第一章 询问

“福尔摩斯先生，你看这个谜有解开的希望吗？”她问道，问话中带有一丝严厉的口吻。

“哦，这个谜！”他回应着，思绪开始回到现实中来。“是的，这是一个非常复杂、深奥难解的案件。否认这一点是荒谬的。不过，我可以向您保证，我会调查此事，而且如果有所发现，我会让您知道。”

“你找到线索了吗？” “您已经为我提供了七条。当然我必须对这些线索进行检验，然后才能

对它们的价值做出评价。” “你怀疑某个人吗？” “我怀疑我自己。” “什么！”

“我怀疑我会过快地得出结论。”

**“进化”**是生物学中一个基本概念。无论报界对有关“进化”概念引起 的争论如何报道，实际上，生物学家并没有在这个问题上苦苦纠缠。人们对进化如何发生以及进化有多快等问题也许还在争论，但进化已实际发生这一点几乎已无人再提出争议。目前地球上形形色色的生物均从一个共同的祖先进化而来。这种观点的可靠性不是由单一论证所确定而是由生物学家的日常经验所证明。生物学家做了无数次细致的和一般的观察，所得结果均与这种观点相符合。生物学家对生命的相关性进行全面审视的过程把生物学变成了一门连贯的学科。生物学完全成为了一门研究进化因果的学问。在这个意义上，有关生命起源的问题首先是一个有关进化起源的问题。

用这种呆板的方式叙述问题并非要否定有关地球上生命的起源这一问题的深奥和复杂性。有关这一问题的线索很多，远不止福尔摩斯所掌握的七条。然而这些线索并不是和问题直接相关，而那些最为明显的又不一定是最重要的。因此，我们将对其中许多线索进行推理检验，找出并剔除一些不相干的线索，同时避免过快地形成结论。这样一来，七条显得特别有用的线索就将呈现出来，这些线索所提出的有关生命的起源的全部观点也将公之于众。

在我们能够真正开始对这一问题进行探讨之前，一些词汇所表达的概念必须先弄清楚。首先我们来看看“生命”这个词。

我从词典里查到，生命是介干出生与死亡之间的阶段。但是，这种释义却不是我想要讨论的。本书也像《地球上的生命》一书一样，所要讨论的是作为一种现象的生命。生命是一种特性，为人、霉菌和金盏花所共有，这是一种相当模糊的特性，虽然在多数情况下显而易见，但遗憾的是，要给它做一限定却又特别困难。

我倾向干认为“生命”这个词具有模糊且不能限定的性质，但它总是以某种方式包容了一个笼统的概念。柯尔律治给“生命”下了这样的定义：“我以为生命是⋯⋯一个整体，这个整体是各个部分存在的先决条件。”我们有关生物的印象来自于生物具有的内在的独创性以及按照一定目的设计和组合起来的外表。我们可以把生物看作是一种自然发生的机制。我们还知道一个生物的目的是生存、竞争和繁衍。

必须承认，柯尔律治想要寻找的是某种比机制更具想象力的东西，即某

种特别神奇的聚合力，或者说生命的某种本性，某种使生物区别于非生物的本质的魔力。这就是我们所说的生机论。生机论是一种已被正式宣布过时了的理论。然而一些受人尊敬的科学家，其中大部分为物理学家，似乎仍然认为“生命”不止是一种机制。他们将寻找一种意义深远的区分生物与非生物的分界线。不管怎么说，有一种假设很具诱惑力。这种假设说，如果生命实际上不是源自某种超自然的东西，那么它至少应该是源自某种发生概率极低的非常事件，即从死到生的飞跃，这样一来，有关生命的起源就附上了魔力的痕迹。

我更倾向于赞同一种相反的看法。目前持这种看法的人已居多数。这就是假定达尔文创立的驱魔说可以继续用于对生命起源的探讨。

达尔文劝说我们相信，生物具有的似乎带有目的性的结构通常可以，也许总是可以，归结于自然选择作用的结果。假设你拥有某种具有繁衍同类能力的生物；假设这种生物繁衍的后代有时会出现一些不规则的变异；假设这种变异可以遗传；假设其中某些变异可给物主带来好处；假设在这些具有繁衍能力的实体之间存在竞争，即假设繁衍的后代过多因而不是所有的后代皆能存活到本身也具有繁衍后代能力的时候；那么，这些实体繁衍后代的能力就会有所改善。在这样的环境中，大自然起的是选择物种的作用，物种因此不能不对自身加以改善。

由此可见，自然选择比“适者生存”的涵义要广，它的涵义还包括前面提到的那些假设。然而，自然选择仅仅是进化机制的一个组成部分。任何试图解释生物的多样性和复杂性的理论都必须同时将由已变化的和正起变化的环境形成的已变化的和变化之中的挑战考虑进去。作为物种的培育者和物种竞争的裁判，大自然在选择应授予头奖的物种时总是不断改变主意。天择的不断变化所形成的压力是大自然具有的创造力的一个重要部分。

尽管如此，自然选择仍然是进化的一个关键性因素，是一个必不可少的 条件。离开自然选择，生物甚至无法适应已经给定的环境，更不用说去适应新的环境。离开自然选择，有关生命形成的整个过程根本就不可能开始。如此说来，我们把那种我们称之为“生命”的生物内在的独创性放在进化中去讨论就显得比较容易。这就是说，生命是进化的产物。

既然如此，生命就不是某种会突然出现的绝对的属性，生命应是在进化初期以渐进方式出现；在最初符合前面提到的那些假设情况的最初的进化实体和后来的进化实体之间并没有严格的分界线。没有谁会去关心这两者之间究竟有什么区别。当你能够弄明白进化过程中发生的事情时，你就会对区分最初的进化实体和后来的进化实体失去兴趣。就像我在前文所说的那样，“生命”是一个模糊概念。我们最好还是停留于此。

然而且慢。你也许会说，按照这种解释，“生命”岂不是不需要由生物来产生了吗？

是的。进化所需的是自然选择，而自然选择所需的则是符合前面提及的那些假设情况的东西。用于这种解释的法则中没有任何法则说明自然选择所需的东西必须是“有生命的”东西。现在，我们形成了一个奇特的看法，之所以如此是因为我们知道的所有能够进化的东西都已经进化。

至此，我们所要探讨的问题应从何入手这一点已再清楚不过：如果我们想要弄清楚生命的起源，弄清楚生命会怎样逐渐出现，我们首先必须弄清楚进化的起源。我们首先必须找到那些能够进化但尚未进化的东西。如果这样

的东西在进化最初开始时确实存在，那么类似的东西现在也应该仍能找到或能被造出。

能够在进化的范畴内予以确定的另一个词叫有机物。有机物是进化的参与者。为论述方便起见，讲得更具体一点就是，有机物是进化的必要条件。 我们刚才讨论的那些最早能够进化的东西在当时不会是“活的”，但它们却仍然会是有机物。

在对进化发生的方式以及有机物如何繁衍和如何将其本身特征传给后代的方式有了一个基本的了解之后，有关生命起源这一问题中最难弄清楚的难点原则上看起来似乎已经解决。至本世纪中叶，一些生物化学家和其他科学工作者就已感觉到，某些在显微镜下呈现为无特定结构的松散一团的细菌和比它们更小的分子集结体之间可能仅有一道小小的裂口，后者可能就是最早进入进化的有机物。

在 50 年代初期，人们对有关生命起源的研究充满了乐观。当时科学家突然发现了遗传的分子基础。此外，人们对地球的原始环境的研究得出的占主导地位的看法表明有关这种分子系统的组成部分在当时曾无处不在。早期地球上的大气层据认为与目前木星上的大气层相似，主要也是由氢、甲烷和氨等气体组成。事实证明，目前在所有有机物中发现的某些氨基酸用这些气体很容易就可以合成。既然合成了这种氨基酸，总会有机会合成其它氨基酸， 而且在这个过程中说不定还可以发现某些可能会减少合成所需运气的特殊效应。

这种乐观主义可见于许多基础学课本。有时，人们甚至对生命的起源这一问题也产生了某种厌倦，好像这一问题之所以难解完全是因为视野模糊不清，即现在难以弄清楚发生在远古时期的事件的细节。

如果这一问题果真变成这样，那未免就太遗憾了。幸而没有。有关生命的起源这个问题依然是桩疑案（即舍洛克·福尔摩斯很感兴趣的那类案子）。例如，进化究竟会以何种方式发生，我们非但说不出很多方式，似乎连一种方式也说不清楚。这桩疑案的独特特征存在于根据我们的知识所能设想的最简单的有机物与地球据理而论能够生成的这种有机物的组成部分之间的裂口之中。现在这道裂口可以看得更清楚了。这是一道鸿沟。

三个主要事实

至此，有关生命的起源这桩疑案中的一个最为明显突出的事实已为读者所知：

事实一：地球上存在生命

地球上存在各种形态的生命，这一点已是显而易见。然而，生命呈现的千形百态从生物化学上说多多少少都是属于一种表面现象，这一点却不是那么明显了。假如你能借助高倍放大镜来观察，你就会发现，地球上的生命实际上只有一种。所有有机物的中央系统均由同样一组微型部件，即由同样一组小分子构造而成。于是，我们又得到了一个事实。

事实二：所有已知生物本质上相同

但是，引起烦恼的却是另一个事实，即事实三：所有已知生物均非常复杂

用于建造有机物中央系统的微型部件中有些本身就是非常简单的分子。

事实也许如此。然而，这些非常简单的分子却以一种既高度复杂而又组织得十分得法的方式开展协作。这种协作也许可以解释为一种进化的产物而不去加以深究（任何东西在开始进化时与进化后相比自然要简单得多）。但真正的烦恼却已出现，这是因为这种高度复杂性的很大一部分为有机物的活动方式所必需。我们所讨论的生命是一种“高技术”。即使在那些关键的微型部件中，有些部件也决不是轻而易举就能制造出来的。我们将在后文继续讨论第三个事实带来的困惑。

时间与环境问题

地球已存在 45 亿年，这个说法是相当可靠的。有关许多古老岩石的年代的说法也同样可靠。这些岩石在很久以前就已存在。在格陵兰岛就有存在了38 亿年的古老岩石。然而要给这些古老岩石中最早出现的生命迹象标明（或

确定）年代却非易事。尽管如此，目前已有证据可有力地证明，至少在 28 亿年以前地球上就已有某种微生物存在。这是一个比较保守的估计。多数专家都说目前已有相当多的证据表明在 35 亿年以前地球上即已有生命存在，少

数专家则认为地球上的生命出现的时间比这还要早，可追溯至 38 亿年以前。在这些证据中，最为直接的证据包括两个方面。其一：在许多古老岩石、

包括已存在 35 亿年之久的澳洲岩石中，均存在有非常奇巧的大型结构物，这种结构物与现今由大量微生物形成的叠层岩极为相似。其二：在古老岩石中还发现有些东西看上去像是由微生物本身形成的化石。

追溯地球生命起源的年代，最早可能出现生命的日期是由地球本身的年龄确定的，然而从月球以及其它星球上获得的证据却表明地球在大约 40 亿年

前曾被巨大的陨星体撞击。因此，地球上的生命最早出现的年代应是 40 亿年而不是 45 亿年以前。前文提及的“28 亿年前”那个比较保守的估计有可能随着新的证据的发现而向前推移。因此，两者之间的差距将会缩小。但在目前阶段，我们可以赞同生命起源于 45 亿年（或晚一些）至 28 亿年（或早一些）这一时间范围。

当地球上开始出现生命时，当时的环境会是怎样？有关这一点，我们获得的最有力的证据来自格陵兰岩石。格凌兰岩石已存在 38 亿年之久，这个年代正好在我们得到的关于生命起源的时间范围之内。岩石本身所描绘的地球的环境与现在的情况并没有截然的不同。这种岩石曾作为沉积物沉于水底之中，由此可以推测当时地球上也有陆地，这样才可能有陆上物质沉于水中， 形成沉积物。格陵兰岩石中含有碳酸盐，由此也可以推测，当时地球上的大气层中含有二氧化碳。此外，这种岩石中还有含铁的沉积物，这种沉积物通常只有当空气中没有游离氧或游离氧极少时方能形成。还有，早期的大气中还有氮；也像现在一样，氮也是当时大气中的主要成分，这是一种带普遍性的推论。

有一种观点认为早期地球上的大气层就像目前木星的大气层一样充满了甲烷、氨等气体。但这种说法从古老的岩石中却找不出证据。因此，无论在地质学家还是在地质化学家或天文学家中，目前这种观点已没有多少人赞同。

最后，让我们大致地看看在对有关生命的起源这桩疑案的探索上存在的四种态度。这四种态度各走极端，但都倾向于说明同一点，即继续探索没有

意义。

规律被打破了吗？

在已知与未知之间插入奇迹，以此作为桥梁沟通未知世界，这就是所谓奇迹论。这是一种徒劳无功的方法。一些最终可以解释的问题刚开始时却常常显得令人困惑。1000 年前又有谁能想到，人类会认识原子的大小，会发现地球的年龄？舍洛克·福尔摩斯探查的案件总是使可怜的华生医生困惑不已，就像一场精彩的魔术表演也会使我们全都迷惑一样。如果认为对某种现象无法做出符合自然规律的解释因此就必须寻找一种超自然的解释，那么， 这种看法未免贻笑大方。鉴于过去许多科学上的难解之谜现在均已一一解开，因此对某些现在无法做出自然解释的现象不去推测其自然原因必须有非常清楚的理由。所以我们还是不要说规律已被打破。

发生了反常事件？

我们已在前面提及这种看法。这种看法认为，假如宇宙在时间和空间均是无限的，那么，任何有限概率的事件都会发生（且会发生无数次）。按照这个推理，地球上最早的有机物的出现很可能是一种偶然现象。除了地球以外，宇宙中其它地方尚未发现有生命，这一点可用来作为支撑这种看法的佐证。这种看法是奇迹论的另一种表述，只不过这种表述的方式比奇迹论要科学一些，因而受到尊重。但它也和奇迹论一样，按照这种看法去探索生命的起源也不会有结果。如果生命可以在没有反常事件的情况下出现，那么，这正是生命会借以出现的方式。

是上帝预做的安排？

有关生命的起源，还有一种观点。这种观点由布兰登·卡特创立，被称作“人类的原则”。这种观点认为，我们一定是在一个能够产生生命、使我们的存在成为可能的星系。因此我们目前所处的银河系很可能是从无数个星系中挑选出来的奇特的星系。或者有人也许会说，这是上帝特意造出来的。按照这种观点，大自然的法则和恒量以及银河系的最初状态实际上都是为了能够产生有意识的生命而预做的安排。也许是这样吧。但是这种观点也和前面提到的反常事件论一样，它同样无法为我们的探索提供一条摆脱困境的出路。因此，无论我们所处的星系会是如何的超自然，我们应该寻找那种生命借以产生的最有可能的方式。

是外界所为？

也许生命并非从地球开始，而是源自于从其它地方来到地球的某种种子。

曾获诺贝尔化学奖的瑞典化学家阿雷尼乌斯在本世纪初曾做过这样的推测：光波产生的压力可能会将孢子从一个星系推向另一个星系。此外，有人也曾推测陨星可能是孢子做星际旅行的载体，这样，埋在陨星中的孢子在旅

途中方可能免遭辐射的毁灭性打击。

还有一些实际问题需要回答，例如孢子在经过这样的旅行之后事实上是否还能生存下来，以及它们是否能够找到一个适合它们继续生存下去的地点，等等。此外，这种观点还有一个缺陷，即它转移了我们所要讨论的问题。我们至少知道生命可以在地球上生存和繁衍，凭此而论，作为一个想象中的生命起源之地，地球似乎并不比其它任何地方逊色。

往近说，霍伊尔与威克拉马辛格曾经推测：在广阔无垠的星际空间，那里的环境也许格外适合生命的产生。星际空间中也许到处是孢子，这些孢子从未在任何星球上存在过。尽管如此，这些生于太空的有机物却也许能够侵染像地球这样的星球。这种推测认为太空也许是进化最早产生的更为适合的地点，这样一来话题则扯得更远。而且，这种解释一点也不清楚。此外，在太空中进化而来的有机物在一个星球表面所具有的完全不同的环境中如何能够生存下来，这一点也不清楚。还有一种观点认为，彗星或陨星也许是进化起源之地。这种看法也同样既具有诱惑力，也充满了暗礁。

英国生物物理学家克里克和奥热尔却考虑过另一种观点，即所谓有生源说。按照这种观点，也许我们本身就是某些其它高等生物所做的一个研究项目的产物；也许在遥远的过去某个时期，这些高等生物曾特意在地球播下了种子。这种观点同样将问题转移了，因为这样一来，所要讨论的问题就变成： 这些高等生物又是怎样进化而来的？

裁 决

目前我无法否定以下各种可能性：地球上的生命可能源自于奇迹，或反常事件或外部侵染。我赞同这样一种看法：即 50 年代设想生命起源答案时的那种错误把握，会再次出现在某些回答有机物活动方式问题的注释里。要解答有关生命的起源这一问题还需寻找其它线索，一些奇特的线索。

在目前这个时候，对前文提到的那些推测，要说出哪些比较合理而哪些则显得离谱确实比较困难。目前，我们需要找出探索的方向。假如我们想认真探查下去，我们就必须排除一些路径。因此，我对这一调查所做的结论可以被看作仅仅是一种比较实际的观点，至少在现阶段可以这样认为。我的结论是：生命在 30 亿年至 40 亿年前因自然原因在地球上产生。在现阶段，这种结论是一种非常陈腐的观点。尽管如此，有关生命起源这桩疑案中的那些奇特特征，即横在进化开始与未开始之间的那道鸿沟，却将引导我们最终得出一种与一般常见的观点完全不同的看法。

“当然，如果莫蒂默的推测正确，如果我们正在对付的是一些不受大自然的一般规律管束的力量，我们的调查也就到头了。不过，在证明这一假设之前，我们决心先对其它所有假设一一求证。”