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Chapter 2
演化,历程都在序列里

基因记录着生命34亿年或更长时间的演化。我们可以把基因看作一段拼命想自我复制的生物化学程序,正如计算机病毒程序不断复制自己、不断传播;正如电子围着原子核运动——结构决定功能。物理学告诉我们,抛在空中的小球会因为重力落下,物体倾向于让自己保持能量更低的状态以维持稳定。可以说,如果物理定律是对的,生命就必然会出现。

生命从海洋中走出,大海是生命的“原始汤”——这是目前比较主流的说法。从物质基础上看,人类与星辰大海都是一样的,都由碳、氢、氧、氮、磷、硫等主要元素组成;而从一致性上来看,我们体内的盐分浓度与大海有千丝万缕的联系。实际上,水是很好的介质,能够促使小分子产生大量的碰撞与随机的融合,保证了有机化学反应发生的条件。

无机到有机的旅程由此开启,有机大分子日趋复杂,忽然有一天其涌现出自我复制的能力……原始生命就出现了!自此,基因通过随机突变,使得物种不断演化,多样性也愈加丰富起来。有的留在海洋里,有的走向了陆地,有的则飞上天空,不同的物种占据各自的生态位——在生态系统中,一个种群在时间空间上所占据的位置以及它与相关种群之间的关系。生态位有很强的随机性,所以人类今天占据着大量土地并成为城市的主宰,也是一种偶然。从人类角度看这的确很了不起,但从宏观生物学角度理解,我们只是一种主要占据平原并建设了城市的物种而已;同时,从微观来看,人体体表和肠道的每一处角落实则都与大量的微生物共生。

以人类的发展历程为例来看看基因如何记录生命的历程。很久以前,人们便习惯于仰望星空,思考我是谁、我从哪里来、要到哪里去的问题。正是这种宏观世界的探索促进了社会的发展。如今我们已踏上外星球的土地,能用各种理论来解释时空万象,但我们对微观世界的了解并不多,对那些人何以为人、地球生命何以如此缤纷等问题的深层次探究才刚刚开始。

达尔文提出演化论,孟德尔进行豌豆实验,摩尔根创立染色体遗传理论,埃尔温·薛定谔(Erwin Schrödinger)出版《生命是什么》,赫尔曼·马勒(Hermann Muller)研究人工诱发突变……遗传学研究随着一代代大师的新发现而不断向前发展。直到沃森和克里克发现DNA双螺旋结构,才将遗传学的发展推至分子层面;至吴瑞开创引物延伸法,启发弗雷德里克·桑格(Frederick Sanger)发明真正可用的测序技术并完成噬菌体φX174测序,人类才真正开始掌握了能够解密基因的工具,得以从生命的根本层面了解自己。

作为一名投身生命科学领域二十余年的理科生,我对“生命是什么”这个问题的理解是:生命的本质是化学,化学的本质是物理,物理的本质要用数学来描述。化学统一在元素上,经典物理统一在原子上,量子物理统一在量子上,而生命统一在DNA上。在我看来,生命正是由一群元素按照经典物理和量子物理的方式组合起来的一个巨大且复杂的系统。

从基因层面理解生命,会带给我们很奇妙的体验。用第三视角审视人类这一物种,审视生命的演化,答案往往最接近本质。 XfU3sJuU7uhoC1ol9lAOqcu3hwZ9nKkypgHObvq+fieg9t6WC1FeELhQGZOgfwHO

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