宇宙和生命-第751章
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是有可能的。不过这样的情况不在眼下讨论的范围之内，它将
在第四章中讨论。
⑤ 最后的这一点正是含水的环境对于生命的出现和维持至为
重要的原由（参见第三章）。
⑥ 迄今观测到的大部分彗星都来自太阳系边缘的两个区域，
即奥尔特云和柯伊伯云。有理由相信， 在过去的46。5亿年中周
期性地造访地球的某些天体也许来自遥远的、环绕其他恒星运
行的世界。
⑦ 有些读者可能会奇怪，为什么科学家选择了RNA而非DNA
作为最原始的导火索？原因是制造RNA所用的核苷酸要比制造
DNA的脱氧核苷酸更加容易合成。而且这样也更容易想象DNA
如何从RNA演变成今天这样的遗传信息的保卫者和储存者的角
色。
⑧ 几乎所有的元素都至少有两种同位素形态，它们的质子数
相同，但是中子数不同，这就导致了原子量（原子核内中子与
质子之和）的不同。
第三章凸眼怪物和小绿人
“它是生命，吉姆，但不是我们所知道的那种生命。”
——引自《星际迷航》
让我们设想宇宙中充满了生命。暂且假设怀疑论者的想法
是错的，生命之花在银河系乃至其他星系处处盛开。那么外星
生物会是什么样子呢？
对这个问题有两种不同的观点。一部分人认为在外星世界
里，物种的数目与地球上大致相当，但是占统治地位的生物与
我们人类看起来完全不同。另一种推理是，外星世界中有着大
量不同的物种，但真正进化到能够创造一个文明的生物则应具
有和人类大致相同的形态。
两方阵营的论据都相当复杂，关键在于对进化生物学的不
同诠释，以及关于宇宙范围内进化方式的互相对立的观点。
我们已经知道，自从1859年达尔文的《物种起源》出版后
自然选择的进化理论开始流行起来。这是一部堪与爱因斯坦的
相对论、立体派或勋伯格（Schoenberg） 的十二音阶体系媲美
的作品。就和所有划时代的革命性发现一样，进化论被当时的
许多人误解。甚至时至今日，它仍为不少人曲解。
19世纪后半叶，当达尔文的密友赫胥黎（Thomas Huxley，
（绰号“达尔文的斗犬”）竭力宣传进化论时，传媒和大众都
完全错误地接受“人是由猴子变来的”这样的观点。这是对一
种缜密的理论的粗滥而错误的解释。时至今天，不少人仍持有
如此荒谬的想法，此外，还有一些更诱人的误解掺杂进来。
最近在某科普杂志刊登的一篇关于其他行星上的生命的文
章中，我惊讶地看到它说在另一颗行星上产生和我们相同的基
因序列的机遇是5×；（10的16 557 000次方），即5后面跟着1600多
万个零。这无疑是个大得难以想象的数字，它意味着在其他星
球上出现与地球生命相仿的生命是极有可能的（扫校者注：中
译本原文如此，疑为作者或译者笔误，产生相同基因序列的机
遇应当是1/（5后面跟1600多万个0）， 也就是说在其它星球上产
生与我们相仿的生命是极其没有可能的。从下文看，作者也是
这个意思）。而事实上，这种说法是彻底错误的，它没有将进
化的因素考虑进去。
诚然，在一个没有进化的宇宙中，要产生与智人相似的生
命形式是不大可能的。不过，由于基因随着环境而进化、变异，
所以倘若地外环境与地球并非截然不同的话，那么在有生命的
行星上的生物基因经过长时期的进化，产生与地球上相似的生
命是完全有可能的。
但是，达尔文进化论的重要性远不止如此。它并不是简单
地描述生命形式的发展，或高等生物如何从低等生物进化而来；
它是生命的发动机。不管那些宗教顽固派怎么说，没有进化也
就没有生命。
进化的机制究竟是什么呢？它如何影响着关于外星生命特
征的种种争论？进化的结果是否会产生凸眼怪（bug…eyed monsters
常简称为“BEM”），有没有小绿人（“LGM”），或是其他
什么闻所未闻的东西？
进化过程是在不经意间发生的，冷酷无情的。这是岩石的
核心，是生存的恶梦，是在陷井底的恐怖，是那种将你在清晨
4 点惊醒的恐惧。通过自然选择而进化，是所有物种从较不完
善的形态转变为更能适应环境的形态的过程。这个过程是由逆
境、环境的改变、以及竞争来驱动的（由此而产生了另一个被
大大曲解的观点——“适者生存”）。生物所遭遇的逆境越多，
进化的速度也越快。
我所以说达尔文进化论——或者说自然选择进化是冷酷而
又不经意的，是因为这只是一种机制：进化过程中的种种变化
都是没有导向管理的，并没有什么神在谋划或在幕后操纵着这
一切。
达尔文进化论不需要神，这是一个在遗传层次上运作的自
我延续过程。越能适应环境的物种，生存和繁衍的机会就越大。
通过有性繁殖，它们将遗传物质传给子孙后代。至关重要的是，
这些遗传物质也通过复制过程而重新组合并且有可能发生变异。
变异后的这些特征（与那些按照原样复制的部分一起）在后代
的身上体现出来。接受到更为适应环境的遗传信息的后代，又
有更多的机会生存繁衍。如此一代代遗传下去，这些物种变得
越来越适应环境。突变纯粹是偶发的，它塑造新物种。与此同
时，那些获得不利的遗传信息的试验品则将被历史无情地抛弃。
这种机制几乎是一种普适的真理。我这么说确是冒了被指
责为沙文主义者的风险，但根据我在上一章提及的碳的独特性，
通过自然选择而进化的机制是一条基本法则，没有理由说它不
适用于整个宇宙。正像前面我已说过的，按我们目前的认识，
没有进化过程就没有生命（原注：即使是再奇怪的生命形式，
比方说，假设有智慧型气体生命存在，它也必须经历进化的过
程。也许是从另一种不那么适应环境的气体形态进化到更为适
宜的状态）。
那么，这种简单的机制又是如何影响了我们的外观或是使
一头鲸区别于一只金丝雀的呢？
发育生物学是一门专门研究地球上的生命如何从几十亿年
前的简单形态发展到今天我们所见的这些动植物的学科。它是
一门融合了进化生物学、古生物学和遗传学的综合性学科。
发育生物学家从两个基础出发着手研究。其中一条途径称
作“进化生物学”，研究各种现代动物的种种结构，它们被称
为动物的“体构”——我们今天所看到的不同类型的动物所共
有的基本类型。有了这些之后，就可以通过计算机模型来追溯
这些基本体构的起源。
另一条途径是“遗传追溯”，这种方法包括分析遗传物质
经历漫长时期所发生的变化。遗传特征当然是决定生命的本质
和差异的关键因素，我们也许可以有办法追溯遗传物质在同种
和不同种生物之间如何变化。通过这种方法，生物学家可以得
出两个或更多个现代物种的共同祖先的特征，再以相同的方法
一层层递推上去，直至建立物种“谱系树”。
这两种方法都不很直截了当。生理特征的追溯方法不但需
要强有力的计算机模型，有赖于大量从古生物学和考古学的发
现中获得的参数和信息，了解功能与结构的关系，而且还要进
一步了解动物的生理特征与环境之间的联系。遗传追溯方法的
问题则在于不同的基因，亦如不同的物种那样，进化的速度并
非相同。进化过程的途径更是含有大量分支，这种错综复杂的
情况常常将研究者引入死胡同，使逻辑推理陷入僵局。尽管如
此，发育生物学家们还是逐渐勾画出了生命在地球上的演化进
程，并有可能由此了解生命在其他星球上的发展情况。
在前面一章里，我们已经看到地球上的生命是在约38。5亿
年前出现的。虽说关于无生命物质如何转变到我们所说的“活
的”生命仍是争论的焦点，但是很显然，自那个转折点后，生
命开始了繁衍和进化的历程。不过，如果你认为这是一个简单
的线性进化过程，那就大错特错了。
直至 5。3 亿年前，地球上最复杂的生物也只有水藻那样的
水平，甚至水藻都还是刚刚出现的。在地球上能找到生命的最
初的28。5亿年中，只存在单细胞生物，例如细菌。到10亿年前，
水藻作为首例简单的多细胞生物出现在地球上。后来，大约在
5。5 亿年前，也就是地质学家所说的新元古代， 一批复杂一些
（相对于今天仍很原始）的生物崭露头角。它们可能是类似于
今天的海腮、原始蠕虫、水母还有蛞蝓之类的动物。它们都留
下了模糊的化石和痕迹。
不过，又过了大约2000万到2500万年，地球上的生物进化
发生了翻天覆地的变化。在整个新元古代时期，地球上都只有
相对较少的几种“体构”，但突然间一切都变了。如果我们将
5。5亿年前的化石与5。2亿年前的化石作一番比较， 就会发现地
球上生物种类和数量的巨大差异。
这种突然的变化被称为寒武纪大爆发，地球上动物生命活
动的一次突然迸发（这是一个连接约始于40亿年前的前寒武纪
时期和持续至约 5 亿年前的寒武纪的过渡时期）。如果在此之
前有外星来客造访我们的地球，它们除了细菌外只怕很难再发
现其他的生命迹象了（细菌繁盛的状况倒有可能和今天的一样）。
但如果它们是在寒武纪末，也就是在寒武纪大爆发之后来到这
里，就会看到大量不同的生物。正是这些原始动物——包括几
乎所有已知的带壳的无脊椎动物（贝类、蜗牛和节肢动物）的
出现，才会导致现代脊椎动物——当然包括人类——的产生。
在寒武纪大爆发（这一阶段也许只持续了几百万年）结束
的时候，所有生物的基本结构（即地球上所有动物的体构）都
已建立完毕。从此以后的所有进化步骤（包括我们认为最激动
人心的变化——一些动物离开海洋，开始在陆地上生活）都只
是在寒武纪大爆发确立的基本动物类型上进行精雕细刻的变化
而已。
根据这些基础构架，目前地球上已经形成了37种不同的体
构，它们构成了生物分类学藉以为据的整个动物阶层。利用这
37种体构，大自然已经产生了大量不同的动物，从蜈蚣一直到
爱因斯坦。（原注：生物学家利用这样的系统把动物和植物归
入包容度越来越大的等级式分类之中。非常相近的物种归为一
个“属”。特征和起源相近的属归为一个“科”。科到“目”，
目到“纲”．纲到“门”或“部”，最后，门或部又合为“界”。）
虽说从外观上来看，地球上不同的动物之间存有很大的差
异，但从遗传的水平上来分析就会发现惊人的一致性。诚然，
地球上所有的生命都是以碳为基础，而且均依靠DNA来传递遗
传密码，但我所说的一致性远不止这一些。遗传学家发现，几
乎所有的生命体在它们的核心部分都有一组“调节基因”。这
些基因决定了生物的基本体构。由于许多种群的动物具有共同
的祖先，这些外表大不相同的动物——比方说乌贼、斑马和苍
蝇——便有着非常相似的遗传密码。
大多数动物是从一个单细胞——受精卵或是“合子”开始
的。随后，这个细胞分裂，复制，制造出有特殊用途一形成器
官、腺体、皮肤、肌肉和骨骼的各种蛋白质。不过，在每个生
物的核心部分都有一组共同的控制蛋白质形成的基因。由其控
制形成的蛋白质又和其他基因相互作用生成更多的蛋白质，如
此继续下去就成为所谓的“基因级联”。随着这个过程的不断
进行，基因变得越来越各司其职，与我们这颗行星上几乎所有
的生物最核心的共同基因的差别也越来越大。
胚胎发育中最简单的指令是确定自身的体轴——哪一头成
为尾部，哪一头又将成为头部，哪一边是背面，哪一边是正面。
这条指令是从基因级联中心的一组基因中得到的，它是所有物
种共有的特征的例证。从级联的这个位置往下一些是决定躯干
之外是否长出一个头的基因和控制肢体发育生长的基因。这段
基因在像魟和马如此相异的动物之间会有所不同，但倘若是马
和羊，甚至马和苍蝇之间则相当接近，只是在级联的再下面一
些才是明显不同的动物之间的区分地带。甚至鸟的翅膀和哺乳
动物的前肢部分据信都由同一组调节基因控制。
图 7 动物调节基因示意图
这整个过程源于一段真正古老的DNA序列。这段据信在地
球动物出现之前就已存在的DNA被称为“同源框”。换句话说，
这段DNA序列（大量高度复杂的碱基对集合）早在前寒武纪就
已经产生了。过去几年里，在遗传学的这一领域进行了大量研
究，其注意力主要放在一组包含“同源框”DNA序列的所谓“
同源框基因”上。这组基因通常成簇地聚集在动物染色体中，
所以又叫“同源框基因簇”。
近来，科学家对同源框基因簇的研究带来了一些令人吃惊
的结果。他们发现这些基因很可能是其所在的生命主体的模板
——一簇中基因的排列方法与动物体内由它们控制的那个部位
处于胚胎期时的排列方式一模一样）。
遗传学家和进化生物学家利用同源框基因簇来帮助解释在
寒武纪大爆发之前不同的物种如何共有同一祖先，随后又通过
怎样的进化途径发展到今天的模样。举个例子来说，科学家们
可以证明老鼠和苍蝇在大爆发之前有着共同祖先，因为老鼠和
苍蝇所带有的启动眼睛生长的基因如此相似，甚至可以在胚胎
时期将其互换而没有任何不良后果。当然，更为复杂的那些用
于控制眼睛类型的特化基因就不能成功地交换了，因为这样的
基因是它们共同的祖先经历寒武纪大爆发后演化出来的不同分
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