【編者按】
近日，著名科普作家、動物學家趙序茅先生與北京大學前沿交叉學科研究院博士生鹹逸做客北大博雅講壇成都方所書店，圍繞人類探索地球上的生命歷程，帶領我們跨越了數億年的歷史，講述了人類探尋生命起源和演化的傳奇，讓我們感受到探究生命奧秘的偉大徵程和探索生命本身一樣不可思議、精彩紛呈。
曾幾何時，有一些生物學家一再聲稱，人類在生命探究的徵程中取得了完滿的勝利。然而，大自然很善於愚弄那些試圖限定它的邊界的人，越來越多的發現表明，仍然有無數無法想像的未知生命等著我們去探究。
《生命探究的偉大史詩》
著名博物學家、哈佛大學教授愛德華·威爾遜認為，當今生物學研究有三個維度，第一個維度是對模式生物的研究，即選擇一些比較有代表性的生物進行深入的研究，拓展生命探究的深度和縱向維度。典型的模式生物包括擬南芥、小鼠、黑腹果蠅、秀麗隱杆線蟲、斑馬魚等。第二個維度是對生物多樣性的研究，也即發現各種各樣的生命，擴展生命探究的橫向維度。第三個維度是重構每個物種的演化史，即借鑑第一個維度的研究方法，將每一個物種的生命知識全部都填滿，如此繪製出完備的「生命之樹」，勾勒出一個物種完整的生命演化歷程。從古到今，人類對「生命之樹」的認識歷經了漫長的過程。
中國的古人是如何認識生命的？
由於中國歷史悠久，在古代對動植物的記載有一段非常豐富的歷史。早在李時珍的《本草綱目》裡就介紹了很多動植物，當然這些植物主要是用於藥用的，因此中國對生命的探索首先很大一部分都得益於中醫的發展。中醫很神奇，幾乎沒有哪種動植物是不能入藥的。其次，生命探索也得益於一批文人雅士，他們通過寫一些詩、詞，其中也多有對物種的記載。再次，對生命的探索還得益於我們中國最廣大、最豐富的「吃貨」群體。如果有人問中國生物豐富多樣性的地方在哪裡呢？答案就在餐桌上。中國人對吃的講究，一定程度上對物種的認識有很大的幫助。
李時珍《本草綱目》中記錄的部分植物
那麼，古人眼中的動植物都是科學的嗎？或者說古人對於動植物的認識和現代的科學認識是一樣的嗎？我們可以舉珠頸斑鳩的例子。古代有一種拐杖叫做鳩杖，拐杖的頭是斑鳩的造型。鳩杖在古代是老年的象徵，拄著它可以去公堂縣衙不用下跪，在古代75歲以上的老人朝廷才給他頒發鳩杖。為什麼把斑鳩的造型當作一種老年的象徵？這表明了古人對斑鳩的認知。這裡引用了斑鳩的一個典型特徵：鳩在古代被稱之為「不噎之鳥」，吃食不會噎住，而老人由於吞咽功能下降，吃快了可能會噎著，從而引發危險，所以用斑鳩做成鳩杖以此來表達對老人的尊重。根據現在的研究解剖發現，斑鳩確實消化能力很強，這也是咱們古人認知比較準的。
大雲山漢墓出土的錯金銀鳩杖首
但古人也有認知不準確的地方。古人講烏鴉（實際上是寒鴉）等到幼鳥長大之後會把食物給父母吃，古人就把它們作為「孝順」的代表。其實這種認識是錯誤的，真實的情況是：寒鴉屬於晚成鳥，它相當長的一段時間需要父母捕食餵養它們。當它的身體大小長到和父母很接近時，古人發揮了一些想像，以為是孩子在反哺父母，真實的情況其實還是父母在餵養它的「大孩子」。還有大名鼎鼎的鴛鴦，鴛鴦在中國被當作愛情的象徵，很多人結婚會用鴛鴦繡花枕頭或者鴛鴦圖形。然而，真實的鴛鴦並非真的「專一」，雄鴛鴦和雌鴛鴦只在交配期的時候才成雙成對出現，一旦交配完之後它立馬會另取新歡。從某種程度上講，真正的「只羨鴛鴦不羨仙」只是很多男人的追求而已。再如大鴇，有一些不文明的場所有所謂的「老鴇」，就是通過這種鳥演繹出來的。古人認為這種鳥只有雌鳥，沒有雄鳥，認為它可以和任何的鳥交配。其實它是有雄鳥的，只是二者相差很大，雄鳥的體重達到雌鳥的一倍多，因此這兩種鳥在一起的時候古人把它當作兩種鳥。這是古人認識的錯誤，因為認識錯誤讓這種鳥背負了罵名。
大鴇的雄鳥（左）和雌鳥（右）
為「萬物」命名：地球上到底有多少物種？
古人沒有系統的命名和歸納，對周圍物種的認識也常常停留在表面。系統的命名和歸納要追溯到西方18世紀，也即卡爾·馮·林奈（註：1707-1778，瑞典生物學家）的時期。人們往往稱林奈為「萬物命名人」，他統一了物種的命名法則，並開創了以植物的性器官對植物進行描述和命名的方式，這是一項了不起的成就。林奈終其一生命名了一萬多個物種，可以說是名副其實的「萬物」命名人；然而一萬個物種相比於真實的生物多樣性，也只是冰山一角。那世界上究竟有多少物種呢？
這個問題不斷被後世的博物學家提出，其中有一人號稱當代的林奈「使徒」——特裡·歐文。他是一個昆蟲學家，主要是研究甲蟲。據他的估算，全世界僅節肢動物便有3000萬種。歐文在巴拿馬的熱帶森林裡，用殺蟲劑噴灑19棵同種樹，他在這19棵樹中發現的甲蟲裡有163種是較為特殊的，不會棲息在其他種類的樹上。換句話說，這些甲蟲對某種樹有所謂的「宿主特異性」。全球一共有約50000種樹木，假設每種樹上都有163種宿主特異的甲蟲，假設甲蟲的物種數量佔節肢動物物種總數不超過1/3，那麼全球熱帶節肢動物的數量便有將近3000萬（163×3×50000）種。歐文的估計遠遠大於此前人們認為的世界上有幾百萬個物種的估算，也招致了不少爭議。
人們當然不會滿足於紙間筆端的粗略估算，希望能夠有更切實的證據：可不可以把全世界所有的物種都找出來，或者找到一個區域內所有的物種，看看究竟能有多少。這是一個宏大的計劃，生態學家丹·詹曾便是實踐者之一。他先後在哥斯大黎加發起「瓜納卡斯特全物種多樣性編目項目」，在美國大煙山國家公園發起「大煙山全物種多樣性編目項目」，試圖釐清某一個地方的物種數量。然而終究沒有成功。關於世界上有多少物種的問題，有幾個繞不開的問題，也是一些人質疑全物種多樣性編目項目的原因。
其中質疑的核心有兩個，其一便是物種的概念問題：究竟什麼是「物種」？物種是怎麼界定的？生物個體之間的界限本來就很模糊，物種之間的界限更是如此。從歷史的角度來看，大多數物種都基於形態學命名，也就是基於它們的樣子命名。然而，物種之間可能會有難以察覺的細微區別，比如釋放的化學物質不同，而兩個看上去截然不同的物種之間又可能可以自由地繁殖。區分物種的方法可能會有很多，但由於物種區分具有主觀性，沒有什麼方法是絕對正確的。另一個是物種是在不斷變化的，今天我們發現了這個物種，可能過段時間這個物種分化了。至少到目前看來，縱然我們人類已經可以把人類送上月球，但我們甚至依然不知道，在我們後院這樣的一隅之地，究竟有多少物種。
與微生物共生：原來肥胖不是你的錯
林奈最大的貢獻在系統地歸納和總結了對萬物命名的法則，對人類思想最大的觸動點在於：在林奈之前人類始終認為自己是生物的中心，是絕對的中心，而林奈告訴世界，我們人類不過是地球上一個普通的物種而已，沒有多少特別。但是林奈忽視了微生物界。早在林奈之前一百年的列文虎克（註：安東尼·列文虎克，1632-1723，荷蘭顯微鏡學家、微生物學的開拓者）時代，人們就已經發現了微生物。在列文虎克之前，歐洲人認為跳蚤是最小的生物，即使那個時期已經有了顯微鏡。列文虎克最大的發現就是發現了細菌界和原生生物；林奈對動物命名，但他並沒有發現新的界，而列文虎克發現了新的界。近二十年，人類對微生物的研究發展是很快的，通過分子生物學手段，我們發現人類其實是一個共生生物體：我們與微生物是共生的。人體的微生物絕大部分集中在腸道，人體的腸道微生物大概有1到2斤重。
過去的看法認為，人體細胞的數量是其他部分的10倍；但其實「如果把所有細胞都算在內的話，估計你只能算是43%的人類。」美國加利福尼亞大學聖地牙哥分校的羅布·奈特教授如是說。如果從基因數量上來看，人們更是處於下風。人類基因組大約由兩萬個基因組成，但人體中的微生物群的基因大約在200萬-2000萬個。美國加州理工學院的微生物學家薩爾基斯更是認為，人類不僅僅有一個基因組，人體中的微生物群應該是人們身體中的第二個基因組。他認為，每個人都是由自身的DNA再加上人體中微生物的DNA結合起來的。現在的科學已經發現，微生物的功能非常強大，它是人體體內的生產加工廠，微生物可以調節我們的營養、代謝、免疫系統，還可以對神經系統有一定的影響。
對於微生物的應用有一個比較有趣的例子——減肥。現在減肥似乎成為這個時代很多人關注的主題，但是盲目減肥所導致的後果往往是越減越肥。某種程度上，造成這種結果的原因在於減肥者沒有抓住重點，人體胖瘦最重要的奧妙就存在於體內的微生物。現在分子生物學證明，遺傳對肥胖影響是不大的，影響大的是體內的微生物。身體肥胖的人，很大一部分不是說在吃的有多多、多好，而是體內微生物工作能力比較強，轉化力度比較高。關於這個問題，奈特有一個經典實驗。他把瘦老鼠的糞便加工之後作為胖老鼠的食物，胖老鼠吃了瘦老鼠的糞便就減肥成功了，這就是因為瘦老鼠的糞便改變了胖老鼠體內微生物的狀況。目前，這個經典例子也已經成功應用在人類身上。
生命探究的新維度：「入地」和「上天」
除了對地球表面的探索，隨著生產力發展和科技進步，人們還進行了兩項最為重大的探索，叫做「上天」、「入地」。1840年之前，人們認為海底是不可探知的，在一定深度下的海底是沒有生命的。可到了後來，這種觀點卻越來越受到挑戰。1876年，英國「挑戰者」號在水下4752米處發現了生命。陸地生命離不開可見光，海洋生命也要靠一些光合作用，但可見光最深只能照到距離海洋表面900米深的地方，900米以下可以視為一片漆黑。所以，在黑暗的海水中生存的初級生物，比如一些浮遊植物和藻類，必須要有另一套除光合作用之外的體系。
「蛟龍」號拍攝的「大糦」熱液區盲蝦群
事實上，1976年，人們發現2000多米的海底存在熱液和冷泉，而且在熱液和冷泉的地方發現了一些生物，如蠕蟲、貝類、蟹類等等。但是，在如此之深的海底，生命是如何進行營養和能量的加工的呢？答案就在於在海底生存的一種古細菌，它們不靠光合作用生存，而以硫化氫作為食物，從而產生有機質。這些古生菌生活在管蟲屬生物裡邊。管蟲也比較特殊，它沒有口、消化道和肛門，這些古細菌就生存在管蟲屬裡邊，捕捉硫化氫為管蟲提供能量，而管蟲為它提供載體。這項發現也為證實物種共生提供了絕佳的範例。而管蟲中的貝類的發現有很大的意義，這意味著即便沒有光合作用，地球最原始的物種也可以存活。
深海海底的管蟲屬生物
如果說「入地」讓我們發現了一個隱秘的新世界，那麼「上天」的探索未免就有些令人失望了。美國的「好奇號」探測器在最近的一次探索中，試圖在火星周圍的大氣當中捕捉甲烷，因為甲烷也是形成早期有機物的一個重要的物質，但探索的結果是捕捉失敗。這也就是說，當下的人類還沒有能夠在地球之外的地方找到生命存在的證據，所以我們只有更好地愛惜自己的家園，才能夠子子孫孫一代代繁衍下去。