生命进化的跃升

过年在家看了几本书，其中印象最深的就是最近科学出版社去年年底出版的尼克·莱恩（Nick Lane）的《生命进化的跃升》，这本书还有一个副标题叫「40亿年演化史上的十大发明」（英文标题“Life Ascending: The Ten Great Inventions of Evolution”）。这本书的原作写于七年前，最早在 2010 年就在台湾有出版中文译本。这本书题为「十大发明」，我们不妨首先看看这本书的目录：

第一章 生命的起源——来自旋转地球 第二章 DNA——生命的编码 第三章 光合作用——太阳的召唤 第四章 复杂的细胞——决定命运的相逢 第五章 性——地球上最大的彩票机构 第六章 运动——力量和荣耀 第七章 视觉——来自盲人之地 第八章 热血——打破能量壁障 第九章 意识——人类心智的根基 第十章 死亡——不朽的代价

从章节的标题看，我们大致可以对这本书的内容有个预判。如果有的朋友读过一些生命科学的教科书或者进化生物学的科普书，应该大致可以对书中的内容有个预判，例如在我打开这本书之前，我会猜想第二章《DNA》应该会讨论中心法则、RNA 世界；第六章《运动》主要讨论分子马达；第七章《视觉》可能会讨论眼睛的进化，并对智能设计论进行一些批评……如果这本书讨论的这些论题都足够简单而基本，那它应该是一本很快就能读完的小书，而当我真的打开这本书时，我才发现我真是太 naive 了，整本书所讨论的内容其深度、广度乃至八卦程度都超乎我的想象。
举几个例子，第二章《DNA》，如果要来讨论 DNA 的编码，那么显然会遇到经典问题——4 种碱基怎么编码 20 种氨基酸？我们都知道伽莫夫曾经做过一个很正确的估计，最早预言了三联体作为密码子。如果书中仅介绍这些内容，那就没有多大的意思了，但这本书非常出色的一点就在于他深刻地但密码子又是怎样被选择的？这本书给出了更多的讨论，例如密码子第三位的简并性暗示了「密码子捕获」的可能性，即最初的密码子可能是二联体（其中第一位代表了氨基酸的简单前体，第二位代表了氨基酸的亲疏水性，书中对此有具体的例子进行介绍），而随着进化，各种氨基酸竞争第三位密码子，而为了保持氨基酸序列不至于因为基因序列的突变而改变，密码子表本身也在不断进化，这一编码过程经过不断地优化，最终才得到了我们今天在教科书上所看到的情形。
关于眼睛的进化，我们也早就读过了不少科普文章或者传教的文字。他们都会引用达尔文的原话「我坦率地承认，认为眼睛能够通过自然选择而形成的想法似乎是荒谬到了极致。」在本书第七章中，他告诉了我们达尔文接下来说了什么：「然而理性告诉我，假如我们能证明从不完美的简单眼睛到完美的复杂眼睛之间有着数量巨大的不同级别，每个级别对其所有者都有用途；假如更进一步，眼睛的确能发生微小的变化，而变化可以遗传——当然如此；假如器官的任何变化或修饰对生活在变化环境中的动物有用，那么，相信完美而复杂的眼睛通过自然选择而形成，虽然仅凭我们的想象是不可逾越的，却很难说是个真正的难题。」换言之，达尔文早就对眼睛的进化充满了信心。
当然，我们都知道，在很多科普书中，作为「达尔文的捍卫者」们，为了证明眼睛是进化来的，还常常会提起「眼睛并不完美」这一事实——例如人眼的光敏细胞在最里面，人眼存在盲点等。但这本书给了我们一个新的视角，作者指出「这样的理论争辩是有危险的，那就是忽视了现实中无疑存在的诸多微妙之处。」「我们不应该过于草率地把我们自己的论点丢出去。真实的情况要更复杂，这在生物学中太常见了。」作者在此，对人类的眼睛进行了辩护：神经纤维是无色的，而这种微弱的阻碍可以看成是某种「波导」，将光线沿竖直方向引导到光敏细胞上；而且，这样可以更好地保障血流供应，允许我们不断更新光敏色素。人类的视网膜消耗的氧气比等质量的大脑还要多，因此这样的安排仍然很有价值。
关于「意识」，这本书在第九章中还提供了一些八卦的内容。加拿大的科学家发明了一种「上帝头盔」，可以刺激颞叶，他们发现这一刺激能在约 80% 的人群中引发神秘体验幻视，于是实验者会感觉房间中存在上帝或者魔鬼。2003 年，BBC Horizon 剧组邀请大名鼎鼎的无神论者，「自私的基因」提出者，理查德·道金斯尝试了这一上帝头盔。然而遗憾的是，道金斯就不属于那 80% 的人，他不是那种容易产生幻觉的人。读到这里，我不禁感到暗暗佩服，道金斯真是坚决的无神论者啊。不过再想一想又会考虑另一个问题，是因为相信无神论导致了他不容易产生幻觉，或者是他天生就更容易变成一个无神论？这恐怕会是另一个有意思的问题了。
很多物理学家都相信，「意识」可能跟某种量子效应有关，这种想法甚至也已经影响到了神经科学领域。作者在这本书中对这种观点也提出了批评——「大脑是一坨又热又湿又湍流的系统，恐怕是产生宏观量子态最糟糕的地方了。」他还指出，如 Penrose 等人指出的，如果在神经元内部的微管中真的存在某种实现「意识」的宏观量子态，那么阿尔茨海默病人应该会很快就丧失掉「意识」，然而阿尔茨海默病人只有到其病程的晚期才会丧失意识，换言之，微管结构应该与意识无关。类似的，还有人认为可能量子态是在髓鞘中存在的，而作者又以多发性硬化病人（髓鞘剥离）为反例，发现他们的意识也不受到影响。这些例子看起来还算客气，作者对这种「量子」观点还有更重要的批评，他指出，如果意识是由某种量子振动产生，那也必须与经典的神经网络的图像同时成立。即量子化的各种振荡也必须要局限在某些特定的脑区中进行才行，而神经元的微观结构应该没有太大的区别，那么各种感觉上的差异就只能是通过（特定区域内）特定的振荡方式所决定。作者说「我可以想象物质的基本属性回荡着爱或者音乐，但是肚子疼？难道有一种独特的振动方式，对应的就只是公共场合下感觉膀胱发紧？我不这么认为。如果上帝掷骰子，那这个肯定不是他玩的游戏。」
当然，不可否认的是，我们的心智看起来是某种无形的事物。这本书中介绍了大脑中可能与意识相关的结构及其与基因之间的一些联系。当然，只有当我们受了教育或者进行了科学，我们才会知道只有大脑才与意识有关，而不是「心」灵。大脑始终是无名英雄，甚至连自己的痛觉感受器都没有。如果生物把自己的注意力集中在自己的心智上那会怎样？作者给了一个非常幽默的答案「一个生物如果把注意力集中在自己的心智上，而不是把全部脑力用来探测灌木丛里的老虎并思考对策，这肯定是不利的。嗯嗯，我听到我的心智在自言自语，发现老虎的时候脑中回荡的神经循环是多么迷人啊！应该把这些可爱的条纹整合到 55 赫兹波段，还是更低的呢？啊啊啊啊啊啊啊！这样的属性显然不太可能活过严苛的自然选择。」
最后，再次推荐这本并不简单的科普读物。我想引用书中的一段话作为结尾。
生物学里每一种安排方式都有各自其优缺点，其结果是不同力量选择达成了平衡，虽然我们不一定喜欢这个平衡。这就是所谓「假设」故事（“just-so" stories）的问题——编出来的缺乏证据的故事虽然讲得同，但我们经常只见到了完整画面的一半。本质上过于依赖概念的论点，总是很容易遭受反击的。如同任何科学家一样，我喜欢跟着数据走。而过去几十年里分子遗传学的崛起为我们提供了大批的细节，为非常特定的问题给出了非常特定的答案。把这些答案汇聚在一起，就展现出了一幅有说服力的景象……

Astrostar2020-09-25 10:28:49

此书已有纸质版，有空研读。

施飞2020-09-25 07:26:05

不错哦，微信读书有的看，可以好好看看