生命起源：40亿年生命史诗中的适者生存

我们已经建立了“适应性”和“稳定性”之间的联系，那么现在是时候来寻找“适者生存”这个基本生物学术语（或者用更现代的生物学术语来表达——“适应性最大化”）在化学中对应的概念了。这样的做法具有重要的意义，因为这一生物学术语与化学概念之间的联系将让我们意识到图6中展现的整个进化过程——包括从非生命体到生命体出现的阶段和简单生物系统进化为复杂系统的阶段——可能都与一个已知的驱动力有关。这整个过程背后存在某种驱动力的作用，这一事实并不会令人们感到太过惊讶，因为这就是自然运行的方式。在大自然中，许多过程背后都有驱动力的作用。比如，川流不息的河水、雨滴、雪崩、坠落的苹果，都与重力有关。而所有的化学反应背后的驱动力就是无处不在的热力学第二定律。当然，就像我们在第3章中对“规律总结”的讨论一样，“力”这一概念应该从广义的角度来理解。不是只有可见的“力”才能够被发现。我们推测某种“力”存在与否的依据，通常是这种“力”在实践中的行为。所有复制系统都明显倾向于朝着更高效的方向转变，该转变的驱动力可以被视为一种增强动态动力学稳定性的冲动。换言之，“适应性最大化”这个生物术语不过是对“动态动力学稳定性最大化”这一更基本、更“物理”概念的生物学表述。所以，我们可以把它们等同起来：

适应性最大化=动态动力学稳定性最大化

简而言之，复制系统倾向于变成更成功的复制因子，即在一段时间内能够更加有效地维持其自身状态。在这一前提下，图6中自然发生过程和生物进化这两个阶段都是增强动态动力学稳定性冲动的体现。因此，我们不应该将非生命物质转化为简单生命的过程视为随机的化学事件，而应该将其视为一个由已知驱动力推进的完整过程。这一驱动力同样作用于所谓的自然发生过程和生物过程，这也是为何两个阶段应该被视为一个完整的过程。进化背后的驱动力并不是人们一直认为的“自然选择”——“自然选择”只是实现进化的手段，而不是其动力。正如“自然选择”的名称所揭示的那样，它所做的不过是“选择”罢了。“自然选择”（或者用它在化学中的名称，“动力学选择”）通过不断清除群体中降低其动态动力学稳定性的个体，从而将复制群体的发展引导到动态动力学稳定性增强的方向。这一点适用于整条进化之路，从预示着生命开端的简单生物群体，到复杂的生命形式。(www.xing528.com)

我们已经明确了进化的驱动力，而且也找到了改变的基本机制——复杂化。我们在本章的前半部分讨论过，复杂化是复制系统增强其动态动力学稳定性的主要（却不是唯一的）机制。如果我们仅观察短时段内的进化改变，那么这一点就没有那么明显，正如我们不能从一天又一天的改变中观察到人类衰老的过程一样。不过如果我们后退一步，从更长的时间跨度上来观察进化的过程，我们就能很明确地发现这一点。现在我们越来越清楚，生命的开端十分简单（它可能是一个极其不稳定的复制系统，比如一个复制分子或者一个小的复制网络），然后变得很复杂，形成了如大象等多细胞生物的复制因子。60这个复杂化的转变过程可不是一蹴而就的，这个过程经历了数十亿年的时间。这个过程就发生在我们身边，它的存在毫无疑问。起初，前生命地球上的某个未知地点出现了微小的生命，然后在这个过程的作用下，现在的地球上布满了大大小小的各种生命形式，它们之间通过一个令人赞叹的生态网络联系了起来。下面我们来详细探讨一下复杂化的过程。

前生命地球上最初的复制系统肯定十分脆弱。一流的化学家在尖端的实验室里才能够诱导复制分子进行复制。复制分子的性质不太稳定，而且让它们开始复制并不是一件容易的事情。你可以去向任何一位系统化学家求证情况是不是这样的。但是，仔细观察一下在花园后院随机取得的土壤小样，你将发现数以亿计的细菌正在活力满满地进行复制，其中没有化学家或是博士后的指导，没有实验室，也没有实验仪器。细菌是十分强大而高效的复制因子。从动态动力学稳定性的角度而言，细菌是十分稳定的，其高度稳定性来自长期复杂化的进化过程。换言之，通过逐步地进行复杂化，最初脆弱而极其不稳定的复制系统发展成了高度稳定、复杂的复制体——细菌细胞。我们目前还不知道，可能永远也不会知道最初的复制系统是什么，或者该系统最初如何发展成了稳定的生命形式。这些历史信息都被笼罩在了时间的迷雾之中。不过，杰拉尔德·乔伊斯在实验中发现，双分子RNA系统的复制效率要高过任何单分子RNA，该结果已经清楚地展现出通往复杂生物系统的第一步的本质。