前言：我們從哪里來

我們從哪里來？這是人類在對自身的思考中一定會(huì)提出的問題。不管是哪個(gè)人類種群，也不管是在什么時(shí)代，提出這個(gè)問題時(shí)人類的知識水平如何，都一定會(huì)想到這個(gè)問題，并且會(huì)在當(dāng)時(shí)人類的認(rèn)識水平上來回答。我們不能準(zhǔn)確地知道人類是從什么時(shí)候開始問這個(gè)問題的，但是毫無疑問都是開始于人類在科學(xué)知識上還相當(dāng)有限，而且相信和崇拜神的力量的年代。在這些時(shí)代背景下給出的答案自然會(huì)充滿神話色彩，譬如中國的女媧造人，古希臘的普羅米修斯造人，古希伯萊的《圣經(jīng)》中的創(chuàng)世紀(jì)等等。
這些故事都是先有神，后有人，而且是神按照自己的形象創(chuàng)造了人。用泥捏人也很容易理解。用水調(diào)和的泥細(xì)膩可塑，干后形狀固定，早已經(jīng)被人用來燒制磚瓦和陶器，而且被用來塑造神像和人像。看看廟里那些栩栩如生的用泥塑的人物和神靈，就知道人類不僅能夠用泥土塑造出人，而且還根據(jù)人的形象塑造出神。這些體型巨大，色彩鮮艷的神的塑像一經(jīng)造成，也就被賦予了精神的力量，使得無數(shù)人相信它們具有超自然的神力，而對它們頂禮膜拜。而且東方人造的神像東方人，西方人造的神像西方人。即使在今天，你如果到寺廟去，仍然可以看香火鼎盛，有大量拜神的人。所以神造人的想法，實(shí)則是人造神想法的逆向思維。
不過神創(chuàng)論并不是對生命起源這個(gè)問題真正的回答。既然神能夠創(chuàng)造人和各種生命，神就比人神通廣大，不僅有人的智慧和能力，而且有超過人的智慧和能力。神其實(shí)就是在想象中被擴(kuò)大了的人。要想知道人的來源，也就必須知道神的來源。這只不過是把我們從哪里來的問題推到神從哪里來的問題而已。
人的生命是短暫的。即使人能夠活到100歲，也不容易察覺到生物物種的變化。種瓜得瓜，種豆得豆，人老年時(shí)吃的蔬菜和年輕時(shí)并無不同，老年時(shí)從河里撈出來的魚也和小時(shí)候一樣，老年時(shí)看見的雞也和小時(shí)看見的雞相同。人一代一代地繁衍，生出來的還是人，就連人們供奉的神也多少年不變。這自然會(huì)使人覺得物種是不變的。就是相信人和各種生物是神創(chuàng)造的人，也認(rèn)為他們被神創(chuàng)造出來后，就一直是這樣，只有繁衍，沒有變化，就像《圣經(jīng)》里說到那樣，人被創(chuàng)造出來就是管理海里的魚，空中的鳥，地上的牲畜，和全地，并地上所爬的一切昆蟲。至于人本身，和人管理的魚、鳥、牲畜、昆蟲，都是不會(huì)變的。
既然物種不會(huì)改變，對于我們從哪里來？的問題，也可以有另一種思考，就是各種生物，包括人，不是誰創(chuàng)造出來的，而是自來就有，一直這樣，也就是沒有起始的。佛教就是這樣認(rèn)為的。按照佛教的說法，這個(gè)世界是沒有起始，也沒有結(jié)束的，只有因果循環(huán)。生命也是這樣，一切世間如眾生、諸法等皆無有始（《佛光大辭典》），所以根本沒有我們從哪里來的問題。
所以無論是神造人，還是佛教認(rèn)為的人自來如此，根本不去想各種生物是怎樣來的，都覺得物種是不變的。但我們只要多思考一下，就會(huì)發(fā)現(xiàn)事實(shí)和這個(gè)看法相反。只要看看我們周圍的許多動(dòng)物和植物，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們不可能是自來就有的。例如人們喜愛的金魚，就有150多個(gè)品種。顏色有紅、橙、紫、
藍(lán)、黑、銀白、五花等；頭型有虎頭、獅頭、鵝頭、高頭、帽子頭和蛤蟆頭；眼睛有正常眼、龍眼、朝天眼和水泡眼。多數(shù)金魚的尾巴還是雙尾，雙尾中每片尾巴的形狀、結(jié)構(gòu)和鯽魚的單尾基本一致，說明它是由單尾加倍而來的。有這些特點(diǎn)的金魚顯然不是自來就有，存在于自然界中的，它們在野外也根本不能生存。科學(xué)研究表明，金魚起源于我國食用的野生鯽魚。金魚*初產(chǎn)于中國浙江，然后傳至世界各地。它首先由黑灰色變?yōu)榧t黃色，成為金鯽魚，然后再經(jīng)過不同時(shí)期的家養(yǎng)，由金鯽魚逐漸變成為各個(gè)不同品種的金魚。金魚的例子表明，物種是可以變化的。
與金魚類似的是錦鯉。錦鯉有9大品系，100多個(gè)品種。野生的鯉魚和野生鯽魚一樣，是黑灰色的，而且背部的顏色比腹部顏色深，這樣無論是從水上看還是從水下看，都不容易被發(fā)現(xiàn)，所以是一種保護(hù)色。而錦鯉卻因?yàn)樯�彩鮮艷而成為觀賞魚。但是錦鯉鮮艷的顏色并不適于在野外生存，因?yàn)闃O易被天敵發(fā)現(xiàn)。所以錦鯉和金魚類似，是由野生魚類在人工飼養(yǎng)的條件下變化而來的。與金魚不同的是，錦鯉和野生鯉魚一樣，都是單尾，說明金魚從單尾到雙尾的突變在錦鯉形成過程中未曾發(fā)生過。
狗的種類也很多。世界犬業(yè)聯(lián)盟（FCI: Federation Cynologique Internationale）公認(rèn)的狗就有337種。它們在大小、形狀、毛色、習(xí)性上相差極大，按功能分可以分為牧羊犬、狩獵犬、工作犬（帶路、追蹤、畜牧、運(yùn)輸、警衛(wèi)等）和玩賞犬。這么多種狗也不可能是自來就有的，而是人類從狼培育而來的。除了金魚和狗以外，其他家畜家禽如牛、羊、馬、豬、兔、雞、鴨、鵝、鴿，人類栽種的莊稼、果木、花卉，也都有許多自然界中沒有的品種。
比起人工養(yǎng)殖的動(dòng)物和植物變異的例子，自然界中生物物種的變化要大得多。這可以從不同時(shí)期生物留下的化石看出來。這有點(diǎn)像城市的考古發(fā)掘。現(xiàn)在中國就是一個(gè)大工地，人們在開挖地基的時(shí)候，常常會(huì)挖掘到過去城市的遺址。越是接近地表的地層，年代和現(xiàn)代越接近，越在下面的地層，時(shí)代越久遠(yuǎn)。比如*上層的是清代的街道遺址，下面是明代的，再往下依次是元代、宋代、唐代、隋代、漢代、甚至秦代的。生物的化石也一樣，越是往下的地層，埋藏的生物化石越古老。如果檢查不同地質(zhì)時(shí)期的生物化石，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們隨著地層的變化而變化。越古老的地層中，生物的形式越簡單。*古老的生命形式埋藏在約38億年前的地層中；單細(xì)胞的真核生物（具有細(xì)胞核的生物）出現(xiàn)在16億至21億年前的地層中；簡單的多細(xì)胞生物出現(xiàn)在約10億年前；復(fù)雜的生命形式在約5億年前出現(xiàn)；而人類的*古老的化石只有約200萬年的歷史。這說明物種不是不變的，而是從簡單變成復(fù)雜，從低級變成高級，*后產(chǎn)生了哺乳類動(dòng)物，其中又產(chǎn)生了靈長類動(dòng)物，*后才產(chǎn)生了人。既然鯽魚可以變成金魚，狼可以變成各種不同的狗，野生稻可以變成高產(chǎn)水稻，為什么復(fù)雜的生物就不可以從比較簡單的生物變來呢？1859年，英國生物學(xué)家查爾斯·達(dá)爾文（Charles Robert Darwin，18091882）根據(jù)他在航�？疾熘袑Υ罅可�物及其變種的觀察，提出了生物演化的觀點(diǎn)。在他的《物種起源》（The Origin of Species）一書中，達(dá)爾文認(rèn)為地球上的生物是由少數(shù)的共同祖先，經(jīng)過變異和自然選擇而來的。這個(gè)理論闡明了地球上所有生物之間的發(fā)展關(guān)系，是理解生物多樣性的基礎(chǔ)。達(dá)爾文當(dāng)時(shí)主要是根據(jù)各種生物的外形和構(gòu)造來推斷出他的結(jié)論的，隨后發(fā)現(xiàn)的生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和在分子水平上高度的一致性有力地支持了他關(guān)于生物演化的思想。
在神造生物的故事中，人與其他生物之間，以及其他生物的不同種類之間，是不需要什么共同性的，神造它們什么樣就是什么樣�？兹负途栈ǎ�蝴蝶和菠菜之間，好像就完全沒有共同性。而如果復(fù)雜生物是由簡單的生物演變而來，那么復(fù)雜生物就一定會(huì)帶有簡單生物的一些特點(diǎn)，也就是生物之間有共同性。所以生物之間有沒有共同性，也是檢驗(yàn)神創(chuàng)論和生物演化論的一個(gè)指標(biāo)�？茖W(xué)研究表明，地球上的生物是有共同性的，首先被發(fā)現(xiàn)的共同性就是細(xì)胞構(gòu)造。
在顯微鏡發(fā)明之前，人們是不知道細(xì)胞的。細(xì)胞的大小從1微米到幾十微米，而在30厘米的距離（人們觀察物體細(xì)節(jié)的距離，也是閱讀時(shí)離書或屏幕的距離）上，人眼的分辨率是100微米左右，自然看不見細(xì)胞。在這種情況下，人們也會(huì)認(rèn)識到高等動(dòng)物（如牛、羊、狗、貓、兔等）和人的構(gòu)造有相似之處，比如都有四肢，都有頭部，頭部都有兩只眼睛、兩只耳
朵、兩個(gè)鼻孔、一個(gè)嘴巴，而且位置安排和人相當(dāng)。它們也有心、肺、腸、肝、腎等器官。但是人和蝴蝶好像就沒有什么共同之處，和花草樹木好像更是完全不同的生物。但是到了16世紀(jì)中期，顯微鏡出現(xiàn)了，人們才發(fā)現(xiàn)原來地球上所有的生物，無論大小形狀，簡單還是復(fù)雜，都是由大小類似的細(xì)胞組成的。細(xì)胞的形狀和功能雖然不同，但是基本的結(jié)構(gòu)卻是相同的。對于真核生物來講，就是都有細(xì)胞膜，細(xì)胞核，細(xì)胞器，比如所有的真核細(xì)胞都含有線粒體作為細(xì)胞的動(dòng)力工廠。
就憑這一點(diǎn)，神造人就有點(diǎn)麻煩了，決不是像神話里面說的，神往人泥胚的鼻孔里吹一口氣，有了靈，人就活了那么簡單。比如人就是由大約60萬億個(gè)細(xì)胞組成的，而且這些細(xì)胞還分為200多種類型，包括神經(jīng)細(xì)胞，皮膚細(xì)胞，肌肉細(xì)胞，肝臟細(xì)胞等等。要讓泥胚變成活人，必須在吹氣的那一霎間，泥土變出億萬個(gè)結(jié)構(gòu)精細(xì)，功能各異的細(xì)胞來才成。
不僅如此，泥土的成分主要是硅酸鹽，組成泥土的元素主要是氧、硅、鈣、鋁。而組成人體的元素卻主要是氧、碳、氫和氮。這四種元素就占人體重量的96%。神要從泥土造人，不僅要從泥土變出細(xì)胞來，還必須有在吹氣的那一瞬間，把硅、鈣、鋁變成碳、氫、氮的本事。這是現(xiàn)今***的科技也辦不到的事情。
生物化學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展，更是從分子水平上揭示了地球上生物的高度統(tǒng)一性。例如地球上所有的生物都用磷脂組成細(xì)胞膜；都用脫氧核糖核酸（DNA）作為遺傳物質(zhì)；用同樣的四種核苷酸（脫氧腺苷酸、脫氧鳥苷酸、脫氧胸苷酸和脫氧胞苷酸）組成DNA；用同樣的密碼子為蛋白質(zhì)中的氨基酸序列編碼；遺傳單位都是基因（為蛋白質(zhì)編碼的DNA片段和它的開關(guān)）；使用同樣的20種氨基酸來組成蛋白質(zhì)，從DNA的序列到蛋白質(zhì)中氨基酸的序列都使用信使核糖核酸（mRNA）作為中介；都使用三磷酸腺苷（ATP）作為能量通貨，都用葡萄糖作為主要的燃料分子，都使用三羧酸循環(huán)作為化學(xué)反應(yīng)的中心樞紐等。所有這些共同性都證明了達(dá)爾文當(dāng)年的想法，即地球上所有的生物都出自同一個(gè)祖宗，因此所有的生物都是或近或遠(yuǎn)的親戚。
說到這里，神造人的故事就越來越難以成立了。要真的變泥胚為人，不僅要用泥變出億萬個(gè)細(xì)胞來，把泥土中的硅、鈣、鋁變成碳、氫、氮，還必須讓泥土變出DNA、蛋白質(zhì)和人體的2萬多個(gè)基因。即使神也是偉大的科學(xué)家，通曉所有這些知識，但是要讓泥土做這樣的轉(zhuǎn)變，在科學(xué)上還是不可能的事情。當(dāng)然相信神創(chuàng)論的人可以說，神是**的，這些困難都不在話下，宇宙中的自然規(guī)律也可以隨意被神打破，神想做什么就可以做什么。我們尊重他們的意見，因?yàn)檫@已經(jīng)不是科學(xué)上的爭論，而是信仰的問題。我們寫這本書的目的，也不是去思考神怎樣造人和其他生物，而是從**的科學(xué)知識的基礎(chǔ)上，探討生物和它們復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能是怎么產(chǎn)生的。在過去的幾十年中，人類對于宇宙形成和生命現(xiàn)象的研究取得了極大的進(jìn)展，已經(jīng)使得我們可以在分子水平上詳細(xì)地論述生命的產(chǎn)生和演化的過程，回答我們從哪里來這樣的問題。
在過去的幾十年中人類對生命研究的一個(gè)重要進(jìn)展，就是可以去研究各種生物的設(shè)計(jì)手冊，即DNA中包含的全部遺傳信息。這是生物*核心的機(jī)密，因?yàn)樗��?guī)定了一個(gè)生物體該如何建造。在過去，對于DNA和蛋白質(zhì)的研究雖然也取得了很大的進(jìn)展，但是這些信息畢竟是片段和局部的。要更進(jìn)一步研究不同生物之間的關(guān)系，就要全面系統(tǒng)地比較它們的全部遺傳信息。這個(gè)設(shè)計(jì)手冊在英文中叫做genome，在中文中叫做基因組。比較不同生物的基因組，看哪些基因保留了，哪些基因新出現(xiàn)了，哪些基因變化了，哪些基因消失了，就可以判斷出生物之間的內(nèi)在關(guān)系。
不過要測定一種生物，特別是復(fù)雜生物的基因組（即全部DNA序列）決非易事。比如人的基因組含有30億對核苷酸，相當(dāng)于人的設(shè)計(jì)手冊是由30億個(gè)字母寫成的。這30億對核苷酸分存在23對染色體中，相當(dāng)于這本設(shè)計(jì)手冊分為23本分冊。1990年，美國的國立衛(wèi)生研究所（NIH）出資30億美元來進(jìn)行這項(xiàng)計(jì)劃，相當(dāng)于每測1個(gè)字母預(yù)期要花1美元。按照當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，一次DNA測序只能讀出幾百個(gè)字母，要把30億個(gè)字母讀完，還要把這些片段序列按照正確的順序連接在一起，工作量可想而知。經(jīng)過科學(xué)家們持續(xù)不懈的努力，這項(xiàng)工作終于在2000年完
成，并且作為對人類研究史上的里程碑，在2000年6月26日由當(dāng)時(shí)的美國總統(tǒng)比爾·克林頓（Bill Clinton）和當(dāng)時(shí)的英國首相托尼·布萊爾（Tony Blair）一起宣布。
隨著DNA測序技術(shù)的不斷改進(jìn)，對人類和其他生物基因組的測定速度也越來越快。據(jù)美國生物和醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫（NCBI）的記載，目前已經(jīng)完成測序的真核生物的基因組有2,491個(gè)，包括人、已經(jīng)滅絕的尼安德特人、黑猩猩、大猩猩，長臂猿、短臂猿、狒狒、牛、馬、貓、大鼠、小鼠、蜜蜂、果蠅、蚊子、線蟲等動(dòng)物的基因組，擬南芥、大米、田芥菜、葡萄、膠楊、紅藻、綠藻等植物的基因組，以及酵母等真菌的基因組。初步完成的真核生物基因組有607個(gè)，正在進(jìn)行的有4,427個(gè)。已經(jīng)被測定的細(xì)菌基因組有11,506個(gè)、初步完成的有5,216個(gè)、正在進(jìn)行的有12,702個(gè)。這就為系統(tǒng)地比較生物之間的遺傳物質(zhì)準(zhǔn)備了條件。
對這些設(shè)計(jì)手冊的比較分析表明，從低等生物到高等生物，所使用的蛋白質(zhì)和為這些蛋白質(zhì)編碼的基因是一脈相承的，生物的發(fā)展在基因水平上有清楚的脈絡(luò)。比如肌肉被認(rèn)為是動(dòng)物特有的，但是組成肌肉的基本成分，肌球蛋白（myosin）和肌纖蛋白（actin），在單細(xì)胞的酵母和變形蟲中就有了。在這些單細(xì)胞的生物中，這些蛋白質(zhì)就具有產(chǎn)生機(jī)械拉力的功能，用于細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸，以及在細(xì)胞分裂時(shí)形成環(huán)，環(huán)的收縮把細(xì)胞勒斷為兩個(gè)。動(dòng)物的肌肉系統(tǒng)，不過是在這些基本的機(jī)制上發(fā)展出來的。我們現(xiàn)在的任務(wù)，就是要探討生物*初的基因和功能是如何產(chǎn)生和發(fā)展的。
對隕石和星際塵埃的研究表明，它們上面常常含有許多有機(jī)物，包括組成DNA所需要的堿基和組成蛋白質(zhì)所需要的氨基酸，說明生命所需要的分子可以在地球以外形成。作為地球上生命的介質(zhì)，水，在宇宙中也普遍存在。比如彗星的核常常含有大量的水。木星的衛(wèi)星歐羅巴（Europa），在表面的冰層下面有深達(dá)100公里的海洋。地球的兄弟火星上曾經(jīng)有大量的水，還曾經(jīng)在火星表面沖出數(shù)公里深，幾十公里寬的河谷。就是在干燥的星球如月球上，水也在極地被發(fā)現(xiàn)。這些研究結(jié)果說明，生命的種子和形成生命的條件在宇宙中廣泛存在。
許多生物演化史是根據(jù)年代先后，詳細(xì)列出不同生物出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)，例如什么時(shí)候魚類出現(xiàn)，什么時(shí)候鳥類出現(xiàn)等。本書的目的不是要詳盡地?cái)⑹鲞@個(gè)過程，而是從分子及其相互作用的基礎(chǔ)上，論述生命分子的出現(xiàn)和生物功能的形成，所以是從生命的內(nèi)部來看生物的形成和發(fā)展。作者希望，從這個(gè)角度出發(fā)的論述能夠帶給讀者對生命現(xiàn)象新的理解。在本書的附錄中，我們還給出各章的主要參考文獻(xiàn)，方便讀者進(jìn)一步閱讀。附錄中還有索引，幫助讀者迅速找到感興趣的內(nèi)容。