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《万物简史》6-2 生命,总能找到自己的出路(中)

2019-08-13  本文已影响407人  北京杜豆豆

万卷好书236《100本互联网人必读》系列:《万物简史》6-2 生命,总能找到自己的出路(中)

文/杜豆豆


倾一生之力,读经典好书,写有厚度的文字,过有深度的人生。大家好,我是杜豆豆。欢迎收听我解读的《100本互联网人必读》系列。

日月星辰从何而来?生命是怎么出现的?

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日月星辰从何而来?生命是怎么出现的?

天地万物的来龙去脉,历来让人类好奇而迷惘。于是,聪明的远古先祖们创造了许多美好的故事。

《圣经》说:“太初,上帝创造天地。地上全是水,无边无际,水面上空虚混沌,暗淡吴光;上帝的神灵运行在水面上。”接着,第一天,上帝创造了光。第二天,上帝造苍穹把水分开。第三天,上帝创造了大地和海洋。第四天,上帝创造了日、月、星辰。第五天,上帝造水里游的、天上飞的;第六天,上帝造野兽、牲畜和爬虫,造人。

中国神话则说,盘古开天辟地,变“阳清为天,阴浊为地”,“天去地九万里”,然后“垂身化身”,变雷霆、日月、山岳、江河等等,之后才有了女娲造人。

故事很简洁,但很浪漫。不管是哪种说法,都说明地球形成的最初,其实并不适合生存。

事实上,那时的它的确不是人待的地方。没有空气,到处充满硫酸盐酸散发的毒气,闪电不时掠过,阳光却很微弱,几乎看不见东西。

可生命还是产生了。

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生命产生于蛋白质。它是构成生命最重要的物质。

要形成蛋白质,需要把氨基酸串在一起。人体内有100多万种蛋白质,每一种都需要大量的氨基酸,按照某种绝对准确的特定顺序排列才能形成。按概率法则,这是不可能的事,比登天还难。

但神奇的是,蛋白质就是这样自发形成的,根本不需要你操心。不可能就从这里开始了。

单单有蛋白质,还不足以产生生命。我们还需要有复制专家DNA、别的生命要素,比如碳、氢、氧和水,以及包裹它们的膜。这样,才有了细胞,有了生命。

乍一听起来,你是不是会觉得很简单?不就是几样必须的原材料,搅巴搅巴就变蛋白质、变细胞,最后变人了吗?

真要如此,你可真成上帝了,六天就能造出个人类世界。

事实上,单单蛋白质的形成,就不是一个简单的过程,而是长期演化而来的。是某种日积月累的选择过程,让氨基酸聚集、互相发现、发生化学反应,不断改进,最后才适应出复杂的结构。

自然选择,往往就是从无序到有序的过程。

就像那些飘飘的雪花,看似无序,放大了你会发现它们漂亮而对称的有序。

自然选择,往往就是从无序到有序的过程。

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如果要说赋予我们生命的化学物质,其实没什么奇特的。

不管你想造什么生命,只需要4种元素:碳、氢、氧、氮,加上少量别的东西,主要是硫、磷、钙和铁。把30多种这类混合物放在一起,形成糖,酸和其他的基本化合物,你就可以制造任何有生命的东西。

说起来简单,可现实和理想,往往遥不可及。

虽然科学家们普遍认为,生命始发地是冒着气泡的海洋喷气口,但是在原始海洋中,单核很难聚集。这就像把砂糖放进一杯水里,你指望它结成一块方糖。可它就这么意外地发生了,没人能解释。

而且,更为奇特的是,如今科学发现确定,38.5亿年前,地球就有了生命,而地球表面是到了约39亿年前才变成固体的。换句话说,一旦条件具备,生命是迅速出现的。

于是,有人猜测,早期生命可能来自太空。最初,人们觉得是无稽之谈。可1969年澳大利亚的默奇森上空爆炸了一颗陨石,年代达45亿年,上面布满了氨基酸和一系列复杂的糖。这说明,生命的种子还真有可能是陨石带到地球上的。但这个设想并没有得到认可,多数人还是觉得它荒唐透顶。

不管是什么导致了生命的开始,反正,一小撮化学物质躁动了一下,生命就有了。然后,它吸收营养,将自己一分为二,开始繁衍后代。

在前20亿年时间里,生命一直是以细菌的形式存在。头10亿年的某个时候,蓝绿藻利用水中丰富的氢,排出了氧,发明了光合作用。于是,世界开始充满氧气。

不要认为氧都是好的,过多的氧可是剧毒。为此,细菌们进行了第一次生存选择,有的细菌选择了寄生,有的选择了逃跑,还有的被淘汰了。

比如蓝绿藻,就跑到了水里。它产生的额外的氧,和铁化合,形成氧化铁沉入了海底。这也是为什么海底有那么多铁矿石的原因。

后20亿年里,氧气含量逐渐达到了一种适宜的水平。突然有一天,细胞器出现了,它体内的细菌变成了线粒体,线粒体支配着氧,释放食物中的能量。真核细胞出现,生命才真正进入了“原生生物”时期。

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真核细胞学会结合在一起,变成复杂的多细胞生物之前,世界仍然还是小生物——细菌——的世界。

细菌无处不在。到现在,你我都没法回避它们。就算你有洁癖,也大约有一万亿个细菌在你皮肤上进食,吃掉100亿片你每天脱落的皮屑和毛孔流出的油脂、矿物质。更不要说那些你肠胃里100万亿个细菌。总的来说,你统领着10亿亿个细菌细胞,你就是它们的国王。

你可别忙着拿什么杀菌剂或者抗生素之类,想要将它们清剿干净。因为,没有细菌,你可能一天也活不下去。细菌之所以在这里,是因为它们对你有用。它们处理废料,纯洁水源,肥沃土壤,合成维生素,进攻外来病菌。你还要依靠它们来转化核苷酸和氨基酸,传送氧来保证存活。

细菌的繁殖能力很强。有科学家说,只要有充分营养,一个细菌细胞在一天之内可以产生280万亿个个体。同样的时间,人的细胞只能分裂一次。每分裂100万次,细菌会产生一个突变体。这些突变体一旦有了能力上的优势,还会通过共享遗传密码的方式快速而大范围地进化。

细菌的生存能力也很强大,几乎不可战胜。它们可以生活在沸腾的泥潭里、岩石深处、大海底部、南极洲的冻水池里,甚至你用放射线轰击它的DNA,它的碎片也会立即重新组合。

迄今为止发现的、生存能力最强的要算是链球菌了,它被人放到月球上封闭生存了两年,仍然生机勃勃。有科学家甚至还在600米深处的油井里发现了吸收贵重金属的细菌。地壳会不会是它们不知疲倦的咀嚼创建的,还真不好说。

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如此说来,个头小但强大无比的细菌,似乎越来越需要单列一个山头了。

传统上,生物只是被简单地分为植物和动物。1969年,生态学家R.H.魏泰克在《科学》杂志建议,将生物分成五个界:动物界、植物界、真菌界、原生生物界和原核生物界。可遗憾的是,他没有明确原生生物界的定义。

后来,卡尔·沃斯在细菌遗传连贯性的研究中发现,有一种原始细菌,在很久以前就已经从细菌中分离出去了,而且很可能是另一种未知的基本生命种类。

之后,他重绘了生命树,将生物分为23个“部”,归在3大类别的“域”之下,它们是:细菌、原始细菌和真核细胞。这么一分,连动物植物都被挂在了真核细胞这根主支外缘的几根小分枝上——对人类来说,这似乎很难接受。

不过,沃斯确实让我们明白了:生命是多种多样的,大多数都是小生物。人肉眼能看到的生命,不过是极少的一部分。

世界属于很小的生物,很长时间以来一直如此。想想细菌战,想想瘟疫,想想那些让人类束手无策的病毒,想必你会有所感触。

不要藐视“小人国”。巨人的明枪可挡,小人的暗箭难防。

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现在,还是让我们暂时离开这些小生物,借助化石,看看我们的可见生物世界吧。

要变成化石,可不容易。首先,它得死得正好是地方。比如,必须埋在沉积物里,或在不接触氧气的情况下腐烂。接着,要经受住地球的随意挤压,并且保持好形状。最后,在沉睡上百万年后,被人发现收藏。据说,1万亿根骨头中,大约只有1根能变成化石。

由于陆地上的古生物很少会死在沉积物中,因此现在能找到的化石,大部分都是海洋生物。比如三叶虫,就是这样的一种海生动物。它一度充满奥陶纪,出现于54000万年前的寒武纪大爆发时期,灭绝于二叠纪时代。

你很难想象,这种小甲虫一样的生命,居然有6万种,它们有肢、有鳃、有神经、有眼睛、甚至有某种大脑。它们统治了地球3亿年,是恐龙存在时间的两倍。到现在为止,人类的存在也只有它们的千分之五。

19世纪,甚至有思想家以此做为上帝的杰作来驳斥达尔文的进化论。如果进化是缓慢的,该怎么解释这些复杂而又完备的动物会消失的无影无踪呢?的确,他无法解释。

直到1909年的某一天,古生物学家沃尔科特在落基山脉有了一项重大发现。他发现了布尔吉斯页岩中的一大批化石。这些化石远自著名的寒武纪大爆发。

化石所显示的生物横剖面简直是五花八门,种类超过了100种,但奇怪的是,这些物种都没有留下后代。这意味着,大量的灭绝曾经发生。或许,新的物种,就是在不断的灭绝中产生的?

生命史,就是一个大规模淘汰的故事,只有少数幸存者才得以进化。

进化成功,就像玩彩票一样,幸运中的万幸。

但是,这些动物到底来自何方,怎么会突然从无到有?而三叶虫突然孤立地出现,又是怎么回事?

咱们下次接着讲。

幸运中的万幸

(未完待续)

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