第29章完结（2/2）

第6章 临界点5：生命的进化（a）——细菌和病毒

（35亿年前至今）

我们已经知道，人体内的许多原子都来自早期宇宙，其他的原子则是大型恒星爆炸将复杂的原子散布到我们的银河系中而逐渐出现的。那么，现在就要问了：生命是如何起源的？原子和分子是怎么进化成生物的呢？

两个词

生物学是研究生物体的学科，从本章开始我们将用生物学继续讲述这个故事。_新¨丸+夲?神-占~ ￠醉￠新?漳!节￠埂`辛/筷·生物学领域最基本的两个词是“生命”和“进化”。

那么“有生命”到底是什么概念呢？恒星有生命吗？地球有生命吗？宇宙有生命吗？当科学家和哲学家开始考虑自己学科以外的内容的时候，就提出了上面的问题。不同的语境中，对于生命定义的讨论一直没有停止。

给“生命”下个定义，并不容易。物质元素既构成有生命的实体，也构成无生命的实体。那么这两种实体的区别在哪呢？有生命的物体是“细胞”构成的，而细胞是小型的“化工厂”。除此之外，生物学家对生物体的3个特性也达成了共识：新陈代谢、繁殖和适应。

“新陈代谢”是指生物积极地从环境中摄取物质和能量、补充化学成分而同时不失去其本身特点的过程；“繁殖”是生物繁育跟自己相似的后代的过程；“适应”是指生物为适应环境的变化而能够经过多个世代发生改变的现象。

“进化”同样也不好下定义，它指的是现在的生物都是从早期形式演变发展而来的。生物体繁殖时，部分基因在转录过程中出现错误，导致突变（基因结构发生变化）。通常，这些突变是有害的，会导致生物体死亡，且无法繁殖后代。偶尔，有的突变会对特定时间特定环境下的生物体有益，这些突变会传给下一代，改变整个种群，并最终产生新的物种。

19世纪中期，两位英国博物学家——查尔斯·达尔文（Charles Darwin，1809—1882）和阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士（Alfred Russel Wallace，1833—1913）——大体弄明白了这一过程。达尔文称之为“自然选择”带来的“饰变演替”，并就此撰写了巨著《物种起源》（On the Origin of the Species ，1859）。

到了19世纪50年代，欧洲已经有许多人认识到，动植物随时间推移发生了变化。证据非常明显——化石（1842年，一位英国解剖学家首次命名了“恐龙”）和家畜育种（也叫人工选择）。通过家畜育种，农民使绵羊和牛的身形增大，也培育出专门的猎犬。

达尔文意识到，自然（环境）从个体变异中，选择哪个动物能够存活并繁衍后代，这与饲养员选择哪个动物育种，是一个道理。自然选择往往需要很长时间，不过细菌变异却很快。

但达尔文的知识还有不完整的地方。他认为地球只有3亿年的历史，在这个时间内，不足以发生所有的变化。而且，对于基因突变的机制，他尚不理解。直到1953年，两位分子生物学家詹姆斯·沃森（James Watson,1928—）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick，1916—2004）在剑桥大学的卡文迪许实验室弄清楚了DNA结构、遗传的分子基础等问题，人们才理解了基因突变机制。

以下是沃森和克里克已经明确的问题：DNA是脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid）的缩写，是每个细胞中心的一个大分子，结构类似于扭曲的梯子。梯子两侧是糖分子，梯级由4个碱基分子构成。4个碱基分别是腺嘌呤［A］和胸腺嘧啶［T］，胞嘧啶［C］和鸟嘌呤［G］。只有A和T，G和C相互吸引，适配良好。每个梯级上都有一对碱基分子，是AT、TA、GC、CG 4种中的一种。DNA在碱基对的中间分裂开，复制自己。最初的双螺旋线分裂成两半，每一半都吸引互补碱基，就这样形成了两个原始基因的副本。

目前，进化论是生物学领域的核心理论或核心思想。换句话说，进化论是生物学的核心范式。生物学家之所以依然称进化论为“理论”，是因为这是科学家遵循的一种传统（参见第1章）：任何思想，只要有足够的证据支撑，科学家就将其称为理论。从早期生物进化为现代生物，科学家已经有了坚实的证据，进化论旨在对这些观察做出解释。不断出现的新的发现，也有助于准确解释进化的过程。