探索生命起源：《生命是什么：40亿年生命史诗的开端》

在前一章中，我们强调了生命令人疑惑的特征，以及我们在用基本化学术语来解释这些特征时的无能为力。鉴于这些问题的重要性，我们不出所料地发现，尝试理解生命的重担数千年来一直压在人类的肩膀上。下面我们简单回顾一下这些年来影响了我们思想的核心概念。首先我们追溯到2000年前亚里士多德的观点，他的观点直接源自他对生命体广泛的观察研究，十分具有影响力——亚里士多德在精神和实践方面都是一位尽心尽力的生物学家。正是因为他对生命体细致的观察，他才能够用目的论的观点来看待自然，这一点也常被视为亚里士多德对科学思想做出的最重要的贡献。他的这一观点极具说服力，所以2000余年来一直在西方思想中占据着主导地位。

简单来说，亚里士多德发现了一个产生并维持生命的过程，这一过程暗示了生命的活动是目的导向的。比如，生殖和胚胎发育的每一个方面都展现了这种目的导向。既然目的与如此广泛的物质形式相关（虽然我们举的是生物世界的例子），我们可以做出一个合乎逻辑的推论，那便是所有物质形式，不管是生物还是非生物，其背后都与某种目的有关（这也是亚里士多德著名的结论）。没错，这就是亚里士多德目的论的本质，即自然的运行方式背后都隐藏着某种目的，这目的掌控着整个宇宙。由于亚里士多德提出的目的论可以在生物世界中找到丰富的例证，所以现在我们也就可以理解为什么目的论的观念2000年来都没有受到过什么挑战。

但是到了16世纪，新的情况出现了，当时正是思潮纷涌的开端，并且不久之后形成了一股磅礴的思想洪流，这思想洪流彻底改变了当时的思想界。这个如今被称为现代科学革命的时期，在当时剧烈地改变了人类对宇宙及其在宇宙中的位置的认识，这一时期的中心人物包括哥白尼、笛卡儿、伽利略、牛顿和培根。现代科学革命的主要成就是：长期以来宇宙的目的论观念被重新评价，至少在科学领域中，这种观念基本上被抛弃了。科学革命改变了人们2000年来根深蒂固的观念，并用一个体现了科学革命本质的观念替换了亚里士多德的目的论思想，这一崭新的观念就是：自然是客观的，自然规律背后并不存在某种目的。科学革命在哲学和科学领域的意义不容小视。实际上，雅克·莫诺认为这一观点是人类在地球上生活的15万～20万年中贡献的最重要的观念。这个观念将人类带入了一个全新的概念性现实，这个现实的终极意义和影响我们现在还没有完全发现。但是矛盾之处在于，这个革命性的观念及其对人类的宇宙观造成的相关变化在解决生命问题上遇到了重重困难。确实，这一科学认知的改变好像反而加深了生命的谜题，因为这个全新的科学观中存在着不容忽视的矛盾。在科学革命发生之前，人类的宇宙观具有某种统一性，因为目的论将生物和非生物的世界都囊括其中。但是，科学革命带来的直接结果就是我们现在需要解答这两个世界为什么存在，以及这两个世界之间存在什么关系的问题。这样看来，科学革命非但没有满足人类探索自身在宇宙中位置的冲动，反而好像还阻碍了人们对物质世界（其中包括了生物和非生物的世界）进一步的理解。

科学观念发展的下一步就是1859年查尔斯·达尔文标志性的著作《物种起源》的发表。不过我们却吃惊地发现，达尔文的进化论虽然为生物提供了一个了不起的统一理论，却进一步扩大了生物和非生物世界的鸿沟。就像我们之前提到的那样，17世纪的科学革命是逐渐发生的，因为亚里士多德的目的论曾经非常具有说服力，它基于实际观察并且富有逻辑，我们周围的世界充满了符合目的性观念的例子，即便亚里士多德的理论大厦仅仅基于对生物的观察。达尔文通过其了不起的洞见，为具有目的性的生命系统的出现提出了一个简洁的机械原理，那便是自然选择。这一结论扫除了目的论宇宙观的基础，并且击碎了以往的思维范式。达尔文通过自然选择这一原理，拓展并且加强了科学革命，他将科学革命中不容置疑的宇宙客观性前提延伸到一个曾似乎与它无关的领域——生物领域。随着达尔文这一划时代贡献的出现，至少在科学领域，宇宙目的论终于偃旗息鼓了。

达尔文虽然为简单生命形式向复杂生命形式的进化提供了一个“物理”的解释，但是达尔文没有解答，或者说根本没有尝试去解答，非生命物质是通过什么方式转变为简单的生命形式的。有趣的是，这个疏忽在达尔文的时代就已经被人们注意到了，尤其是达尔文本人。在一封达尔文写给一位植物学家同事的信里，他写道：“现在讨论生命的起源无异于痴人说梦，人们还不如去想想物质的起源。”达尔文故意避开了这个挑战，他承认当时的知识条件还不足以讨论这个问题。与达尔文同时代的恩斯特·黑克尔（Ernst Haeckel）则做出了更加不客气的评价：“达尔文的理论最主要的缺陷在于，这一理论对原始的有机体（也许是一个简单的细胞）是如何产生的问题没有提供任何解释，而其他一切的生命都是这原始有机体的后裔。当达尔文推测第一个物种具有某种特别的创造性行为时，他的观点出现了分歧，并且我觉得这并不是他真正的看法……”7关于生命何以出现的核心问题——生命的设计、功能和目的是如何产生并融合到非生命物质中去的——至今没有被解决，它依然是令自然科学界烦恼的难题。

物理学在20世纪的第一个十年中取得的惊人进展对于阐明这个问题却无能为力。的确，原子理论之父尼尔斯·玻尔在1933年一个题为“光与生命”（Light and Life）的著名讲座中甚至提出：“生命符合人类通过物理与化学推理的结果，但是我们却无法通过这种推理来判定或了解生命。”8这实际上可以被视为玻尔在量子理论中提出的“非理性”^[1]的延伸，物理学家们也不得不在生物系统中接受并应用这一点。生物具有某种本质上的非理性！生命体和非生命体分别以两种物质形式存在，现实如此。正如我们先前提到的那样，量子力学之父埃尔温·薛定谔在他引人深思的小书《生命是什么》中，9提到了他对生命独特的热力学行为的困惑。简单来说，现代物理和生物看上去互相矛盾，从根本上不相容。薛定谔追随着玻尔的理论，并且颇为神秘地总结：虽然生命体没有脱离现存的物理法则，但是其中可能还存在目前未知的“其他的物理法则”。(www.xing528.com)

到了新的时代，诺贝尔奖获得者、生物学家雅克·莫诺在他经典的著作《偶然性与必然性》（Chance and Necessity）10中再次清楚地重申了生物与物理之间的鸿沟，这鸿沟伴随着科学革命被进一步加深。让莫诺感到困扰的主要问题是生命的目的性本质。生命中目的性特征的存在看上去违反了现代科学的基本原则，即自然的客观性。莫诺将这个问题总结如下：

所以在此处，至少在表面上存在一个认识论方面的深刻矛盾。事实上，生物学的关键问题就存在于这个矛盾当中，如果这仅仅是一个表面上的矛盾，那么我们必须要将这矛盾解决，否则就必须证明这个矛盾事实上确是无法被解决的。

这个问题简单来说就是，为何功能和目的会从这个不存在功能和目的的客观宇宙中产生？所以，虽然亚里士多德的目的论已经被现代科学理论所打破，但是在清除了目的论后，却留下了一个恼人的理论空白。现实中目的性在生物世界的各个方面表现都十分明显，这一点是不容否定的。这些现象并没有什么伟大的宇宙意义，它们不过是实实在在的生物学经验罢了。但是这些目的性特征到底从何而来？为什么一个客观宇宙中能产生任何形式的目的呢？我们最后不得不面对这个结论：如果我们要理解生命，那么我们必须要理解目的性。这二者之间存在着必然且密不可分的联系。这个分析结论也有其积极的一面。如果我们能解释目的性的物理基础，那么我们也有可能发现生命出现的机制。我们将会在第7章和第8章中讨论这二者之间的联系。

回顾过去，人们可能会说，像玻尔和薛定谔那样的物理学家之所以在讨论生命问题时遇到了困难，部分原因在于生命是什么以及生命是如何出现的问题从根本上来说是一个化学问题。毕竟，照理说控制生命系统功能的过程和使得生命系统从非生命物质中产生的过程都发生于化学层面。但如果人们认为讨论生命的化学机制就能够回答薛定谔提出的“生命是什么”这个问题，那么这种想法是颇为无知的，因为半个世纪以来，飞速发展的分子生物学在解决“生命是什么”方面其实毫无进步。1953年，沃森和克里克划时代的DNA研究标志着我们认识细胞机制以及生命机制的全新开端。11许多重要的发现紧随其后，比如DNA复制、蛋白质合成、能量转导和中心代谢途径的机制等等。我们对生命分子机制的了解日新月异。但是，与之矛盾的是，尽管我们对生命机制的研究越来越深入，我们却并没有在解答“生命是什么”这个基本问题以及“生命是如何产生的”这个相关问题上更进一步。1974年，在发现DNA的20年后，著名科学哲学家卡尔·波普尔（Karl Popper）表达了对玻尔-薛定谔的生命观的支持，他认为生命起源的问题是“一个科学无法跨越的障碍，一个将生物简化为化学和物理所解决不了的残余问题”12。因为DNA的发现而广为人知的弗朗西斯·克里克在一部1981年的著作《生命》（Life Itself）中认为，生命的出现是一个了不起的奇迹，他甚至兴致勃勃地设想生命的产生可能符合“胚种论”（panspermia），这个极端的观点认为地球上的生命起源于太空，是由太空的外星生命形式带到地球上播种的！13

最后的结论其实颇为惊人。从最广义的角度来看，自查尔斯·达尔文以来，我们在解答“生命是什么”这个问题上其实并没有什么进展。没错，我们现在的确知道所有的生命都是由细胞组成的；遗传信息都储藏在DNA分子中；对生命功能的运行有重要意义的蛋白质都通过一套普遍的编码表达，这套编码将DNA序列和特定的氨基酸对应了起来；生命中还有一个基于ATP（腺苷三磷酸）分子的能量储存机制。但是这些微观的分子发现，虽然其本身有着重要的意义，但却不过证实了达尔文的看法，即所有生命都源于一个早期的共同祖先，生命的本质是一样的。当然，达尔文不具有我们如今所享有的详细而丰富的现代分子生物学知识，但是他对生命的统一性的信念，以及对所有生命都通过某种物理法则相互关联的洞见，既是达尔文理论的基础，也是他最主要的贡献。所以令人吃惊的是，我们近60年来在分子生物学上的飞速发展并没有让我们离“生命是什么”这个问题的答案更近一点。实际上就像我们已经提到的那样，我们能在生命的森林中看到许许多多的树木，但是整个森林的面貌却依然模糊难辨。