。酶細胞形成之後就開始發號施令。每個酶掌管著細胞生化過程的某一特定環節。

與其說生物學象物理學，不如說生物學象歷史學。你要了解現在，你就得了解過去，並且要極其詳細地了解它。正如至今還沒有歷史學的先驗論一樣，至今也還沒有生物學的先驗論，理由是相同的：兩個學科對我們來說仍然太複雜。但是我們可以通過了解其他的東西來增進對自身的了解。對地球外某種生物的研究，不管如何粗淺，都會推動生物學的進步。生物學家將會首次弄清楚什麼樣的其他生物可能存在。當我們說探索其他地方的生物很重要時，我們並沒有說很容易找到，我們只是說值得一找。

無論是平家蟹、狗、奶牛還是玉米，人工選擇的實質在於動植物的許多生理和行為特徵被忠實地遺傳下來。由於種種理由，人類促進了某些品種的繁殖，阻止了另一些品種的繁殖。被選中的品種競先繁殖，終於繁盛起來；未被選中的品種日益稀少，甚至滅絕。

達爾文在《物種起源》這本書里的原話是：

在我的一生中，我一直疑惑別的地方是否也可能有生命的存在。它的形式如何？是怎樣造成的？我們行星上的一切生物都是由有機分子——碳原子起核心作用的複雜的微型結構——組成的。生命誕生之前，地球曾經是一個荒蕪的不毛之地。現在，我們的星球是生機勃勃的。為什麼會變成這樣呢？在沒有生命的情況下，以碳為核心的有機分子是怎樣形成的？最初的生物是如何產生的？生物是如何進化到能繁殖象我們這樣能夠探索自身奧秘的複雜的高級動物的？

在生命起源之後40億年的大部分時間里，主要的生物體是微小的深綠色的海藻，它們布滿了整個海洋。 接著，大約6億年之前，海藻的壟斷地位被打破了，新的生物急劇增加。這個事件稱為「寒武紀爆炸」。地球產生之後幾乎立即產生了生命，這說明生命在類似地球的行星上可能是一個不可避免的化學過程。但是，在30億年的時間里，生命並沒有從深綠色的海藻進化多少，這說明有特殊器官的大生物是很難形成的，甚至比生命的起源還難。也許現在許多其他的行星存在有大量的微生物，但是沒有大的動物和植物。

這個傳奇故事提出了一個有趣的問題。為什麼武士的臉會被雕刻在蟹殼上呢？答案似乎是，這種臉型是人造成的，蟹殼上的模樣是遺傳下來的。跟人一樣，蟹也有許多不同的血統，假定這種蟹的祖先當中碰巧有一隻蟹的模樣跟人的面孔相象，哪怕只是稍微相象，即使在壇野里戰役之前，漁民們也不會把它吃掉。當他們把它丟回海里的時候，他們就有了一個進化過程：如果你是一隻蟹，你的殼是普普通通的，人類就會把你吃掉，你這一血統的後代就會減少，如果你的殼跟人類的面孔稍微相象，他們就會把你扔回海里，你的後代就會增多。蟹殼上的模樣是蟹的一大投資。隨著世代的推移——人蟹都一樣——那些模樣最象武士臉型的蟹就得天獨厚地生存下來。因此，最終的產物不是一般人的臉型，也不是日本人的臉型，而是武士的嚴峻面容，所有這一切都與蟹的需求無關。淘汰是外部作用的結果。你的外貌越象武士，你的生存機會就越大，最後就產生了許許多多的武士蟹。

地球上的一切生物都是密切相關的，我們有共同的有機化學機制和共同的進化遺傳特徵。因此，我們的生物學家的知識面就顯得十分狹窄。他們只研究一種生物學——生命樂章中單一的主題。在成千上萬光年裡難道只有這麼一個微弱的曲調嗎？或者還有一種宇https://ｒead.99ｃsｗ.coｍ宙賦格曲，一種多主題和多聲部，諧和音與不諧和音的共鳴樂曲——億萬種不同的聲音鳴奏出銀河系生命的旋律。

在康奈爾大學，我的實驗室里，除了研究其他項目以外，我們還研究生物前有機化學，譜寫了一段生命的樂章。我們將原始地球的氣體混合在一起，然後用電火花輻照。這些氣體包括：氫、水、氨、甲烷、硫化亞氫等，它們碰巧都存在於現代的木星上和整個宇宙里。電火花相當於閃電（在古代的地球和現代的木星上也有）。反應器皿起先是透明的，因為原始氣體是看不見的。但是電火花輻照10分鐘之後，我們看到一種奇特的棕色的東西順著器皿壁慢慢地往下淌，器皿逐漸地變得不透明了，蓋上了一層厚厚的煤油。假如我是用紫外線照射的話（模仿早期的太陽），其結果會大致相同。這種焦油是複雜有機分子（包括蛋白質的組成部分和核酸）的濃縮。生物竟然是非常容易製造的。

物理和化學容許這樣的生物形態存在，藝術則賦予它們一定的魅力，然而自然卻不以我們的臆測為轉移。但是，如果在銀河系裡有幾千億個住著生物的星球，恐怕也會有幾個住著我們根據物理和化學的法則想象出來的墜子、浮子和狩獵者的星球。

漁民們說，平家的武士一直到現在仍然在日本內海的海底里漫遊，體態如蟹。在這裏可以發現背部斑紋古怪的蟹（譯註：這種蟹學名為關公蟹，日本俗稱武士蟹），其模樣和形狀都跟武士的面孔驚人地相象，人們捉到這種蟹的時候就把它們放回到海里，以紀念壇野里發生的令人悲哀的事件。

跟星系和恆星王國一樣，活細胞是一個複雜而又完美的國家。巧妙的細胞機器是經過40億年的時間精心製成的，它是由食物碎屑演化而成的。今天血液里的白細胞就是昨天的奶油。細胞是如何完成這項工作的呢？原來，細胞內是一個錯綜複雜的迷宮，它有獨特的結構，它能夠轉化分子，儲存能量，還能夠為自我複製作準備工作。假如我們能夠進入一個細胞的話，我們所能見到的許多細胞微粒就是蛋白質分子，它們有些積極地活動著，有些則消極等待。最重要的蛋白質是酶，即控制細胞化學反應的分子。酶就象裝配線上的工人一樣，各有各的分子工作，例如第四道工序負責核苷酸鳥苷磷酶的構造，又比如第十一道工序負責分解糖分子並從中提取能量——這是用來支付其他分子工作的貨幣。但是酶並不是老闆，它們接受它者的指令——事實上，它們本身也是由它者構造的，它們按負責者的命令辦事。核酸是分子的老闆，它們位於細胞核這樣的紫禁城裡，深居簡出。

當時許多人對進化論和自然選擇這兩種觀點都十分反感（現在有些人仍然如此）。當我們的祖先看到地球上巧妙的生物和生物體的構造如何完美地行使其功能的時候，他們以為一定有一個偉大的設計師。即使最簡單的單細胞生物體，也是一部比最精緻的袖珍手錶還要複雜得多的機器，可是袖珍手錶卻不會自動組裝，也不是自己一步一步地從有擺的落地大座鐘演化來的。有手錶就說明有表匠。原子和分子似乎不可能自動地結合在一起，形成使地球到處都是生機勃勃的極其複雜和微妙的生物體。「每一個生物體都是特意設計出來的」、「物種不會轉化」等觀點與我們缺乏史料的祖先對生物的看法是完全一致的，「每一個生物體都是由一個偉大的設計師精心構造出來」的觀點使自然界條理化，使人類自命不凡——我們現在依然熱中於此。所謂的「設計師」，是對生物界的一種自然的、投人所好的解釋。但是，正如達爾文和華萊士所指出的那樣，還有另一種同樣投人所好而且是令人心悅誠服的解釋：自然選擇——它使生命的樂曲一代比—代更美妙。

DNA是一條複合螺旋線，由兩條線絞合在一起，象一個螺旋形的梯子。在這兩條線上的核苷酸的排列次序就是生命的語言。在繁殖的時候，這兩條線藉助一種特殊的松解蛋白質而分離，然後分別跟附近的另一條線的複製物（在細胞核沾滯流體里漂浮著的核苷酸預製構件所製造出來的複製物）相結合。松解程序一開始的時候，一種稱為DNA聚合酶的特異功能酶就出來協助確保複製工作不出差錯。如果出了差錯，酶就會迅速加以糾正，用正確的核苷酸取代錯誤的核苷酸：這些酶是一部功能奇異的分子機器。

五十年代初，我還是大學生的時候，我在H.J.馬勒的實驗室里做事，這是很幸運的。因為他是一個偉大的遺傳學家，他發現輻射能夠引起突變，同時也是他首先提請我注意平家蟹是人工選擇的一個例子。為了掌握實用遺傳學，我花了好幾個月的時間做果蠅（Drosophila melanogastes，意思是黑身嗜露者）的實驗。這是一種馴良的生物，有兩個翅膀，一雙大眼睛。我們把它們裝在粉紅色的奶瓶里，讓不同的品種進行雜交，然後觀察親本基因重新組合後會產生什麼樣的形態，觀察自然突變和人工突變會產生什麼樣的形態。雌蠅總是把卵下在技術員放在瓶里的糖蜜上，瓶子用塞子塞住，兩周之後受精卵變成幼蟲——蛹，最後蛹又形成果蠅成蟲。

上述這種實驗是五十年代早期斯坦利·米勒最先做的。他當時還是化學究哈羅德·尤里的研究生。尤里有力地論證了地球早期的大氣層里充滿了氫（就象宇宙中大多數的星球那樣）；後來氫慢慢地從地球上散發掉，但是沒有從巨大的木星上散發掉；生命在氫喪失之前就產生了。當尤里建議用火花輻照這些氣體的時候，有人間他想通過這個實驗製造什麼東西，他回答說：「Beilstien.」Beilstien是德國的一部28卷的巨著，裡頭羅列了化學家所知道的所有有機分子。

①譯註：平家物語，日本鎌倉時代初期著名戰記小說，相傳為13世紀初信濃前司行長所著，共12卷。后經多人增補修訂，現有異本多種。描寫1132～1213年平代和源代兩個封建宗族爭奪政權的鬥爭，最後源代勝利，並掌握政權。

一萬年前，奶牛、豬狗、大穗玉米等是不存在的。當我們馴化這些動植物——有些動植物的模樣跟現在完全不同——的時候，我們控制住了它們的繁殖。我們讓那些理想的品種優先繁殖。當我們需要用狗來牧羊的時候，我們就挑選那些機敏、馴服並且具有一定放牧天才的品種，因為我們可以利用狗的這種天才來看管成群獵食的動物。奶牛之所以有大|乳|房，是人類喜歡吃牛奶和乳酪的結果。我們現在吃的既可口又富有營養的玉米，是從它的瘦瘠的祖先開始，經過幾萬年的培育而成的。事實上，玉米已經變得沒有人的干預而不能繁殖了。

地球上所發生的一切可能跟許多星球上的生物進化多少有類似的地方，但是就蛋白質的組成和化學性質或腦神經系統這樣的細https://ｒead•９９ｃsw.cｏm節而言，地球上的生物史在整個銀河系裡可能是獨一無二的。地球是46億年之前由星際氣體和塵埃凝結而成的。根據化石所提供的證據，我們知道，沒多久——大概40億年之前，在原始地球的湖海里就產生了生命，最初的生物還沒有單細胞生物體——這已經是一種相當高級的生物形態——那麼複雜．最初的活動也簡單得多。當時，閃電和太陽輻射的紫外線正在分解原始大氣層中氫的成分很高的簡單分子，分解的碎片又自動結合成越來越複雜的分子。這種早期的化學物質溶解在海洋里，形成了一種逐漸複雜的有機液。最後，有一天，純粹是出於偶然，出現了一種能夠利用有機液里的其他分子作為預構件粗略地複製自己的分子（關於這個題目，我們以後會再講的）。

這就是脫氧核糖核酸（DNA）——地球生命的基本分子——的最早祖先，它的狀貌象螺旋狀梯子，我們可以在分子的四個不同部位找到它的梯級。這些梯級稱為核苷酸，它們構成了遺傳密碼的四個字母，扼要地發出生殖特定生物體的遺傳指令。地球上的每一種生物都有各自不同的遺傳指令，但是它們使用的書面語言基本上是一樣的。生物體之所以不同是因為它們的核酸指令不同，突變就是核苷酸的變化，它會遺傳給下一代，是一種真實遺傳。因為突變是核苷酸的隨機變化，所以大多數突變是有害的或致死的，它們的遺傳密碼會指令產生非官能酶。要通過突變改善一種生物體的功能，需要很長的時間，然而，正是因為這種不大可能發生的事情——百萬分之十厘米寬的核苷酸的有益的小突變，帶動了進化過程。

己知的有機分子有好幾百億種，但是大約只有50種被用來進行生命的基本活動。同樣的分子模式被穩健而又巧妙地反覆用來行使各種不同的職能。控制細胞化學性質的蛋白質和攜帶遺傳指令的核酸是地球生命的核心，我們發現所有動植物里的這些分子基本上是相同的。我和橡樹都是由相同的物質組成的，如果你再往回追溯的話。你會發現我們有一個共同的老祖宗。

進化是通過突變和選擇來實現的。在複製過程中，如果DNA聚合酶出差錯的話，就可能發生突變。但是DNA聚合酶極少發生差錯。輻射、太陽紫外線照射、宇宙射線或環境中的化學品等也會引起突變，所有這些東西部能夠使核苷酸發生變化，或者使核酸打結。如果突變率過高，我們就不可能有40億年來在極其緩慢的進化過程中遺傳下來的生物。如果突變率過低，適應未來環境變化的新品種就不可能出現。生物的進化要求突變與選擇之間保持某種程度的平衡，隨著平衡的實現，非凡的適應性也越產生了。

一個DNA核苷酸分子的變化會引起受該DNA遺傳密碼控制的蛋白質內一個氨基酸分子的變化，歐洲血統人的血液里的紅細胞呈球形，某些非洲血統人的血液里的紅細胞則呈鐮刀形或新月形。鐮刀形細胞攜帶的氧比較少，結果遺傳一種貧血症，但是它們又是抵禦瘧疾的主要因素。毫無疑問，貧血症總比死亡好。這種對血液功能的重大影響(在紅細胞的照片上一目了然)是典型人體細胞的DNA中，上百萬個核苷酸分子中有一個核苷酸分子發生變化的結果。我們現在仍然不知道大多數其他核酸的變化會引起什麼樣的後果。

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在一個木星那樣巨大的氣體星球上，大氣層里充滿了氫、氦、甲烷、水和氨，星球表面沒有可著陸的地方，而是一個密集的雲狀氣層，象我們實驗器皿里的生成物那樣的有機分子可能不斷地從空中降落到這個雲層里。但是這樣的行星對生命的形成存在著一種特殊的障礙：表層湍急，深處炎熱。生物體必須時刻小心，免被拖向受煎熬的深淵。

直到現在，還沒有人能將原始地球的氣體和水混合在一起並在實驗結束的時候讓什麼東西從試管里爬出來。最小的已知生物，類病毒，是由不到1萬個原子組成的。這些病毒能導致栽培植物的若干種不同疾病，而且很可能是最近剛從更複雜（而不是更簡單）有機體演化來的。確實很難想象還有更簡單的、不管從什麼意義上說部是活的生物體。類病毒是單純出核酸組成的，而病毒卻有一層蛋白質膜。類病毒只不過是單一的RNA鏈條，其幾何圖形不是一條直線，就是一個閉合圈。不管類病毒多小，它們總是生機勃勃的，因為它們是徹頭徹尼的寄生蟲。跟病毒一樣，它們只是接管一個功能完善的大細胞的分子機器，然後特這個製造細胞的工廠改造成製造類病毒的工廠。

迄今為止，我們僅僅聽到一個小星球上的生命之聲，但是我們終一起開始注意收聽宇宙樂曲中的其它聲音。

「自然選擇就是進化的機制。」這個偉大的發現是跟查爾斯·達爾文和艾爾弗雷德·華菜士的名字聯繫在一起的。一個多世紀之前，他們強調指出：自然是多產的、動植物產生的數量比它們可能生存的數量多得多，因此，自然環境選擇那些碰巧更適合於生存的品種。突變——遺傳特徵的突然變化——是遺傳的，它們為進化提供了原料。因為自然環境選擇那些能夠提高存活率的品種，結果引起了一系列生物形態的緩慢變化——新物種的起源②。

我們人類看上去跟樹木大不相同。無疑地，我們對世界的認識也跟樹木不一樣。但是在最深處，在生命的分子核心，樹木跟我們本質上是相同的。兩者都用核酸進行遺傳，兩者都用蛋白質為酶來控制細胞的生化過程，最重要的是，兩者都用完全相同的電碼本將核酸的信息翻譯成蛋白質的信息——實際上我們這個行星上的所有其他生物使用的也都是這個電碼本③。對這種分子統一性的一般解釋是：我們人類，例如樹木、人類、鮟鱇魚、粘液霉和草履蟲等，都是在我們行星歷史的早期源自一個共同的祖先。那麼，關鍵分子又是如何產生的呢？