孟德尔妖:基因简史:gene justice and the complexity of life

**章?? 专注简单 10 亿年 放大了世界的荷兰人 生命，正如我们（或至少大多数人）认为的那样，是“大”且复杂的。人类如此，那些生活在农场、花园和屋舍周围的生命也是如此。这些我们熟悉的生命形式，和人类在个头与复杂度上是大体相似的。它们中的一些，也许看起来十分简单，但只要仔细研究，就能发现复杂的一面。比如，一只小小的蝴蝶看起来很简单，但它身体内部的复杂程度完全不亚于我们人类。蝴蝶的行为没有人类行为这么复杂，但如果把蝴蝶的成长过程和人类的进行比较，后者就显得单调乏味多了。蝴蝶是经过变态 a 发育的毛毛虫。毛毛虫长得更像蠕虫，和扑腾着翅膀的蝴蝶成虫相去甚远。与此对应的是，一个成年人更像是一个放大版的婴儿。因此我们可以说，和所有生活在我们身边的生命形式一样，蝴蝶是十分复杂的。 我们对生命的复杂性已经如此熟悉，从而很容易把这认为是理所当然。人类从开始问问题的那一天起，就提出了这样一个疑问：为什么会有生命存在?直到*近，我们才开始提出另一个疑问：在有生命存在的前提下，为什么生命要往复杂的方向进化呢？本章我将用四个理由说明，人们不应将生命的复杂性视为必然。综合来看，相比讨论生命的存在，生命的复杂性才是我们要关注的问题核心，而不是仅仅讨论生命的存在。 不能把复杂性视为必然的**个理由是，那些我们肉眼可见的生命只是所有生命形式的一部分。事实上，和我们一起生活在这个星球上的大多数生命都是十分微小的，比我们用肉眼能够看到的*简单的生命还要小得多。科学家们将这些微小生命体的发现（也许是人类*重要的知识发现之一）主要归功于显微镜的发明。 17世纪末的光学显微镜远没有现在这么容易操作，只有具备一定光学知识并掌握特殊镜片打磨技术的人才能很好地使用它，比如荷兰人安东尼·范·列文虎克。 历史性的重要时刻发生在1674年。这一年，列文虎克考察了一个名叫贝克尔斯·米尔的内陆湖。此湖距离他在代尔夫特的住所有两个小时的路程。列文虎克在记录中写道： 我取了一些水样放在小瓶子里。第二天，当我观察这些水样的时候，我发现其中漂浮着各种各样的土壤颗粒……除此之外，还有很多微小的生物。它们有的是圆形的；有的大一些，呈椭圆形。后来，我观察到这些生物的头部附近长有两条“腿”，身体的*末端还长着两片小小的“鳍”。另外一些微生物比椭圆更扁一些，移动得很慢，而且数量很少。这些生物颜色各异：有的白而透明，有的长着闪绿光的“鳞片”；另一些是中间绿而两头白，还有的则是白灰色。它们大部分在水中移动迅速，轨迹也有不同：上升，下降，或者兜圈子。观察它们真是一件有趣的事。 列文虎克所观察记载的这些微生物，也许就是今日博物学家们所说的轮虫（Rotifers）、纤毛虫（Ciliates）和眼虫（Euglena）。在那之后的近四分之一个世纪中，列文虎克打开了通向新世界的大门:水中遍布的微生物、精液里蠕动的精子、血液里的血细胞……发现了“新大陆”的观察者们自然十分兴奋，蒲伯和斯威夫特用诗歌迎接这个新世界，艾迪生则用散文向它致意。一些神学的观念必然要做出调整，但新的宗教信仰体系依然得以建立。正如艾迪生所推论的那样，人们因此更为确信，天使、上帝等神灵存在于超越我们感官范围的上层世界中；现在列文虎克为我们揭示的，正是比人类更低层级的、先前无法被察觉的世界。詹姆斯·汤姆森在这一问题上表现得更是有点“精神洁癖” — 他对由天堂构成的这样一种层级世界心存感激，因为正是这样的世界，让我们得以对这些令人不悦的微生物做到“眼不见为净”。 若这被现实包裹的世界浮现在他面前，无论是珍馐玉盘，还是仙露琼浆，对他而言都已索然无味。 现在，你应该知道为什么W. C.菲尔兹 如此抗拒喝水了。19世纪，路易斯·巴斯德 c 的“细菌致病学说”极大地扩展了这个“被现实包裹的世界”，巴斯德发现的主要微生物是细菌。细菌是非常小的单细胞生物，甚至比列文虎克描述的那些微生物要小得多。 巴斯德常常需要用间接的方式研究，而不是用显微镜直接观察。用布鲁诺·拉图尔 d 的话说，只有很少的一部分细菌中的异类才不会被巴氏消毒法消灭。来自图卢兹的生理学教授菲利克斯-阿基米德·普歇（Félix-Archimede Pouchet）在1865年评论道：“巴斯德的细菌致病学说简直就是扯淡。你怎么能认为这些微生物的数量可以多到进入到这些肉汤 e 里？如果这是真的，那么它们就会形成浓雾，稠密得就像钢铁一样。”然而，对于下一个世纪中的微生物学研究，他又会做出怎样的评价呢？事实是，追随巴斯德脚步的“微生物猎人”捕获了一种又一种细菌，接着又发现了比细菌要小得多的病毒。细菌是单细胞生物，因此只有在清楚观察目标的情况下，才可能通过显微镜看到。病毒则仅仅由一些分子构成，在光学显微镜下是无法观察的。1883年，人们首次猜测病毒的存在，但直到1935年才真正分离出病毒。那时已经有电子显微镜（1932年发明），所以就连病毒都可以被直接观测了。 新的微生物种类不断被发现，例如将要在本章后段提到的古生菌（Archaea）。但是，近年来*令人震惊的发现是微生物庞大的数量和其高度多样化的栖息地。病毒和细菌不仅仅像“看不见的雾”一样漂浮在空气中，而且还广泛存在于土壤和海水里。一升在海面附近采集到的海水大约包含1010 个病毒和109 个细菌。地壳深处、土壤底层和海底沉积物之下都分布着数不清的微生物群落。细菌可以潜藏在油井深处和看似没有生命的岩石上，甚至和细菌差别极大的生物体都包含着大量细菌。人类大肠内壁的细菌“内衬”平均有2厘米厚，但和牛、白蚁这样的动物比起来已经算少的了。我们的皮肤上也布满了细菌：一平方厘米的皮肤上平均有1000到10000个细菌；腹股沟和腋窝处的细菌更多，可达每平方厘米100万个。人体大约由1014 个细胞组成，同时还有1013 到1014个细菌。在这个意义上说，人体接近一半的细胞是细菌。 来自佐治亚大学的一组生物学家对地球上微生物的数量进行了估计。从生物个体数、细胞数或者遗传多样性这些指标来看，地球上大部分的生物是我们肉眼看不见的单细胞（或更低等）的生物。如果说细菌体型太小，单纯比较数量可能会引起误导的话，换用一个与大小无关的度量标准依旧不会削弱微生物的“霸主”地位。判断某种生物丰富程度的一个合理标准是当今世界上组成该生物的碳的总量。结果表明，细菌和其他微生物所包含的碳与所有植物加起来一样多。我们可以想象，除了常规生物世界中那些茂密的森林、参天的大树、成片的珊瑚礁以及一望无际的金色田野外，还有一个看不见但是包含着同样多生物质的“微生物世界”。或许，对于“上帝在创世的第七天究竟在忙什么” 这一问题，微生物学家已经有了自己的答案。