生命的跃升生命演化为什么要以死亡这种

本文为你解读的是《生命的跃升》，这本书主要讲的是，我们地球上从诞生生命、孕育万物到发展出人类文明，这40亿年间的10大关键点。

我们常说，人生旅程漫长，但关键的只有几步。同样，地球生命的历史虽有超过40亿年之久，但成就今日大千世界的，其实也只是生命进化历程中的几次重大跃升。正是这些“生命的跃升”，让地球不同于太阳系中其他星球，显得如此与众不同。地球或许不是宇宙中唯一存在生命的星球，但是地球上的生命却是独一无二的。地球上的生命是怎样诞生的？生命又是怎样在演化中不断完善自己并向更高的阶段跃升的呢？这正是《生命的跃升》要告诉你的。

这本书获得过年英国皇家学会科学图书奖，并被《新科学家》《自然》《泰晤士报》等评为年度图书。它的作者，是英国著名的生物化学家尼克·莱恩，他还是伦敦大学学院遗传、演化与环境系的教授，专门研究生物进化。作为一名研究进化的科学家，莱恩怎么看待生命进化这个过程呢？他认为，进化历史上十次最伟大的“发明”，造就了生命和今天的世界，这些发明者不是某个人，而是大自然。

所以，莱恩把这本书的副标题命名为：“40亿年演化史上的十大发明”，它们分别是：生命、DNA、制造氧气、复杂细胞、有性繁殖、运动、视觉、热血、意识、死亡。这些发明，不是由某个人，而是由大自然来完成的，每一项发明都可以看成是一个有趣而奇妙的故事。我们下面就一起来逐个看一下。

第一大发明：生命来自一锅汤？要探讨生命的演化，首先要弄清楚的问题就是生命是如何诞生的。最早的生命诞生在距今38亿年前，那个时候的地球完全被海水覆盖，所以称为“水球”更合适。年，科学家斯坦利·米勒用一个大玻璃烧杯模拟了38亿年前地球的大气组成，然后在烧杯中制造了闪电。经过一阵“电闪雷鸣”之后，生命的基本组成元件——氨基酸出现了，生命诞生了！

米勒的实验轰动了整个世界，他将自己的实验比作一锅原始汤，这锅汤恰恰解释了生命是怎么诞生的。米勒的“原始汤”理论不久之后便被推翻，因为研究发现38亿年前的大气组成与米勒设想的根本就不一样，缺少了关键的配料，“原始汤”没法炖出我们想要的味道。既然天上的气体不行，科学家们就潜入深海，他们注意到海底岩浆形成的热泉口，这些热泉口的最高温度可达℃，喷出许多致命的含硫矿物。正是在热泉口附近，科学家发现了微小的空腔结构，而氢气和二氧化碳就在这些空腔里“鬼混”，形成了有机分子，这些有机分子恰恰就是生命的原材料。就在38亿年前黑暗海底的某个热泉口处，生命已经蠢蠢欲动啦。

第二大发明：遗传的双螺旋。生命在海底热泉口诞生只是迈出了万里长征的第一步，下一步便是如何将生命延续下去。生命自诞生之时就有了好办法，热泉口高浓度的核苷酸与核糖核酸反应合成了脱氧核糖核酸，也就是DNA。DNA的功能是信息储存，其中的许多信息可以遗传给后代，这些有遗传效应的DNA片段也就是基因。DNA具有神奇的双螺旋结构，组成这个结构的最小单位是碱基对，人类的DNA有多达30亿个碱基对。当你还在妈妈肚子里时只是一个胚胎，长大后身上却有15万亿个细胞。想想吧，你的DNA要复制至少15万亿次，复制中的出错率只有10亿分之一，这是多么高的精确度啊。每种动物的DNA都有差别，正是这种差别才让地球上的生命变得如此丰富多彩又变幻莫测。

其实就算是人类的DNA也没有完全一样的，这也正是孩子不会与父母长得一模一样的原因。尽管动植物外貌形态上存在着天壤之别，但是DNA之间的差别却并没有看上去那么大，要知道我们人类与黑猩猩的DNA只有1.4%的不同。不同物种DNA的相似证明了今天地球上的生命来自同一个DNA，而这个DNA几乎是与生命同时诞生。

第三大发明：吸收太阳赐予的氧气。氧气是支撑地球生命的关键物质，如果没有氧气，动植物都无法生存。生命诞生之初的地球上并没有氧气，空气中满是二氧化碳、甲烷等气体。那么氧气又是怎么出现的呢？许多人会想到植物的光合作用。光合作用是今天地球上最高效的超级生物制氧机，但是却并不是最早产生氧气的参与者。最早的氧气由一群不安分的细菌产生，这些细菌为了抵御来自太空的紫外线辐射，于是吸收了海洋中的锰元素来保护自己。被细菌吸收的锰元素形成锰原子簇，锰原子簇除了当保镖还会从水中获得电子同时释放出氧气，这就是地球上最早的氧气。体内藏着锰原子簇的细菌首次造氧之后，叶绿素才带来了光合作用，地球大气中的含氧量在距今26亿年前突然飙升，这就是著名的“大氧化事件”。

氧气的存在将会带来动植物的高级化和大型化，同时还为生命撑起保护伞，这就是臭氧层。进入高空的氧气受到来自太阳的紫外线辐射之后变成游离的氧原子，氧原子与氧气结合成为臭氧。臭氧层的存在有三个方面的好处：首先是保护了地球上的生命免受短波紫外线的伤害；第二是臭氧层将吸收的紫外线以热量的形式给大气加热；第三是臭氧层会像一层隔膜防止地球热量的散失。无论是氧气的产生还是臭氧层的存在，太阳在其中都起到了关键性的作用，其无意中为地球生命的演化创造了重要条件。

第四大发明：有核才有无限可能。这个核，指的是细胞核。我们知道，细胞是生命体的最小结构和单位，由细胞膜、细胞质和细胞核组成，就是在细胞核里，存放着载有遗传基因的DNA。最早的生命属于单细胞生物，由于体内没有真正的细胞核，因此被称为原核生物。原核生物早在38亿年前就已经出现，此后的18亿年时间内尽管出现了氧气，但是生命却依然处于原地踏步的状态。

在距今20亿年前的某一天，一个原核细胞钻进另一个原核细胞体内变成了真正的细胞核，真核细胞就在如此偶然的情况下诞生了。与古板保守的原核细胞不同，真核细胞喜欢时不时搞个大新闻！距今12.6亿年前，大型多细胞生物出现。距今6亿年前，复杂多细胞生物兴起。距今5.4亿年前，寒武纪大爆发来了。自此之后，生命演化进入了快车道，脊椎动物出现和登陆、恐龙崛起、哺乳动物兴盛、人类诞生等，这一切都属于真核生物事件。原核生物向真核生物的转变是地球生命史上最重要的一次转变，如果没有这次转变，就没有今天我们身边的鸟语花香，当然也不会有人类。正是真核细胞的出现给了生命向前演化的无限种可能，这看似偶然的事件实则必然会发生。

第五大发明：有性繁殖。高级的生命体，都有性别之分，并且通过不同性别的结合，才能繁衍后代，这是再正常不过的事情，但是你有没有想过有性繁殖的弊端？有性繁殖只能将你50%的基因传给下一代，而下一代还很可能遗传来自父母的生理缺陷和严重疾病，这听上去很可怕。其实在生命诞生之初，繁衍的方式是简单又纯洁的无性繁殖，无性繁殖与其说是繁殖倒不如说是自我复制。

某一天，两个细胞融合到一起，它们的染色体分离之后进行了重组，有性繁殖就这样诞生了。有性繁殖取代无性繁殖成为今天地球上绝大多数生物采用的繁殖方式，其背后肯定有着某种巨大的优势。最早探寻有性繁殖优势的人是进化论之父——达尔文，他认为有性繁殖的好处在于杂种优势，后代能从父母那里遗传更好的基因，实际上性就是将基因打乱后重新组合，让更好的基因能够保存并且发扬光大。有性繁殖对于物种群体的益处更加明显，其能够让好的基因突变快速扩散，甚至是促成新物种的诞生。正因为有了性，遗传才有了多样性，生命才能够演化发展。为了性，植物绽放出美丽的花朵，鸟儿在枝头欢快地歌唱，人们为了爱情变得痴狂。

第六大发明：生命在于运动。时下运动健身已经成为健康生活的代名词，跑步健身广场舞，各种方式不一而足。运动的核心是肌肉，人类的一举一动都需要肌肉的参与，动物身体上不同部分有不同类型的肌肉，这些肌肉在运动时分工明确。肌肉由肌纤维构成，能够将化学能转化成机械能。当肌肉收缩时便产生了力量，今天世界上收缩速度最快的肌肉，是果蝇身上的飞行肌，这些肌肉的收缩能够保证果蝇翅膀每秒拍打几百次之多。

运动又是在何时出现的呢？运动的起源可以追溯到真核细胞诞生之初，而寒武纪大爆发才算是真正拉开了地球生命运动会的大幕。运动的目的性非常强，就是捕食与躲避捕食，于是在吃与被吃的生存竞争中，生命加快了演化的速度。运动决定了演化的节奏，让生命变得更强壮、更敏捷、更巨大，运动让地球上的生命活力四射。经过几十亿年，人类以全新的方式诠释运动的意义，比如，奥林匹克运动会也包含了和平、交流、合作等含义。

第七大发明：睁开双眼看世界。“假如我有三天时间视力正常，最盼望看见什么?我会把这三天分为三部分…”这句话出自著名女作家海伦·凯勒的《假如给我三天光明》，文中饱含了失明作家对于重新看到世界的渴望。眼睛提供的信息比鼻子、耳朵、舌头要丰富、立体、直观、全面得多，所以被称为“心灵的窗口”。今天地球上95%的动物都长有眼睛，但是你肯定不知道人类眼睛消耗氧气的能力甚至超过了整个大脑。包括达尔文在内的许多人认为眼睛是生命设计的巅峰，如此复杂又如此完美。

化石记录中最早的眼睛属于生活在距今5.4亿年前的三叶虫，那时正是寒武纪大爆发的开始。其实早在三叶虫出现之前，所有动物眼睛的祖先——感光细胞就诞生了，这种细胞包含了视觉色素视紫红质，能够感受到光的存在。在后来的演化过程中，脊椎动物的感光细胞变成了眼睛，而无脊椎动物的感光细胞变成了负责昼夜的生物钟。在生命演化的历史上，感光细胞只演化了一次，却成为视觉的起点。假如没有眼睛，植物就不需要鲜艳的花朵，孔雀也不需要艳丽的羽毛，女孩儿们更不需要漂亮的衣服和鞋帽，这个世界会变得单调而且毫无色彩。

第八大发明：生命要有温度。动物分为热血动物和冷血动物，而我们人类所属的哺乳动物属于热血动物。热血的核心是高新陈代谢率，最明显的优势是更好的力量和耐力。热血动物就像是一座微型电站，通过燃烧碳来产生热量，如此一来就不再畏惧寒冷的夜晚和冬季了。为了产生热量，热血动物一天就要吃掉同等大小冷血动物一个月的食物，而且在炎热的天气里要使出浑身解数给自己降温，冷血动物则乐在其中。高新陈代谢率和食物的高消耗导致热血动物的寿命相对更短、种群数量更少。既然热血的代价这么高，为什么还会存在呢？

热血的优势有两大方面：一方面，热血允许动物在夜间活动并在寒冷的区域生存，扩大了活动时间和生存范围；另一方面，热血将更多资源提供给大脑，让生命体拥有了更大的大脑和更高的智商。热血动物大约在距今2.5亿年前的三叠纪时期出现，包括了哺乳动物的祖先犬齿兽类和鸟类的祖先恐龙。你没有看错，恐龙不但是鸟类的祖先，而且还是热血动物，古生物学家已经发现许多恐龙长有羽毛和类似鸟类的气囊结构，这些都是热血的证据。经过2亿年的演化，热血动物已经成为地球上最高级的生物类群，热血扩展了生命分布的纬度和高度。

第九大发明：物质决定意识。意识是我们对这个世界和自我的反应，看上去似乎与看得见摸得着的物质无关。正是由于意识看上去高于物质，宗教才据此认为意识是神赋予我们的，科学无法解释。研究证明，不同的意识是大脑特定区域的属性，当我们用物理手段刺激特定区域时就会产生指向性的意识。当大脑的某一区域出现疾病的时候，我们的意识就会产生相应的病例反应，比如阿尔茨海默病、癫痫。如果对大脑的某一区域用药，则能够很好地缓解精神类疾病。

如此看来，意识并非神赐，它是依托于物质而存在的，这个物质就是大脑中的神经元。意识可以分为两种：一种叫做“基本意识”，包括对自己和周围世界的认知、情绪、饥饿等；另一种叫做“眼神意识”，是以社会、语言为基础的心智。如果以“基本意识”作为衡量标准，那么几乎所有的脊椎动物都具有意识。尽管我们还无法清晰解释意识产生的原因及背后的奥秘，但是意识毫无疑问也是演化的产物。

第十大发明：死亡并不可怕。死亡是我们最不想面对的事情，但又是每一个人最终不得不面对的事情。为了逃避死亡，自古人类就在寻找长生不老的方法，如仙丹、圣杯、耶稣的血等等，没有一种方法是有效的。其实不仅是人类，地球上所有生命都将死亡作为终点。生命的演化为什么要以死亡这种极不受欢迎的事件结尾呢？早在30亿年前，地球上还只有细菌的时候，为了与噬菌体对抗，细菌演化出了程序性死亡，可以说，死亡完全是它们有意为之的。对包括人类在内的多细胞生物来说，死亡也有不可替代的意义。

以人类为例，当我们的寿命延长时，隐藏在基因中那些不利的因素就会被启动，各种老年病接踵而至，这些疾病摧残着人们的身心健康。今天，突飞猛进的现代医学大大延长了人类的寿命，但是却没法改变身体不断衰老的事实。尽管各种老年病看上去与年龄相关，实际上与机体的衰老存在直接联系。导致衰老的元凶是自由基，自由基调节着几种重要的信号蛋白，这几种信号蛋白又进一步调节着上千种基因和蛋白。在生命体中，呼吸和新陈代谢越快，自由基的泄漏也就越快，寿命也会变短。我们的寿命比老鼠长得多，因为我们的新陈代谢更慢，自由基的泄漏也更慢。

所以，单纯延长寿命并不是关键，让身体始终保持在健康有活力的状态才是根本。正是因为死亡的存在，我们才懂得珍惜时间，珍爱生命！

以上就是这本《生命的跃升：40亿年演化史上的十大发明》的主要内容，我们再来回顾一下，本书通过解读十个生命进化历史上最伟大的发明，介绍了地球生命演化史上的大事件，这10大发明分别是：第一，生命起源；第二，DNA；第三，制造氧气；第四，真核细胞；第五，有性繁殖；第六，运动；第七，视觉；第八，体温；第九，意识；第十，死亡。其中的每一个事件都足以改变生命演化的轨迹。通过这本书的介绍，作者向我们展示了生命演化的历史，和这个过程中包含的伟大而奇妙的自然设计，也因此，这本《生命的跃升》被认为是了解地球生命的诞生和演化的必读书目。

撰稿：江泓

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