地球上所有多細(xì)胞生命都是由真核細(xì)胞——擁有一個(gè)細(xì)胞核的細(xì)胞——構(gòu)成的。這些復(fù)雜細(xì)胞的演化隱藏于神秘之中，可能是整個(gè)生命史中最不可能發(fā)生的事件之一。關(guān)鍵時(shí)刻并不是細(xì)胞核的形成，而是兩個(gè)細(xì)胞的融合：其中一個(gè)細(xì)胞吞掉了另一個(gè)，誕生了一個(gè)包含著線粒體的嵌合細(xì)胞。盡管一個(gè)細(xì)胞吞掉另一個(gè)細(xì)胞是很常見的事情，但這個(gè)只發(fā)生了一次的形成真核生物的融合，什么才是它的特別之處？
我們?cè)谟钪嬷惺枪陋?dú)的嗎？自從哥白尼向我們展示了地球和其他行星是圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的這一事實(shí)，科學(xué)已經(jīng)使我們從內(nèi)心深處的宇宙人類中心主義中走出，邁向謙卑而無關(guān)緊要的邊陲地帶。從統(tǒng)計(jì)學(xué)的觀點(diǎn)來看，生命存在于宇宙的其他地方的可能性看上去是如此毋庸置疑，但同樣可以得出，這些生命的所在之處也會(huì)如此的遙遠(yuǎn)，以至于對(duì)我們毫無意義。能與它們相遇的可能性是微乎其微的。
最近幾十年，趨勢(shì)開始改變了。這一改變?cè)醋栽絹碓蕉嗟耐度氲缴鹪吹牧钊司磁宓难芯?。生命的起源曾?jīng)是禁忌的話題，被詆毀為邪惡與不科學(xué)的臆想，現(xiàn)在卻被認(rèn)為是可以解決的科學(xué)難題，并從過去與未來（的證據(jù)中）緩慢發(fā)展著。從時(shí)間起點(diǎn)開始向后推，宇宙學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家正在努力推斷早期地球上可能使生命誕生的環(huán)境條件，從小行星撞擊導(dǎo)致的蒸發(fā)的影響，火山活動(dòng)的“地獄火”之力，到無機(jī)分子的化學(xué)性質(zhì)和物質(zhì)的自組織特性。從現(xiàn)在開始往前推，分子生物學(xué)家正在比較微生物的詳細(xì)基因組序列，努力構(gòu)建最廣泛的生命之樹，直到生命的根部。盡管關(guān)于生命是如何和何時(shí)在地球上起源的細(xì)節(jié)有著持續(xù)的爭(zhēng)論，但這一謎題不再像我們之前所想的那么不可能，并可能比我們所認(rèn)為的發(fā)生的還要迅速。通過“分子鐘”的預(yù)估，可以將生命的起源令人不安的推回到一個(gè)這樣的時(shí)間點(diǎn)，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)和40億年前嚴(yán)重的小行星撞擊事件將月球和地球變得千瘡百孔的時(shí)候非常接近。如果生命的起源真的在我們沸騰又破破爛爛的“鍋”里面快速的發(fā)生了，那么為什么宇宙其他地方就不會(huì)呢？
從今天細(xì)菌在異常艱難的環(huán)境中也能繁榮發(fā)展，或者至少是存活的卓越能力中，大概可以佐證生命在原始地球如地獄般的硫磺烈火中進(jìn)化的圖景。1970年代晚期，在海底的含硫磺的熱液噴口（也被稱為“黑煙囪”）的高壓及熾熱的溫度下發(fā)現(xiàn)了生機(jī)勃勃的細(xì)菌群落，這引起了一場(chǎng)轟動(dòng)。之前人們相信地球上所有的生命都是最終依賴于太陽(yáng)的能量的，太陽(yáng)的能量通過細(xì)菌、真菌和植物有機(jī)分子的光合作用（在生物間）傳遞。這一自以為是的信念一下子被顛覆了。從那時(shí)起，一系列令人震驚的發(fā)現(xiàn)將我們對(duì)生命運(yùn)作方式的認(rèn)知徹底革新。數(shù)不清的自給自足的（自養(yǎng)型的）細(xì)菌生活在“深熱生物圈”中，埋在深至幾英里深的地殼巖石中。在那里它們從礦物質(zhì)中艱難謀生，生長(zhǎng)的如此緩慢以至于繁殖一代可能需要一百萬(wàn)年，但是它們確信無疑是活著的，而不是死了或者處在休眠中。據(jù)計(jì)算，它們的總生物質(zhì)量和整個(gè)陽(yáng)光普照的表面世界的所有細(xì)菌差不多。還有一些細(xì)菌可以在外太空中能對(duì)基因造成嚴(yán)重?fù)p傷的輻射劑量中存活著，在核電站中或者無菌的肉罐頭中繁榮昌盛著。還有一些細(xì)菌在南極洲干燥的峽谷中繁衍，或者在西伯利亞的永凍土中冬眠數(shù)百萬(wàn)年，或者忍受足以溶解橡膠靴子的強(qiáng)酸浴或者堿湖。很難想象如此堅(jiān)韌的細(xì)菌如果播散到火星上，會(huì)不能在那里生存，或者不能掛在彗星上穿越到深遠(yuǎn)的外太空。如果它們能在那里生存，為什么不能在那里進(jìn)化呢？當(dāng)渴望仔細(xì)搜尋火星和所能到達(dá)的最遠(yuǎn)空間是否有生命的跡象時(shí)的NASA一如往常的運(yùn)用其政策時(shí)，細(xì)菌非凡的功勛促進(jìn)了早期天體生物學(xué)的發(fā)展。
生命在嚴(yán)苛環(huán)境下的成功，促使一些天體生物學(xué)家將生命看做宇宙物理法則的自然產(chǎn)物。在周圍我們所見的宇宙中，這些法則看上去都有利于生命的進(jìn)化：自然常數(shù)如果稍稍更改一點(diǎn)，恒星就不會(huì)誕生，或者在久遠(yuǎn)的過去就已經(jīng)燃燒殆盡，或者從不能產(chǎn)生能催生生命的溫暖陽(yáng)光。也許我們生活在多重宇宙中，每個(gè)宇宙都有自己的自然常數(shù)，而我們必然生活在一個(gè)皇家天文學(xué)家馬丁.里斯所說的“生物宇宙”之中，即多重宇宙中的很小一個(gè)子集，它們的基本常數(shù)是偏愛生命的?；蛘?，由于一種未知的基本物理的古怪之處，或者令人激動(dòng)的奇怪巧合，或者由于仁慈的造物主在宇宙中親手設(shè)置了生物法則，我們?nèi)绱诵疫\(yùn)的生活在一個(gè)對(duì)生命有利的真實(shí)宇宙中。無論哪種可能，我們的宇宙顯然爆發(fā)了生命。一些思想家甚至走的更遠(yuǎn)，將人類——尤其是人的意識(shí)的終極進(jìn)化，看為宇宙法則——也就是物理基本常數(shù)的精確權(quán)數(shù)——不可避免的結(jié)果。這其實(shí)就是萊布尼茨和牛頓“鐘表宇宙”的當(dāng)代版本，伏爾泰曾在其諷刺作品中戲謔的模仿到：“在所有可能的世界中最好的那一個(gè)里面，所有的一切都是為了最好而設(shè)。”一些愛好生物學(xué)的物理學(xué)家和宇宙學(xué)家在這種將宇宙看做智慧的接生婆的觀點(diǎn)中發(fā)現(xiàn)了精神的偉大之處。這些深入到自然最本質(zhì)的看法，以通往上帝的“窗口”而知名。
大部分生物學(xué)家更加具有懷疑精神，或者更加非宗教主義。進(jìn)化生物學(xué)有比其他任何科學(xué)都多的警示，生命的不穩(wěn)定和曲折性帶來了奇怪又不可能的成功，也會(huì)依次將整個(gè)門的生物毀滅，看上去比物理定律有更多的歷史不確定性。在斯蒂芬.杰伊.古爾德的著名書籍《偉大的生命》中，他想知道如果生命的電影重新一次再一次的從頭回放的話，會(huì)發(fā)生什么：歷史會(huì)重演嗎？每次都不可阻擋的走向進(jìn)化的巔峰——人類？或者我們每次都將會(huì)面對(duì)一個(gè)全新的陌生的奇怪世界？在后一種情況下，當(dāng)然，“我們”不會(huì)置身其中，也因此不會(huì)見證它。古爾德由于沒有對(duì)趨同進(jìn)化的力量表現(xiàn)出尊敬而廣受批評(píng)。趨同進(jìn)化是指無論它們的祖先是誰(shuí)，在物理定律作用下生物體都有發(fā)展出相似的外表和功能的趨勢(shì)，也就是說，任何會(huì)飛的生物都會(huì)發(fā)展出長(zhǎng)得差不多的翅膀；任何有視力的生物都會(huì)發(fā)展出差不多的眼睛。西蒙.康威.莫里斯在他的《生命的解答》中激烈又有力的提出了這種意見。諷刺的是，西蒙.康威.莫里斯在古爾德的《偉大的生命》中被當(dāng)做一個(gè)英雄，但他卻反對(duì)這本書中的整體結(jié)論?？低?莫里斯說，如果重放生命的電影，生命會(huì)一次次走向同樣的軌道。生命會(huì)如此的原因是，對(duì)于同一個(gè)問題，僅存在幾種工程學(xué)解決方案，而自然選擇表明，無論是什么樣的解決方案，生命總會(huì)趨向于找到同樣的那一個(gè)。所有這些都會(huì)歸于偶然性與趨同性之間的角力。相對(duì)于趨同的必要性，進(jìn)化是在多大程度上受偶然性主宰的？對(duì)于古爾德來說，所有的都是偶然的；對(duì)于康威.莫里斯來說，問題則是，兩足智慧生命仍然有五根手指嗎？
康威.莫里斯關(guān)于趨同進(jìn)化的觀點(diǎn)在地球或者宇宙其他地方智慧進(jìn)化方面是很重要的。如果我們發(fā)現(xiàn)在宇宙中任何地方，在這之前都沒有更高級(jí)的智慧能夠進(jìn)化出來的話，那會(huì)很令人失望的。為什么？因?yàn)榧词狗浅２煌纳w也會(huì)趨同到將智慧看做一個(gè)應(yīng)對(duì)一般問題的好的解決方案。智慧是一個(gè)有用的進(jìn)化資產(chǎn)，開啟了新的生態(tài)位，而只有那些足夠聰明的物種才能獲得。在這種意義下，我們不應(yīng)該僅僅想到我們自己：一定程度的智慧，例如自我意識(shí)，在我看來在動(dòng)物中是很常見的，從海豚到熊再到大猩猩都有。人類進(jìn)化的如此之快，從而占據(jù)了“最高的”生態(tài)位，毫無疑問一系列的偶然因素促進(jìn)了這一躍升；但是誰(shuí)又可以說，如果有一個(gè)空的生態(tài)位和幾千萬(wàn)年的時(shí)間，那些闖進(jìn)汽車和垃圾桶找尋食物的熊就不能進(jìn)化從而占據(jù)這個(gè)生態(tài)位呢？或者為什么偉大的擁有智慧的巨型魷魚就不能呢？也許并不僅僅是機(jī)遇和偶然導(dǎo)致了智人這個(gè)物種的躍升——而不是其他已經(jīng)滅絕的其他人屬生物。但是趨同的力量往往偏愛這一生態(tài)位。盡管我們是獨(dú)一無二的發(fā)達(dá)思維的驕傲擁有者，但智慧本身的進(jìn)化卻可能沒什么特殊的障礙。更高級(jí)的智能可能在此再次進(jìn)化，同樣也可能在宇宙的其他地方。生命總會(huì)趨同到最好的解決方案中。
趨同的作用可以用進(jìn)化中諸如飛行和視力這種“好技巧”來闡明。生命已經(jīng)不斷趨同到同樣的解決方案上。盡管重復(fù)的進(jìn)化并不意味著必然性，但它確實(shí)改變了我們對(duì)可能性的看法。盡管包含工程學(xué)方面明顯困難的挑戰(zhàn)，飛行能力至少獨(dú)立進(jìn)化了四次：在昆蟲中，在飛龍目中（例如翼手龍），在鳥類中，在蝙蝠中。在每個(gè)案例中，盡管它們有不同的祖先，會(huì)飛的生物都發(fā)展出了實(shí)在相似的翅膀，就像機(jī)翼一樣——我們也在飛機(jī)中參考這樣的設(shè)計(jì)。相似的，眼睛獨(dú)立進(jìn)化了40次之多，每次都遵照有限的設(shè)計(jì)模板：例如我們熟悉的哺乳動(dòng)物以及魷魚（獨(dú)立發(fā)展的）的“照相機(jī)眼”；昆蟲以及三葉蟲等已經(jīng)滅絕的族群的復(fù)眼。又一次，我們根據(jù)同樣的工作原理發(fā)明了照相機(jī)。海豚和蝙蝠分別獨(dú)立演化出了聲吶導(dǎo)航系統(tǒng)，而在知道海豚和蝙蝠如此利用聲波之前，我們就發(fā)明了自己的聲吶系統(tǒng)。所有這些系統(tǒng)都如此精巧復(fù)雜又完美的滿足了需求，但是，每一個(gè)案例都是在不同的環(huán)境條件下獨(dú)立進(jìn)化的事實(shí)暗示著，進(jìn)化上面妨礙它們出現(xiàn)的幾率并不是那么大。
如果是這樣，那么趨同性就強(qiáng)過偶然性，或者說必然性戰(zhàn)勝了偶然性。就像理查德.道金斯在《先祖的故事》中總結(jié)的：“我被康威.莫里斯的信念所折服，他相信我們應(yīng)該停止在發(fā)現(xiàn)趨同進(jìn)化案例時(shí)表示驚訝并將其看做可以珍藏的彩寶?？赡芪覀儜?yīng)該將之看做正常的，而與之不符的例外才值得驚訝?！彼匀绻碾娪爸匦路庞骋槐橛忠槐椋覀兛赡懿荒茏约河H見，但是另一種智能兩足生物應(yīng)該會(huì)凝視飛翔的生物們，然后思考天堂的意義。
如果生命在早期地球的烈火與硫磺中誕生并不如我們之前所想的那么不可能（在第二部分有更詳細(xì)的討論），地球上生物的所有重大創(chuàng)新都重復(fù)進(jìn)化過，那么相信在宇宙的其他地方也會(huì)進(jìn)化出開明的智慧生命就顯得合情合理。這聽起來足夠可信，但有一個(gè)揮之不去的疑問。在地球上，所有這些工程上華麗的構(gòu)造都是在最近6億年進(jìn)化出來的，僅僅是生命存在時(shí)間的1/6。在這之前，往回延伸大概30億年以上的時(shí)間里，除了細(xì)菌和少數(shù)像藻類這樣的初級(jí)真核生物之外幾乎什么也看不到。在進(jìn)化中是否有其他瓶頸呢？是否遵照其他的偶然性，必須克服它之后生命才能繼續(xù)往前走？
在一個(gè)由簡(jiǎn)單的單細(xì)胞生物統(tǒng)治的世界里，最明顯的瓶頸是大型多細(xì)胞生物的演化，即許多細(xì)胞合作以形成一個(gè)統(tǒng)一的個(gè)體。但是如果我們運(yùn)用重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)，那么能妨礙多細(xì)胞進(jìn)化的幾率看上去也沒那么高。多細(xì)胞生命很可能獨(dú)立進(jìn)化了幾次。動(dòng)物和植物肯定是獨(dú)立進(jìn)化出大型的尺寸；真菌也可能是這樣。同樣的，多細(xì)胞群落可能在藻類中不止進(jìn)化了一次——紅藻、棕藻和綠藻在遠(yuǎn)古為同一枝，但在十億年前就已經(jīng)分化，那時(shí)單細(xì)胞形式還是主流。它們的組織形式或者基因遺傳方面并沒有線索可以表明多細(xì)胞進(jìn)化僅僅在藻類中發(fā)生了一次。事實(shí)上，它們大部分是如此簡(jiǎn)單，因而更應(yīng)該被看做單細(xì)胞的大群落，而不是真正的多細(xì)胞生物體。
在最基礎(chǔ)的層面，多細(xì)胞群落僅僅是一群分裂了但是不能很好分開的細(xì)胞。群落和一個(gè)真正的多細(xì)胞生物之間的差別是遺傳一致的細(xì)胞中特化的程度（分化）。拿我們自己來說，腦細(xì)胞和腎細(xì)胞擁有同樣的基因，但是為了完成不同的任務(wù)，通過將需要的基因打開或者關(guān)閉而特化了。在一個(gè)更簡(jiǎn)單的水平，有很多群落的例子，甚至是細(xì)菌群落——在群落里面分化是很常見的。群落和多細(xì)胞生物之間的界限如此模糊，會(huì)混淆我們對(duì)于細(xì)胞群落的解釋，一些專家因此爭(zhēng)論說多細(xì)胞群落更應(yīng)該被定義為多細(xì)胞生物，盡管大部分普通人會(huì)將它們看做不比淤泥強(qiáng)多少的東西。但重要的是多細(xì)胞生物的進(jìn)化看上去并沒有給生命的進(jìn)化之河造成多么嚴(yán)重的障礙。如果生命在某處陷住了，那并不是因?yàn)樽尲?xì)胞合作是非常困難的事情。
在第一部分，我會(huì)提出，生命的歷史上有一件事情是真的非常不可能發(fā)生的，這才是生命爆發(fā)出它的多彩之前等待了如此之久的原因。如果生命的電影一遍又一遍的回放，對(duì)我來說它可能每次都會(huì)在這里陷?。何覀儠?huì)面對(duì)一個(gè)滿是細(xì)菌和其他小東西的行星。這個(gè)使地球上所有事情全都不一樣的事件是真核細(xì)胞的進(jìn)化——第一個(gè)擁有細(xì)胞核的復(fù)雜細(xì)胞。一個(gè)像“真核細(xì)胞”這樣拗口的概念好像一個(gè)微不足道的例外，但事實(shí)是地球上所有真正的多細(xì)胞生物，包括我們自己，都是只由真核細(xì)胞構(gòu)建的：所有的植物、動(dòng)物、真菌、藻類都是真核生物。大多數(shù)專家承認(rèn)真核細(xì)胞僅僅進(jìn)化了一次?？梢源_信的是，所有已知的真核細(xì)胞都是有關(guān)系的——我們都有同一個(gè)遺傳始祖。如果我們運(yùn)用可能性的規(guī)則，那么真核細(xì)胞的起源看上去就遠(yuǎn)比多細(xì)胞生物的進(jìn)化，或者飛行能力、視力和智能的進(jìn)化更加不可能。它看上去真的是一次偶然，就和小行星撞擊事件一樣不可預(yù)測(cè)。
你可能會(huì)好奇，所有的這些和線粒體有什么關(guān)系呢？答案源于一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)，那就是所有真核生物，都擁有或者曾經(jīng)擁有線粒體。直到最近，線粒體還一直被認(rèn)為是與真核細(xì)胞的進(jìn)化相獨(dú)立的，是一個(gè)奢侈品而不是一個(gè)必需品。人們認(rèn)為，真正重要的發(fā)展——正如真核生物這一命名所體現(xiàn)的——是細(xì)胞核的進(jìn)化。但是現(xiàn)在這一認(rèn)識(shí)有變化了。最近的研究暗示，線粒體的獲得的重要性，遠(yuǎn)不止是在一個(gè)已經(jīng)擁有充滿基因的核的復(fù)雜細(xì)胞里面放置很有效率的供能單元——這是一個(gè)使復(fù)雜真核細(xì)胞的進(jìn)化成為可能的單一事件。如果線粒體的融合沒有發(fā)生的話，那么今天我們可能就不會(huì)在這兒，也不可能有其他形式的智慧生命或者真正的多細(xì)胞生命。所以偶然性的問題匯集到一個(gè)特殊的事件上：線粒體如何進(jìn)化的？
Note
1、將convergent evolution（趨同進(jìn)化）翻譯成“收斂性進(jìn)化”的我，好想找個(gè)地縫鉆進(jìn)去。
2、天體生物學(xué)，聽上去是個(gè)非常有意思的學(xué)科呢，感覺是在微乎其微的可能性中用異常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评砥D難前行的一門學(xué)問呢，滿是縹緲感。
3、地殼中幾百萬(wàn)年才會(huì)繁殖一代的細(xì)菌好吸引人，真想好好的研究研究它們，順便問問它們：你們寂寞嗎？
4、地質(zhì)學(xué)比我想象的還要有趣并且有用啊，原來每一寸土地都埋藏著那么多的秘密。又多了一項(xiàng)必備技能要學(xué)呢。
5、大學(xué)時(shí)候看古爾德的論生命大歷史，他用泊松分布來講進(jìn)化模型的觀點(diǎn)給我的印象超深刻。那時(shí)候沒怎么在意，原來確實(shí)也是牛人一枚?？磥硐胍ㄗx其著作、想要了解其思想的人又多了一個(gè)。要去搜刮一下資料了。
6、康威.莫里斯也順便去了解一下吧。
7、簡(jiǎn)單的單細(xì)胞間的協(xié)作，聽上去很有意思。說起來，我們?nèi)祟惿鐣?huì)的分工，是不是也差不多在這個(gè)程度上了呢？
8、原來短短這幾頁(yè)有將近五千字啊，怪不得翻譯了這么久。像我這樣的小菜，每一千字估計(jì)要用將近一個(gè)小時(shí)了。總共32萬(wàn)字的書，要320個(gè)小時(shí)？每周用10個(gè)小時(shí)也要多半年？救命。。。
9、現(xiàn)在翻譯的行價(jià)好像有45-70/千字呢，這樣算算，如果改行做翻譯的話，每天8小時(shí)工作好像養(yǎng)不活自己。。。
10、果然自己一個(gè)人周末窩在家里做這些事情，還是會(huì)撒維系啊。
