第一节 基因崛起
混沌初开
我们的故事开始于很久很久很久以前。
那是一个原始而混乱的世界。
陆地上,地质活动频繁,火山猛烈喷发,熔岩四处流淌,火星飞溅,烟雾缭绕。
海洋,像是一锅热气腾腾的“浓汤”,各种有机分子在浓汤里自由漂浮,起起落落。
一道道闪电划破天空,原始风暴正在成型,随后一场风暴将席卷着有毒的空气,肆虐着荒芜的陆地和海洋。
这就是40亿年前的地球。
那时的海洋里充满着各种原始的化学原料。
古老太阳持续照射,送来紫外线;一次次闪电在空气中释放着巨大电能;
在某一瞬间,一个独特的大分子偶然形成了。
这个大分子我们叫它复制因子。它很特别,因为它能够自我复制。
以下是它多种可能复制方式中的一种:
复制因子由很多小分子构成,假设每个小分子会将周围相同的小分子吸引过来,那最终复制因子将按自己组合小分子的顺序形成第二层相同的自己,就像将一块块的砖垒成一堵墙一样,而每个小分子就像一块砖。以此形成了两层甚至多层相同结构的分子;
而当两层甚至多层分子偶然分离时,便形成了两个或多个复制因子。而新形成的复制因子,又可以在原始汤里自由游荡,继续复制自己。
就这样,复制因子通过吸引周围的小分子来不断复制自己。
错误是进化之母
我们都知道,任何的复制过程都不可能完美无缺。
哪怕是使用一台精密的复印机复制出来的两个副本,如果放到显微镜下仔细观察,也能注意到一些细微的差异,比如A副本中某个字的某个笔画,会显得比B副本中相同字的笔画更浓或更淡,甚至页面上会有不应该出现的墨渍。
这就是复制过程中出现的错误。
上述复印文档时发生的错误,似乎是个微不足道的错误,从阅读文档的实用性来说也无足轻重。但别忘了,复印机,是经过了很多次技术迭代,被无数工程师改良过的精密机器。
而在原古时代,当第一批复制因子开始自我复制时,它们的复制精确度与复印机相比可谓是天差地别。
它们在复制过程中务必会犯下很多错误,比如复制出一个“缺胳膊少腿”的自己,或者一个“头上多长了个角”的自己,
当然,这里的“胳膊”、“腿”和“角”只是形象的比喻,更准确的说法应该是,复制出的“自己”左边少了一个小分子,或下面少了一个小分子;而另一个则上面却多了一个突出来的小分子。
这种复制错误放到今天来看可谓骇人听闻,不可原谅(试想生出一个头上长角的畸形婴儿的情况)。
但在第一批复制因子自我复制时,这种错误却时有发生。但请大家不要为它们担心,因为这种错误,并不一定是坏事。
而恰好相反,犯错,是万物得以进化的根本原因。
因为复制错误,导致在原始汤里会同时存在多种构造和大小各不相同的复制因子,以及由它们复制自己而产生的具有相同特征的“族群”,比如“常规族”、“缺右手族”“缺左腿族”和“头上长角族”等。
复制错误导致了复制因子的多样性,而面对原始汤未知、多变的环境,多样性毫无疑问是适应的最佳策略。既然不知道什么样的复制因子更适应环境,不如将错就错,什么样的都准备一点,为自己的后代赋予不同的特征(一个缺胳膊,一个多条腿,一个长角),说不定某一个就能更好地存活下来呢!
所以,与其说是复制因子因为疏忽而犯错,不如说是它有意为之,通过一定的“复制错误概率”来复制出更好适应环境的后代,就好像我们以前中国人喜欢生一堆孩子,想着一个没出息,总不能个个都没出息吧!
复制因子也这么干了。
适者生存
随着时间的推移,原始汤中某些族群的个体数量会越来越多,而另一些则会越来越少。
而数量越来越多的族群有以下特点:
(1)活得久,长寿。即该复制因子的结构稳定,能够在变幻莫测的原始汤里存活较长时间。考虑到周围环境中有各种其它化学分子,洋流携带着复制因子起起浮浮,不断与其它大小分子发生摩擦,碰撞;因此,无论是化学稳定性高,还是结构稳定性高的复制因子,都能够存活更长的时间,从而在其寿命期内能够“繁衍”出更多的“后代”;
(2)生育力强,特别能生。即该复制因子的复制速度快。比如A复制因子每个小时能够复制一次,而B复制因子一天才能复制一次,那用不了多久,A复制因子的“后代”数量,便会远远超过复制因子B的后代数量;
(3)复制准确,少犯错。即该复制因子能够比较精确地复制自己。如果复制准确性低,辛苦复制出10个后代,只有1个跟自己一样,另外9个都或多或少不同,与自己相同的个体数量自然就越来越少;
拥有这些特点的复制因子,便会在原始汤里逐渐占据数量优势,而这些特点也会作为进化的优势,在进化过程中被保留或遗传下来。
至此,我们所描述的一切仿佛都还很美好。
复制因子在温暖的海洋母体中自由地漂浮、游荡,尽情地繁衍、复制自己,听起来就像生活在天堂,让人心生憧憬。
然而,现实总有它的另一面。
40 亿年前的它们,跟现代社会的我们一样,面临着激烈的竞争。
首先,原始汤中的原始养料再多,在可以无限复制的复制因子面前,再多的资源也是有限的。
正如科幻作者刘慈欣在其作品《黑暗森林》一书中说到:
“...宇宙是很大,但生命更大!...宇宙的物质总量基本恒定,但生命却以指数增长!如果海洋中有一个肉眼看不到的细菌,半小时分裂一次,只要有足够的养料,几天之内它的后代就能填满地球上所有海洋。”
在原始汤中的情况也是这样。
原始汤再大,也不足以维持复制因子的无限复制。因此,原始汤中的小分子,便成了各复制因子族群竞相争夺的资源。
当然,这里使用“争夺”一词,并不代表它们知道自己正在竞争。
它们也没有感情,争夺到了小分子不会欢喜,没有争夺到也不会沮丧,更不会对彼此心生憎恶;它们只是不停在复制,而争夺的过程就同时在发生。
大家还记得上面提到的复制过程中发生的错误吧。“错误”在我们现代生活中仿佛是负面的,是应该被避免出现的。然而,这在自然进化的过程中,却是生命得以出现并发展进化的根本原因。
当复制过程中发生了错误,导致“后代”具有了某种特殊性,而这种特殊性如果恰好让后代变得更加稳定,比如“少胳膊”“少腿”的后代恰好减少了与周围环境的摩擦;或者在与其它大分子相遇的时候减少碰撞的几率,从而减少自己被撞散架的概率;比如“头上长角”的后代,在与其它大分子相遇时,如果正好“角”与对方发生碰撞,便有可能将对方撞得支离破碎,这样,不仅消灭了一个竞争对手,还能获取竞争对手散架后的小分子资源。
所以,任何能够提高自己的稳定性,或削弱对方稳定性的优势将会留下来。
后来,某些复制因子发现,当与竞争对手相遇时,通过向对方“扔出”或释放自己身上的某种小分子,能够破坏对方的结构,让对方稳定性降低甚至完全散架。
再后来,某些复制因子发现,如果能用蛋白质分子将自己包裹起来,形成一堵墙,这样可以极大地保护自己既不会与竞争对手发生碰撞而散架,也不会被竞争对手“扔过来”的化学分子破坏自己的结构稳定性。
这或许就是第一批生命细胞的成长过程。
霸权崛起
至此,复制因子为了更好的保存自己和更多地复制,它制造出了运载自己、保护自己的容器。
只有为自己制造出了这样的容器或者生存机器的复制因子,才能在激烈的进化环境中最终存活下来。
随着进化的推进,更多、更精密的生存机器被创造出来。而复制因子,则坐在由各种生物组织包裹着的“驾驶室”里,操控着生存机器去抓取食物、逃离危险,探测环境,复制繁衍。
复制因子的长久保存与极限复制,是所有生物体被创造出来的终极理由,也是唯一理由。
复制因子成为我们说的基因,而我们就是被基因操控的生存机器。
武装上了各种生存机器的复制基因,开始了它的称霸与奴役的历史。
从海洋到陆地,从微生物到植物,从动物到人类,数以万亿亿的生存机器,都是被精心制造出来,满足基因需求的奴隶。
“保护好我!”
“努力繁衍!”
“好样的!”
“简直废物!”
主人对奴隶发号施令,手中鞭子不时狠狠抽打在奴隶身上。
鞭子抽打在身上,奴隶感觉到痛苦。
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