生命之源:能量、演化与复杂生命的起源

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thevitalquestion

在地球上出现的生命形式,到底是一个偶然,还是宇宙定律下的必然?

继《生命的跃升》、《能量、性、死亡》后,
生化学大师尼克‧连恩 (英国伦敦大学学院荣誉教授) 又一力作
穷尽一生对生命如何发展而成的大哉问

第一个原始生命诞生之后,长达二十五亿年的时光,这些单细胞生物基本上并无多大改变,仍维持原核型态。然而,在这生命演化的四十亿年时光里,仅仅一次,生命出现了跳跃性的成长,发展出前所未见的复杂性。在这之后所有的复杂多细胞生物,从香菇到人类,不仅出现令人费解、不同于原始细菌的生物特征,如有性生殖、细胞凋零等,更甚,若是在显微镜下检视这两者的细胞,除了香菇有细胞壁之外,其他真核细胞的特征皆一应俱全,无法轻易分辨两者。为什么只有真核细胞可以有这么多样的演化?以及为什么这样激烈的演化是如何、又为何发生的呢?

尼克连恩认为答案在于“能量”:地球上所有生命的代谢与存活皆需要耗费相当高能的能量。连恩以进化论为基础,结合了前沿研究当中能量转换与细胞生物学的关系,从中讨论生命的起源到多细胞生物的出现,并提供一个严谨的论证,同时加深我们对于“活着”与“死亡”在生物意义上的见解。

生命为何物?大哉问!

(摘录自然科学博物馆-古生物学家程延年教授审定序)

科学家中,众多隐士高手,沉迷于“登山”,攀大山。超越巅峰,数十年如一日,持续梦想着征服心目中珠穆朗玛峰的圣山,一探生命中最神祕的国度!本书《生命之源》(The Vital Questions)登峰造极,当绝大多数研究学者,焦点在 DNA 遗传密码,探究这群复制分子到底如何演化?连恩教授则慧眼独具,直言︰笨蛋,是能量啊!

生命本质,是细胞中的代谢化学,以及稳态的汲取养分,排出废弃物质。没有能量的“讯息”是一无用处的,就像是拔掉插头的电脑,讯息将无法启动执行任何事!这位伦敦大学学院的大师,花费二十年的时光,建构他的“生命的大能量”理论,诚然是原创研究者,思考大家,耐性十足。更让人欣羡的,他也是具有独特品味、风格的一位科普作家。在作者、科学本质,与读者的三角关系中,连恩教授文笔清晰、易懂─即令,科学本体所探究的是更为深奥迷离;而读者,将会在这趟攀登之旅中,惊艳于那出人意表的、非传统式的生命科学新观点,并且肯定会受益匪浅。

岩石、空气与水,如何在“原汤”的初始地球,相互并合,崛生出最雏形的生命形式─生命何以如是现身?为什么“复杂”的生命(像是动物与植物),演化自单一个祖型细胞?并且,在我们星球中,就仅仅演化出现一次?是必然抑或偶然?为什么有“性”?而且仅存有两性,而非三性,或多性别。为什么我们会年华老去,会凋零,最终面临肉身死亡?这中间,最核心的概念是︰“复杂生命”到底是如何崛生而起的?

而有关“生命起源”的议题,长久以来,可以视为“摇椅上的喃喃自语”─ 我们或许永远不会知道,因此,不会太严肃的正视!我们或许依然想像它被监禁在暗室的牢笼中,没有证据会浮现。这将是大错特错!近二十年来,强而有力的证据,在不同领域中崛起、一一浮现─跨界于遗传学、地质学、生物化学与分子生物学。而这本书,提呈了所有坚实的证据,并且跨界、整合、串联各项理论,紧密嫁接,将会面对着具备更宽广知识背景的读者群。假若,连恩教授所建构的思维体系是正确的话,它将有如哥白尼革命一般的重要,甚或更为惊世!

连恩教授追随着威廉.马丁博士,这位演化生物学家的印记,指出在数十亿年前,一次偶然、意外的内共生作用(房东与房客的纠葛),在演化大树上,造就了互相融合、而非分支的新结局。新房客提供了“能量”的租金,房东(宿主)交换了稳适的床位。房东/房客利用额外的收入,得以承担更为复杂红尘的投资。双栖双宿,牠们存活、繁衍、复制,并且演化。这个新房客,人们称呼它为“线粒体”(在植物中,牠们变身为叶绿体)。每个细胞中,富含上千个能量的工厂,复杂细胞的每一个基因,拥有了加倍(至二十万倍)的能量!

生命布妥了舞台,形成了更大的基因体与无碍的演化大道。连恩教授针对生命起源的大哉问,又如何独创崭新的概念?他扬弃传统、经典,那一汪“温暖小池塘”,达尔文式的臆测 ─ 无生命物质,经由一道闪光雷击,绝无可能融合成大分子,一如一堆的砖头,经由一场暴风雨,无法建构起一个房子!连恩追随先驱地质学家麦克.罗素教授洞见的洋底岩层,那儿有着炙热、炼狱式、富含矿物质的水域─序列布陈的“深海热液喷发口”。能量源源不绝的,来自地壳内部,富含各种养分。更重要的是,自然温度与能量梯度,正适合于大分子的形成─一堆砖块,终将在漫漫百万年计的“地质时间”中,终于有可能形成一间适居的房子!更进一步,探针深入了更深奥的内情。生命,崛生于深海一个自然的“质子梯度-质子动力学”,连恩宣称,一如 DNA 的宇宙遍存,质子梯度必然是一个“宇宙遍存的特质”,是生命最初始可能的摇篮!

作者简介:

尼克‧连恩

连恩为演化生化学家,目前为英国伦敦大学学院的荣誉教授。他的研究主题为演化生化学及生物能量学,聚焦于生命的起源与复杂细胞的演化。除此之外,他也是伦敦大学学院线粒体研究学会的创始成员,并领导生命起源的研究计画。连恩出版过三本叫好又叫座的科普书,至今已被翻译为二十多国语言。2010年,他以《生命的跃升》获得科普书最高荣誉──英国皇家学会科学图书大奖,而他的另一本著作《能量、性、死亡》则入围上述大奖的决选名单,以及《泰晤士高等教育报》年度年轻科学作家的候选名单,同时也被《经济学人》提名为年度好书。连恩对于生化学和演化生物学的贡献在2015年更获得英国生化学会奖肯定。连恩现定居于伦敦,关于更多他的资讯,请造访他的个人网站:www.nick-lane.net

本文由猫头鹰出版社授权推荐

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