生命的实验室

前 言 在传统领域的交叉地带，一些*令人着迷的问题仍然只有模糊的科学答案。这些学科本来不存在，它们只是人类后来划分出的概念。从知识管理的角度而言，将科学问题分门别类地划入不同的学科领域是有益的，但这种行为有时也会适得其反。宇宙中的不受控过程无法与这些整齐的分类一一对应。宇宙就是宇宙，只有文明才可以对它提出质疑。 本书试图去理解横跨生物界及非生物界的不同科学领域，探索物理学和演化生物学之间不可分割的联系。这些联系反映出：生命只是宇宙中存在的许多有趣而独特的物质类型中的一种可以进行复制和演化的形式。 读者首先应明白，这本书并不是徒劳地想要证明演化是一种完全可预测的物理学产物。历史巧合和机遇确实从中发挥了作用，这一点是无可争辩的。我们从地球上发生的大型演化实验中观察到的大量细节与繁多形式正是由此而诞生的。如果去印度尼西亚的龙目岛和巴厘岛旅行，你会发现尽管这两座岛屿在规模和位置上非常相似，而且仅仅相距35千米，但岛屿上的动物群却截然不同。两座岛屿上的生命以华莱士线（Wallace Line）为界各自演化而来，这条无形的华莱士线穿过龙目岛海峡的深水，将巴厘岛置于东南亚独特演化旅程的历史轨迹中。巴厘岛的森林中回荡着亚洲啄木鸟和巨嘴鸟的声音，然而坐落于澳大拉西亚演化树范围内的龙目岛却充斥着凤头鹦鹉和食蜜鸟的尖锐叫声。但是，这场混乱的演化实验背后仍然存在着不可动摇的物理学原理。我在这本书中所讨论的正是这些原理，从亚原子尺度到种群规模，它们越来越能解释生物学的方方面面，而人们此前一直认为这些生物学现象只是不可预测的偶然历史结果。 生命的哪些特征是由物理学定律决定的，又有哪些特征只是由掷色子般的偶然事件决定的呢？在提及生命及其演化时，这仍然是*有力且*有趣的谜题之一。我并不打算对这个问题做出明确的答复，我相信现在也没人能回答这样的问题。不过，我确实想要向读者深入阐释对在生命结构的各个层次都起到引导作用的物理学原则，以及这些不断扩充的知识体系是如何证明生命根植于塑造宇宙万物的基本定律的，这可能要比粗略地瞥一眼地球上的动物群落有用得多。 从这种生命观中得出的结论，有些人可能会觉得发人深省，有些人可能会觉得毛骨悚然，还有一些人或许会感到振奋与欣慰。对于那些和我一样对地球生命着迷的人来说，我们越来越能确定，地球生物看似极为丰富多样，但背后都遵循着适用于所有物质的简单原则。喜欢猜测其他星球上的生命（如果确实存在的话）的人可能会得出这样一个结论：外星生命的所有结构层次，看起来可能都与我们所熟知的地球生命出奇地相似。 人类的古老传统认为生命与无生命物质是泾渭分明的，因此我们总是担心，把人类及其他生命交付给决定宇宙中大多数物质命运的平淡乏味的物理学是一件危险的事情。然而，如果我们将这种传统观念抛之脑后，我们可能会发现这种担心是毫无事实根据的。相反，进化论和物理学的统一丰富了我们的生命观，我们从掌控与限制生命形式的简单规则中学会了欣赏非凡之美。