生命之源的大躍升

有這樣的說法，指稱我們不過是百分之十的人類，因為我們身上的微生物，佔了全身裡外細胞數的百分之九十。然而，沒有人在活著的時候，就長得像是《屍速列車》（부산행）裡的喪屍，或者被噁心惡臭的黏液給包裹，甚至我們都能夠長期忽略身上那百分之九十的細胞，因為相較我們這些多細胞真核生物，身上那百分之九十的伙伴，實在是太太太不起眼了。

對於這群小不點伙伴，我們實在有資格嘲笑它們嗎？論在地球上存活的時間、論傳宗接代的速度、論能夠適應的環境廣度⋯⋯這些原核小傢伙，簡直無所不能，更甭提在歷史上，它們對咱們人類的健康，闖過多少次禍。好吧，如果原核小傢伙們已經這麼牛逼，那麼為何它們不演化成多細胞生物呢？為何地球上所有多細胞生物，都是尾大不掉的真核生物呢？

地球上的生命多樣性高得令人咋舌，可是歸根究底，大致分成了三大域，也就是細菌域、古菌域和真核域，前兩域皆是原核小傢伙，我們是屬於真核的大傢伙。不管是原核還是真核，我們都是由一個極為類似構造－－細胞給組成的。沒有細胞的病毒，儘管再蠻橫，生物學家顯然並不把它們當作真正的生命。如果沒有細胞讓病毒寄生，病毒不過就是蛋白質和核酸的組合，沒多久也會敗壞消失殆盡。

是的，能夠歷經卅幾億年的風風雨雨、大風大浪一路走來始終成功的，都是有細胞構造的生物。另外，我們和細菌差異再大，也還是共同了絕大部分的遺傳編碼，以致分子生物學家能夠哄騙細菌來製造人類的蛋白質。這些事實強烈地意味著，我們在遠古一定共同擁有一個祖先。而真核生物也一樣，有了細胞核，還有共生的粒線體，我們也是來自一個共同的祖先。

這一切都看似如此合情合理，可是仔細追問下去，其實又是詭異到不行。如果說細胞這構造超靠譜，為何在地球上，不多演化出幾次？就像iPhone這樣的智慧型手機這麼給力，頓時手機市場就成了戰國時代，而非讓蘋果獨霸。如果說真核生物這麼行，為何真核生物在地球上，也只有出現過一次？當真核生物現身後，多細胞生物可是在地球上演化出好幾次啊，這似乎才是正常現象吧？

這些問題，挑戰著科學家的智慧，在最新版的教科書，也找不到令人完全信服的答案。如果當今有一位科學家，要有資格來接受挑戰試圖提供解答，那麼非《生命的躍升：40億年演化史上最重要的10個關鍵》（Life Ascending: The Ten Great Inventions of Evolution）作者尼克．連恩（Nick Lane）莫屬。在他的新作《生命之源：能量、演化與複雜生命的起源》（The Vital Question: Why is Life the Way It Is?），以一位生物化學家的身份，雄心勃勃地論證以上種種問題的可能解答。




演化生物學是門連結了所有生命科學分支的重要學門，涵蓋了分子生物學、細胞生物學、遺傳學、生理學、族群生物學、生態學等等從最微觀到最宏觀的學門。在眾多學門中，生物化學過去算是比較少被演化生物學家探討的學門，而生物化學家也比較不關心演化的問題。直到大概廿年前，一位名為Michael Behe的生化學家趁虛而入，寫了本Darwin's Black Box，試圖指稱所有的生化證據，再再反駁了達爾文的演化論。

Darwin's Black Box在歐美刮起了旋風，促成了智慧設計論的興起。雖然本質上換湯不換藥，智慧設計論比神創論聰明之處，在於剝去了宗教的外衣，不再傻傻地照聖經的字面意義做解讀莫視所有科學證據，而是披上了科學外衣利用科學事實來做論證。雖然這廿年來，智慧設計論的許多論據和論點都被科學地推翻了，可是當年卻讓演化生物學家疲於奔命，因為在歐美不時有人倡議既然智慧設計論也可以是科學理論之一，那就該放入教科書中在課堂中被教授。

過去廿年來，科學界累積了更多的證據一再支持了達爾文的演化論，而演化生物學家也更看重生物化學的證據，生物化學家也更願意從演化的角度來思考一些生化問題，但是嚴肅認真地從生物化學的角度來思考生物演化可能性的科學家，也就是演化生物化學家（evolutionary biochemists），在演化生物學界仍是小眾。幸運的是，在這個小眾裡頭，仍然出現了幾位極為傑出有創見的科學家，本書作者尼克．連恩和他的麻吉威廉．馬丁（William Martin）就是其中的佼佼佼者。

他們的研究，讓我們能夠大致瞭解複雜生物為何能夠現身演化舞台。他們給出的答案，用最最最簡單的一句話來總結，那就是「問題出在能量，笨蛋！」。如果沒了能量，生命就是一片死寂。尼克連恩不僅是位很有創見的學者，他同時也是位優異的科普作家，雙劍合壁的結果，創造出能在深入淺出的科普書，吸收到嚴肅教科書都來不及加入的一手知識。

演化生物學是門論證性很強的學科，因為其為一門歷史科學，我們至少在可預見的未來，還無法製造出時光機回到過去看看生命演化早期的模樣，所以只能從現在殘存的片斷證據中推敲論證。尼克連恩就像寫本偵探推理小說一樣，試圖從蛛絲馬跡中重建過去的犯罪現場。

尼克連恩仔細討論為何他認為「鹼性熱液噴發孔」比起教科書裡較常提到黑煙囪噴發孔更有可能是生命起源之處。鹼性熱液噴發孔的碳酸鈣煙囪充滿微孔，適合合成有機分子。微孔能夠濃縮熱化學物質，並且富含鐵和硫，能夠創造能量梯度。

另一些生命演化的難題，包括細胞如何變得複雜？為何會演化出「性」？為何生物學上只有兩性，而非三四個或更多種性別？我們為何會衰老和死亡？還有多細胞生物怎麼能夠讓細胞們合作無間？尼克連恩認為關鍵都來自粒線體。粒線體原本就是獨立生活的原核生物，當和吞噬了它們的細胞共生了，就像包租公騙到了會印鈔票的租戶，可以賺進大把ATP幣，用來瘋狂血拚狂買一堆奢華品，還能繼續炒房炒樓。租戶和包租公之間還演化出了一大票狗血淋頭的故事⋯⋯

《生命之源》不僅論證嚴謹，還有許多好故事。生命科學到處充滿著令人眼花繚亂的和意外的複雜性，瞭解生命現象為何是今天看到的模樣，是生命科學最基本的基石，而《生命之源》是理解這個大哉問最重要的書籍之一，值得所有關注生命現象的朋友一同來研讀。




本文為《生命之源：能量、演化與複雜生命的起源》（The Vital Question: Why is Life the Way It Is?）推薦序