歷史連載——地球生命演化歷程（2）

前文回顧：在上一期，筆者簡單講述了地球的最初形成過程及當時地球的大致狀態。地球誕生短短數億年後，生命的火花便已於極度惡劣的外部環境中點亮。在本章，筆者將接著介紹有機物是如何打破生命與非生命界限，構造出最初的生命體，以及地球生命最初的演繹歷程。

當前科學家尚不能完全確定最初生命體的具體分子組合形態。但我們還是能通過分析揭示組成最初生命體的有機物所必須具備的一些基本特性。

首先，這類多分子有機聚合物需要具有一定的相對穩定性，能夠在一定溫度、壓力範圍內維持自身結構一段時間的穩定存在。但這種穩定性又只能是相對的，甚至是非常脆弱的。如果太過穩定，則只能如各類礦物般與世長存，從而失去繼續演化的可能。所以相對穩定性應該是這種最初的有機體所具備的至關重要的一項基本屬性。

海底熱泉

海底熱泉環境下發生的化學反應異常複雜，生成的化合物種類豐富，其中能在周邊環境中保持相對穩定的化合物當然也會有很多種。而這些新生成的物質中絕大部分都不可能演化為原始生命體，所以相對穩定性只能是原始生命體的必要而非充分屬性。

這種有機聚合物除了能維持相對穩定，其特殊的分子組合序列還應使得它可以以某種特定的形式解體，且解體後形成的個體，仍能在特定條件下與外界的特定物質相結合，再次各自恢復成原有的分子聚合狀態。

這樣一來，這種聚合物通過自我複製，以相對穩定的自身結構實現了長期的穩定存在，且數量呈幾何級數增加起來。這一聚合物的形成，標示著地球有機生命時代即將到來，我們因此可以將生命體的根本屬性確定為相對穩定的自我複製性。

生命體與非生命體在最初階段的界限既是難以逾越的，卻也是含混模糊的。我們不能奢望生命體從一開始就無所不能，它所具備的這種自我複製性，同樣只能是在基本化學反應的基礎上實現的。

在原始海水中，存在著大量的核苷酸與胺基酸這兩類物質，生命體最終也正是選擇了這兩者作為自身構築的最基本的成分：以特定序列組合的核苷酸物質實現解體之後的自我複製；在核苷酸序列基礎上繼續與海水中游離的胺基酸分子相結合，進而打造出以蛋白質為主要成分的軀體結構。

基因鏈條，生命信息的載體，自我複製的關鍵

直到今天，地球上的生物已經演化得極其多樣，但仍維持著這一原始基本模式。核苷酸與胺基酸，始終都是構成生命體最基本的物質成分。

而在長期大量的自我複製過程中，自我複製這一現象也同樣表現出與其物質基礎相一致的相對穩定性。一旦外界條件發生微弱轉變，便有可能導致複製過程中出現偏差，進而造成個體差異；具有不同組合序列的核苷酸片段甚至有可能相互結合，形成全新的但卻同樣具備自我複製能力的聚合物。這就是與自我複製相伴始終的變異性。

自我複製性與複製變異性二者相結合，便是日後所有生命體共同具備的繁殖遺傳特徵。而這也決定了生命的自然演化之路從一開始就沒有盡頭，我們這個世界終將變得越來越多樣化。

即便到了億萬年後的今天，遺傳變異現象仍然是生命演化的關鍵要素。一些結構簡單，機體比較脆弱的微生物，正是依靠快速變異來適應生存環境的變化。而那些結構複雜的高等生物，其機體的每一個具體功能特徵，則都是由大量遺傳基因共同維持，並以此確保自身遺傳特徵具有更高的相對穩定性。

在生命的演化過程中，除開其自身的複製與變異特性，生命體所處周邊環境也同樣發揮著重要作用。從本質上來說，最初的生命體是由大量有機分子按照特定形式結合起來且具有特定屬性的聚合物。它所進行的解體——生長——再解體過程並不是什麼自主行為，而是一些列基本化學反應的有序疊合。

這樣一來，海底熱泉長期相對穩定的流動液態環境就變得極為關鍵了。大量物質在此以游離粒子或離子狀態實現匯集，並通過高溫、高壓促使各類化學反應的發生。億萬年間，無數種複雜物質不斷生成，最初的生命聚合體也正是其中之一。

直到今天，化學反應仍是一切生命現象的基礎。各類生物物種雖已進化出各自截然不同的形態，但其機體內部無一不是時刻維持著一個流動的液態環境。

當然，也有一些病毒之類的微生物例外。病毒的軀體就大多只包含一條攜帶遺傳信息的核酸基因鏈條和衍生出來的蛋白質外殼。但對於這些結構簡單的生命體來說，其實已經沒有了內外環境之說，只能分為自身軀體和外部環境。所以病毒只能寄生與其它生物細胞之內，依靠其它生命體為自己打造一個液態的外部生存環境，並在利用其中現成的營養物質大肆進行自我複製，以實現自身的物種延續，而生命體最初的情況應該正與之非常相似。

海底熱泉周邊的海水不僅是流動的，還具有一定的循環性，這同樣相當重要。藉助這樣的水流，原始生命體才得以在冷熱環境中不斷循環，從而實現軀體的一次次聚合——解體——聚合。所以古人用「造化」一詞來形容萬物的起源，確實是無比的貼切。

到這裡，我們已經能夠認識到，擁有自我複製能力的有機聚合物確實具備進一步演化的潛質。但又是什麼樣力量推動著它們一步步實現自我完善，從而演化成複雜結構且生命力強大的完整生物體的呢？

要回答這個問題，我們還得引進另一個概念，那就是生存空間的有限性。

聚合物的相對穩定性決定了其只能存在於具備一定條件範圍的環境當中，這樣的生存空間必定是有限的，也意味著可供利用的物質和能量都是有限的，無法支撐生命體無止境的自我複製。如果自我複製的過程始終都是絕對一致的，那麼很快就會陷入無意義的複製循環，地球也不會迎來生機盎然的一天。

生存空間的有限性與自我複製過程中的變異性共同成為解決這一僵局的關鍵，而生命個體也因此註定從出現伊始就要陷入無休無止的相互競爭當中。

即便個體間彼此的差異非常小，同樣會形成些許相對差距。變異本身雖是隨機的，卻會以對外界環境的適應性為篩查機制。適應性強者能夠攜取到更多的養分，複製出更多的後代，並相應減小其餘個體的複製擴散機率，從而逐漸將個體優勢特徵在後代中轉化為群體共同性狀。最終導致物種全體形成對周邊環境的越來越強的適應能力，得以更加穩定的存續下去，這也使物種演化看上去往往具有進化的特徵。

最初的生命聚合體哪怕結構再簡單，其在分子層面而言，也已是相當複雜了。就算是在海底熱泉這樣的特殊環境中，形成這樣的聚合物也必定是極偶然現象。因此生命聚合物不太可能同時形成很多種，就算一次性打包出現了好幾種具有類似自我複製能力的有機物質，任何熱泉所能維持的適宜環境在規模上始終都是非常有限的，所以原始生命體一旦開始進行自我複製擴散，很快就會形成相互競爭，必定只會有一種類型的生命體成為最終勝出者。當最終勝出者出現後，生命體的演化也並不會就此終結，而是在海底熱泉周邊的狹小範圍內進入到一個同質競爭的階段。

生命體誕生之初，受限於脆弱的自身結構，它們只可能存活於最初形成時所處的小環境內，不僅空間極有限，環境條件也相對固定。但生命體的自我複製仍在繼續，新的變異個體也不斷出現，而以環境適應性為參照的差異個體間的競爭依然會發揮作用。

通過無數代的演化，原始生命體必將演化出較完整的結構形態，其環境適應能力相應獲得提升，從而拓展出更加寬廣的適應生存空間。

當生存空間擴大到一定程度後，空間內部不同區域的環境條件會存在差異。對於個體而言，局部區域很可能就已經是其最大活動範圍了。

分別生存於不同區間的生命體應對的環境條件不同，這就導致不同區域決定生命體競爭勝負的篩查機制會有所區別，從而使得不同區間最終勝出的生命體會出現差異。

經過漫長時間的積累，這些差異會逐漸演化成生命體彼此各不相同的形態與功能。自此多樣性便會逐步替代單一性成為物種演化史上的絕對主流。所以在今天的我們看來，地球上所有生物物種既具有本質上的同源性，又具有形式上的多樣性。

在我們的傳統文化中，對於物種的演化有著這樣的描述：「道一，一生二、二生三、三生萬物」說明先人也在一定程度上認識到了萬物起源存在著同源性與多樣性的辯證統一。

「道一」意味著在天地自然法則的作用下，從無到有形成最初的「一」；「一生二、二生三、三生萬物」則是緣於自我複製過程中的個體變異和生存環節中的相互競爭的共同作用。

從「一」到「萬物」，是一個漫長的累積過程，期間生命體與外部環境間的相互作用從未停止。

在此，筆者也對各位朋友做出友情提示：我們每個人只有在對前人智慧保持高度敬畏的基礎上，努力學習現代科學知識，才能在同樣充滿同質競爭的社會環境中始終保持較高的個體競爭力。