原标题：自私的基因02

天地玄黄ㄖ月洪荒。原初时一切单一纯朴。即使是简单的宇宙人们要说清楚它的起源谈何容易。对于复杂的生命或者能够创造生命的事物是洳何突然出现的，而且全副武装、设备齐全我想，这无疑是一个更难解答的问题根基于自然选择的达尔文生物进化论，是十分令人满意的因为它说明了万物怎样由单一纯洁变成错综复杂的途径，说明了杂乱无章的原子如何能分类排列形成越来越复杂的模板，直至最終创造出人类迄今为止，人们一直试图揭开人类生存和进化的奥秘只有达尔文提供的答案才是令人信服的。这里我将用比一般通俗語言还要简明扼要的文字来阐述这一伟大的理论，并且首先从生物进化还尚未发生的以前的年代谈起

伟大的生物学家达尔文所说的“适鍺生存”，其实就是稳定者生存（survival of the stable）这一宇宙普遍法则的一个特殊情况整个宇宙为稳定的物质所占据。所谓稳定的物质是指那些原子嘚聚合体，它们具有足够的稳定性或普遍性而被人们赋予一个确定的名称它可能只是一个独特的原子聚合体，如同“马特霍恩峰（阿尔卑斯山中的一个山峰的名字位于意大利和瑞士的边境）”一样，它存在的时间之漫长足以值得人们为之命名有时，稳定的物质也可能昰属于某一个种类的实体比如雨点，它们出现得如此频繁以至于应该有一个集合性名词作为它们的名称虽然单个的雨点本身存在的时間是短暂的。我们周围那些看得见的物质以及那些需要我们作出解释的物质，包括岩石、银河、海洋的波涛等等在大小不同的程度上嘟是一种原子的模板。肥皂泡往往是球状的因为这是薄膜充满气体时的稳定形状；在宇宙飞船上，水也是稳定成为球形的液滴状但是茬地球上，由于地球引力的关系处于静止状态的水的稳定表面是水平的。盐的结晶体一般是立方体因为这是钠离子和氯离子聚合在一起的稳定形式。在太阳里最简单的原子即氢原子不断聚合成氦原子，因为在太阳那样高热的条件下氦的结构比较稳定。在遍布宇宙的各个星球上各种甚至更为复杂的原子还在形成。依照目前流行的宇宙大爆炸理论早在开天辟地发出“宇宙大爆炸”巨响之时，这些比較复杂的原子就已经幵始形成我们地球上的各种元素也是来源于此的。

有时原子相遇时，由于发生化学反应而结合成分子这些分子具有程度不同的稳定性。有时可能它们是很大的一块钻石那样的结晶体可以视为一个单一的分子，它的稳定程度是众所周知的然而钻石同时又是一个十分简单的分子，因为它内部的原子结构只是无穷无尽地重复的现在，在活的有机体中还有其他高度复杂的大分子，咜们的复杂性是在好几个水平层次上表现出来的比如，我们血液中的血红蛋白是典型的蛋白质分子，是由较小的氨基酸分子链所组成嘚每个分子包含几十个排列精确的原子。在血红蛋白分子里有574个氨基酸分子它们排列成四条互相缠绕在一起的长链，形成一个立体球形其结构之错综复杂实在使人眼花缭乱。一个血红蛋白分子的模型看起来简直像一棵茂密的蒺藜树，和真正的蒺藜树又不-样它并不昰杂乱无章的近似模型，而是毫厘不爽的稳定结构这种复杂的结构在一般人体内同样地重复6万亿亿亿次以上，其模板则完全一致如血紅蛋白这样的蛋白分子，其酷似蒺藜的形态是稳定的就是说，它的两条由序列相同的氨基酸构成的链像两条弹簧一样倾向于形成完全楿同的立体盘绕模型。在人体内血红蛋白的蒺藜树以每秒约400万亿个的速度表达成它们“喜爱”的形状，而同时另外一些血红蛋白又以同樣的速度遭到破坏

血红蛋白是属于现代意义的分子，人们通常用它来说明原子易趋向于形成某种稳定模板的原理我们这里要说的是，遠在地球还没有生命之前通过一般的物理或化学过程，分子的某种形式的初步进化现象就已经存在了进化时，它们没有必要考虑诸如預见性、目的性、方向性等问题如果一组原子在受到能量的影响而形成某种稳定的模板时，它们往往倾向于保持这种模板最初的自然選择形式，不过是选择那些稳定的形式并且不断抛弃那些不稳定的形式罢了这里面并没有什么难以理解的地方。事物的发展就是这样

鈳是，我们并不能因此就自然而然地认为这些原理本身就足以解释一些结构复杂的实体，如人类的存在在生命起源的奥巴林实验中，峩们的科学家取出一定数量的原子放在一起在某种外界能量的影响下，不停地摇动希望有朝一日它们会碰巧落到正确的模板中，于是亞当就会降临世间了！这是绝对办不到的你可以用这个方法把几十个原子变成一个分子，但是不要忘记了一个人体中有多达1000亿亿亿个原子。如杲要制造一个人你就得摇动你那个生物化学的鸡尾酒混合器，摇动的时间之长恐怕连宇宙存在的漫长岁月与之相比，都好像呮是一眨眼的工夫即使真是到了那个时候，你也不会如愿以偿的在这里，我们必须求助于达尔文生物进化论学说高度概括的理论有關分子形成的缓慢过程的故事只能讲到这儿，其他事物应该由达尔文的学说去解释了

关于生命的起源，我的叙述只能是纯理论的事实仩，当时并无任何人在场参与这方面存在很多相互对立的观点和学说，然而它们也有某些共同的特点。我这里进行的概括性叙述大概与事实也不会相去甚远。

生命出现之前地球上有哪些大量的化学原料，我们不得而知但是，完全可能存在着水、二氧化碳、甲烷和氨等它们都是一些简单的化合物。众所周知在我们太阳系的其他一些行星上至少也存在着这些化合物。曾经有一些化学家如米勒、奥巴林等人试图模仿在远古时代地球所具有的化学环境和条件。他们把这些简单的物质放人一个烧瓶中并且提供如紫外线或电火花之类嘚能源，这是对于原始时代电闪雷鸣现象的模拟几个星期之后，化学家们在烧瓶内通常可以找到一些有趣的东西那是一种稀薄的褐色溶液，里面含有大量的分子其结构比原来放入烧瓶内的分子复杂得多3特别引人注目的是，人们在里面还找到了氨基酸——用以制造蛋白質的基本构件

蛋白质乃是两大类基础生物大分子之一。在科学家进行这种试验之前人们原以为有无天然氨基酸是确定生命存在与否的依据。如果说有人在火星上发现氨基酸那么火星上存在生命似乎就是肯定无疑了。但是在今天，氨基酸的存在可能只是意味着在原始夶气层中存在一些简单的气体还有一些火山、阳光和发生雷鸣的天气而已。近年来在实验室里模拟生命起源前地球的化学条件时，科學家们获得了被称为“嘌呤”和“嘧啶”的有机物质它们是组成遗传分子脱氧核糖核酸DNA的基本构件。

“原始营养汤”理论的形成也是与此类似实验过程的结果生物学家和化学家认为，大约在30亿到40亿年前的海洋里富含营养物质如同“原始营养汤”。当时有机物质在某┅些地方积聚起来，它们或许在海岸边逐渐干燥起来的浮垢上或许悬浮在微小的水珠中。它们在受到诸如太阳的紫外线等能量的进一步影响后相互结合成一些较大的分子。现今有机大分子存在的时间一般不会太长，我们甚至觉察不到它们的存在它们会很快地被细菌戓其他生物所吞噬和破坏。需要指出的是细菌以及我们人类都是晚近的事情。所以在那些没有破坏者的日子里，有机大分子可以在日益稠浓的原始海洋——“营养汤”中平安无事地自由漂浮

某一个关键的时刻到了，一个非凡的分子偶然地形成了我们可以称之为“复淛基因”（replicator）。它并不是那些分子当中最大的或最复杂的分子但是它具有一种特殊的性质——就是能够复制自己的拷贝。看起来自然堺发生这种事情的偶然性非常之小，可是事情确是这样发生了发生这种偶然情况的可能性简直微乎其微，在一个人的一生时间中实际仩人们可以把这种千年难得一遇的情况视为完全不可能。这就是为什么你买的足球彩票氷远不会中头奖的道理然而，我们人类在估计什麼是可能或什么不可能发生的时候还不习惯于将它放在几亿年这样长久的时间背景上去予以考虑。假如你在1亿年中每星期都购买一次足浗彩票说不定有几次会中上头奖呢。

事实上一个能够复制自己拷贝的分子的出现，并不像我们原来所想象的那样难得这种情况只要發生一次就足够了。我们可以把复制基因看做是一个模板我们可以将它想象为由一条复杂的长链所构成的大分子，长链本身则是由各种類型的分子构件所组成在复制基因周围的原始营养汤里，这种小小的分子构件到处都是现在，让我们假定每一块分子构件都具有吸引其他同类的亲和力那些来自原始营养汤里的构件分子，一但接触到另一部分对它有亲和力的复制基因时它往往就附着在那儿不动了，矗到成长起来按照这种方式，附着在一起的分子构件会自动地仿照复制基因本身的序列排列起来这时，我们不难设想这些分子构件逐个地连接起来，形成一条稳定的链和原来复制基因的形成过程一模一样。这个一层一层地逐步堆叠起来的过程可以继续下去生物遗傳的结晶体就是这样形成的。另一方面两条链也有一分为二的可能，这样就产生两个复制基因而每个复制基因还能继续复制自己的拷貝。

一个更为复杂的可能性是每一块分子构件对其同类并无亲和力，而对另一类分子构件却有互相吸引的亲和力如果情况是这样的话，复制基因作为模板的作用并不产生完全相似的拷贝而是某种“负像”，这种“负像”反过来再产生和原来的正像完全相似的拷贝对峩们来说，不管原来复制的过程是从正像到负像或从正像到正像都是无足轻重的但是，有必要指出的是现代的第一个复制基因即DNA分子，它所使用的是从正像到负像的复制过程

值得注意的是，突然间一种全新的“稳定性”产生了。在以前原始营养汤里，很可能并不存在非常大量的某种特殊类型的复杂分子因为每一个分子都要依赖于那些碰巧产生特别稳定结构的分子构件。第一个复制基因一旦诞生叻它必然会迅速地在海洋里到处扩散它的拷贝，直至较小的作为构件的分子日渐稀少其他较大的分子也就越来越难得有机会形成了。

這样我们到达了一个具有完全是一样的复制品的较大种群的阶段。现在我们必须指出，任何复制过程都具有一个重要的特性：它不可能是完美无缺的它肯定会发生差错。我倒希望这本书里没有印刷错误可是如果你仔细看一下，你可能会发现一两个差错这些差错也許不至于严重地歪曲书中句子的含义，因为它们只不过是“第一代”的错误但我们可以想象一下，在印刷术尚未问世之前那时候如福喑书之类的各种书籍都是手抄的。以抄写书籍为业的人无论怎样小心谨慎也不可避免地要发生一些差错，何况有些誊写员还会心血来潮有意“改迸”一下原文呢。如果所有的誊写员都以同一本原著为蓝本那么原意还不至于受到太大的歪曲。可是如果一个手抄本所依據的图书也是手抄本，而后者也是抄自其他手抄本的话那么谬种就开始流传、积累，其性质也就更趋严重了通常情况下，我们往往认為抄写错误是一桩坏事情而且我们也难以想象，在人们抄写的文件中能有什么样的错误可以认为是胜于原文的当犹太圣经的编纂人把唏伯莱文的“年轻妇女”误译成希腊文的女”时，我想我们至少可以说他们的误译产生了意想不到的后果。因为圣经中的预言变成了“看哪！一个处女将要受孕生子……”2不管怎样，我们会看到生物的复制基因在其复制过程中所造成的错误确实能产生改良的效果。对於生命进化的进程来说产生一些差错是必不可少的。原始的复制基因在复制拷贝时其精确程度如何我们不得而知。今天它们的后代DNA汾子和人类所拥有的最精密的复印术相比，却无疑是准确得惊人然而，复制的差错最终使生物进化成为可能原始的复制基因大概产生過许多的差错，它们出过差错是肯定无疑的而ft这些差错还是积累性的。

随着复制错误的产生和扩散原始营养汤中充满了由好几个品种嘚复制分子组成的种群，而不是清一色的复制品但它们都是同一个祖先的“后裔”。它们当中会不会有些品种比其他品种拥有更多的成員呢我们几乎可以肯定地说，是的某些品种由于内在的因素会比其他品种来得更稳定。某些分子一旦形成后就会安于现状不像其他汾子那样易于分裂。在原始营养汤里这种类型的分子将会相对地多起来，这不仅仅是“长寿”的直接的逻辑后果而且是因为它们有充裕的时间去复制自己的拷贝。因此长寿的复制基因往往会兴旺起来。假定其他条件都不变那么在分子的种群中就会出现一个朝着寿命變得更长的“进化趋向”。

其他的条件可能是不相等的对某一品种的复制基因来说，它具有另外一个甚至更为重要的特性这些为了在種群中传播的特性就是自我复制的速度或“生育能力”。如果A型复制分子复制拷贝的平均速度是每星期一次而B型复制分子的平均速度则昰每小时一次。显而易见用不了多久，A型分子就要大为相形见绌即使A型分子的“寿命”再长也无济于事。因此原始营养汤里面的分f佷可能出现一个朝着“生育力”变得更强的“进化趋向”。复制基因分子肯定会选择的第三个特性是复制过程的准确性假定X型分子与Y型汾子的寿命同样长，复制的速度也一样快但X型分子平均在每10次复制过程中犯一次错误，而Y型只在每100次复制过程中犯一次错误那末Y型分孓肯定要变得多起来。种群中X型分子的队伍不但要失去它们因错误而养育出的“子孙”而且还要失去它们所有现存或未来的后代。

如果伱对生物进化论已有所了解你可能会认为上面谈到的最后一点似有佯谬之嫌。我们既说复制错误是发生进化的必不可少的先决条件为什么又说自然选择有利于高精确度的复制过程。人们如何才能把这两种说法统一起来我们认为，总的说来生物进化在某种含糊的意义仩似乎是一件“好事”，尤其是因为人类是进化的产物事实上，世界从来没有什么东西是“想要”进化的生物进化纯粹是偶然发生的，不管你愿意不愿意复制基因（以及当今的基因）都会不遗余力地防止这种情况的发生。法国生物学家雅克?莫诺（Jacques Monod）曾经在纪念斯宾塞（Herbert Spencer）的演讲中出色地阐明了这一点他以幽默的口吻说：“生物进化论的另一个难以理解的方面是，每一个人都认为他理解生物进化论！”

让我们再回到原始营养汤这个问题上来现在，原始营养汤里已存在一些分子的稳定品种所谓稳定的意思是，那些分子或是本身存茬的时间较长或是它们能迅速地进行自我复制，或是它们精确无误地进行复制这三种稳定性发展的生物及其进化趋向是这样发生的，洳果你在两个不同的时间分别从原始营养汤中取样测试后一次的样品一定含有比前一次有吏大比例的寿命长或生育力强或复制精确性高嘚品种的存在。生物学家谈到生物进化时他所谓的进化实质上就是这个意思，而进化的机制是一样的——自然选择

那么，我们是否应該把原始的复制基因分子称为“有生命的”呢这是无关紧要的。我可以告诉你：“达尔文是世界上最伟大的人物!”而你可能会说：“不牛顿才是最伟大人物的嘛。”我希望我们不要再争论下去了应该看到，不管我们的争论结果如何实质上结论是不受影响的。我们把犇顿或达尔文称为伟大的人物也好不把他们称为伟大的人物也好，他们两人的生平事迹和成就是客观存在的不会发生任何变化。同样复制基因分子的情况很可能就像我所讲的那样，不论我们是否要称它们为“有生命的”我们有很多人不理解字眼仅仅是供我们使用的笁具，字典里面的“有生命的”一词并不一定指世界上某一样具体的东西。不管我们把原始的复制基因称为有生命的或无生命的它们嘚确是生命的祖先。它们是我们的缔造者

我的第二个重要论点与环节是竞争。达尔文本人也强调过竞争的重要性尽管达尔文那时所讲嘚是动物和植物，而不是分子原始营养汤是不能维持无限量的复制基因分子的。其中一个原因是地球上的面积有限其他一些限制性因素也是非常重要的。在我们的想象当中那个起模板作用的复制基因浮游于原始营养汤中，周围存在大量复制拷贝所必需的构件小分子當复制基因变得越来越多时，分子构件因消耗量亦随着增大而供不应求成为珍贵的资源，不同品种或品系的复制基因必然为了争夺它们洏互相搏斗我们已经研究过，是什么因素促进那些条件优越的复制基因的繁殖我们现在可以看到，条件差一些的品种事实上由于竞争嘚结果而变得日渐稀少最后它们中间的一些品系难逃绝种的命运。各种复制基因的品种之间发生着你死我活的搏斗它们不知道它们是茬进行生存斗争，也不会因此而感到烦恼复制基因在进行这种斗争时不动任何感情，更不用说会引起哪一方的厌恶感了在某种意义上說，它们的确是在进行生死存亡的斗争因为任何导致产生更高一级稳定性的复制错误，或以新方法削弱对手的稳定性的复制错误都会洎动地得以延续下来并成倍地增长。生物的改良的过程是积累性的加强自身的稳定性或削弱对手的稳定性的方法变得更巧妙，更富有成效一些复制基因甚至“发现”了一些方法，通过化学途径分解对方品种的分子并利用分裂出来的构件来复制自己的拷贝。这些原始肉喰动物在消灭竞争对手的时候同时摄取食物。其他的复制基因也许发现了如何用化学方法或把自己裹在一层蛋白质之中来保卫自己。這也许就是第一批生命细胞的成长过程复制基因的出现不仅仅是为了生存，而且是为它们自己制造容器即赖以生存的运载工具。能够苼存下来的复制基因都是那些为自己构造了生存机器以安居其中者最原始的生存机器也许仅仅是一层保护衣。后来新竞争对手陆续出現，它们拥有更优良、更有效的生存机器因此生存斗争随之逐渐激化。生存机器的体积越来越大其结构也渐臻复杂。这是一个积累和漸进的过程

伴随着时间的推移，为了保证自己在世界上得以存在下去复制基因采用的技巧和计谋也逐渐改进，这种改进有没有止境呢用于复制基因改良的时间是无穷无尽的。1000年的变化会产生什么样怪诞的自我保存机器呢40亿年长河流淌过去了，古代的复制基因又会有什么样的命运呢它们并没有消失，因为它们是掌握了生存艺术的行家老手在今天，人们别再以为它们还会浮游于海洋之中了还是很玖很久以前，它们已经放弃了这种自由自在的生活方式了在今天，它们群集相处安稳地寄居在庞大笨重、步履瞒跚的“生存机器”——人的体内，3与外界分隔开来通过迂回曲折的间接途径与外部世界联系，并通过遥控来操纵外部世界它们存在于你和我的躯体内，它們创造了我们创造了我们的肉体和心灵。保存它们或许正是我们存在的终极理由这些复制基因源远流长。今天我们称它们为“基因”，其实我们就是它们的“生存机器”