(美)威廉·C.伯格 著
在由英国科学家雅各布·布伦诺斯基主持的广受赞誉的电视系列节目《人类的进化》中,他曾凝视着镜头,稍作停顿,然后向亿万观众提出了一个深刻的问题:“如果化学元素纯粹通过随机组合,那么形成一个人的可能性有多大?”他的回答简洁而有力——零。事实上,即使是形成一株小草或一个细菌,其概率也极其接近于零。布伦诺斯基的这一观点非常明确:所有复杂的生命形式,都是经过漫长时间缓慢演化而来的结果,这一过程持续了大约30亿年,期间每一次变革都在特定的时刻发生,并为后续的进化奠定了基础和模板。
那么,进化究竟是什么?围绕这一核心问题,进化生物学家已经进行了多代人的深入探讨和争论。进化是源于微小变化的逐步积累,还是由突然出现的新性状所驱动,从而为新物种的形成提供了平台?显而易见,基因序列中微小的改变可能只会导致轻微的结果变化,而整个基因的意外重复则能开辟出更为广阔的新可能性。显然,这两种机制都对生物的演化产生了不可磨灭的影响。它们的历史可以追溯到远古时代,在漫长的岁月中,一点一滴地塑造着地球上的生命,并且极有可能以某种非凡的方式决定了生命的未来走向。现代人类社会,无疑是生命历史长河中最为璀璨夺目的成果之一。地球上所有的生物,包括我们人类自身,都是这一宏伟历史进程的参与者。岩石中记录的地球历史,我们自身从单细胞生物演化而来的过程,以及人类细胞内蕴藏的基因,都是这一漫长史诗的生动见证。1 为了更好地理解这一历史,我们将这一史诗划分为十个阶段,以此回顾生命发展的壮丽篇章。
毫无疑问,生命史诗的序幕必然是由原始生物的起源所拉开。最早的生物化学结合体已经消失在历史长河中,它们很可能被后代的生物所吞噬。在细胞内部,包裹在保护性囊泡中的蛋白质复合体启动了新陈代谢的引擎,DNA负责在代际间传递遗传信息,而RNA则承担着信息传递和表达的重要职责。目前,细菌级别的单细胞生物是形态最为简单的生命形式,它们能够收集并利用能量,实现生长和繁殖,还能将所有生命活动的必要信息传递给下一代,这些特征也是所有生物共有的基本属性。
在当今世界,生命的诞生只能依赖于已经存在的活细胞。你体内的所有膜结构、线粒体以及其他细胞器,都源自母亲的卵细胞(父亲的精子除了提供一套染色体外,几乎没有任何贡献)。所有生命都源自一个共同的祖先细胞,在所有的活细胞中,只有两种物质需要从母细胞中继承——细胞膜和DNA,而其他成分都可以在新的细胞中重新合成。那么,生命究竟是如何诞生的呢?
生物体具有一个非常独特的特征,那就是尽管DNA是所有生物最核心的信息载体,但细菌构建DNA的方式与古生菌和真核生物存在着显著的差异。真核生物既拥有与细菌相似的蛋白质编码DNA,也拥有古生菌中存在的非编码DNA,因此,一些生物学家认为,生命可能并非起源于某一个“最原始的细胞”,而是起源于一个复杂的有机生态系统,即“多个似细胞的个体相互结合,通过基因交换,共同演化,最终形成了生命的三个域”。在深海中,那些温度远低于沸点的碱性热液喷口附近,或许正存在着某些古老的病毒,它们与这些极早期的生命进行着基因的交换。
部分学者认为,某些有机分子能够展现出自我构建的固有特性,这些特性使得它们能够自发地形成可自我复制的结构。这一观点确实有其道理。蛋白质分子能够自发地折叠成复杂的形状,其折叠原则取决于分子链上不同氨基酸分子的排列方式。而这个演变过程所需的,其实只有一个稳定的液体环境、相互配合的有机分子、闭合的保护性囊泡、用来驱动复制过程的能源,以及几百万年用来不断试错的时间。坦白说,如果满足了以上这些条件,再加上充足的时间,生命在地球上形成似乎已经成为了一种必然。
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