第1章
生命体是如此奇妙

有生命和无生命的个体之间存在着惊人的差异，不过这两种物质形式之间确切的联系却让人难以把握。尤其是生命体中那精密而明显的设计，引发了人们源源不断的思考。生命的设计中所清晰展现出的创造力和准确性不亚于世界奇观。比如，眼睛精密的结构及其虹膜光圈、具有调节焦距能力的晶状体，以及连接到用于信息传输的视神经的光敏视网膜，都是大自然设计的经典范例。但这还仅仅是自然设计的冰山一角。随着分子生物学在过去六十余年的飞速发展，我们发现自然的设计能力远远超出了我们的想象。核糖体就是一个很好的例子，核糖体是存在于所有活细胞中的细胞器。它们在细胞中成千上万地存在，用于制造生命赖以生存的蛋白质分子。核糖体是一个高度组织化且精密的迷你工厂，它们高效地运作，通过连接上百个或更多的氨基酸，在短短几秒的时间内大量生产长链状的蛋白质分子。这个精密而高效的实体是一个直径20～30纳米的复杂化学结构，即仅仅200万～300万分之一厘米。试想一下，一个设备完善的工厂，却仅仅存在于一个肉眼完全看不见的微小结构中，这确实让人赞叹。所以，来自以色列魏茨曼科学研究所的阿达·约纳什（Ada Yonath）、剑桥大学分子生物学实验室的万卡特拉曼·拉马克希南（Venkatraman Ramakrishnan）和耶鲁大学的托马斯·施泰茨（Thomas Steitz），由于阐明了核糖体的结构与功能于2009年获得了诺贝尔化学奖。

和生命的设计能力同样让人叹服的是它惊人的多样性，这是人们灵感的持续来源。红玫瑰、长颈鹿、蝴蝶、蛇、红杉、鲸鱼、菌类、鳄鱼、蟑螂、蚊子、珊瑚礁等等，人们惊叹于自然的奇观及其不竭的创造力。自然界有上百万个物种，这还没包括一个隐秘的王国，也就是细菌的世界。那个看不见的王国本身就具有惊人且令人费解的多样性，而它才刚开始进入人们的视野。生命的设计和多样性不过是构成神秘而独特的生命现象的众多特质中的两种。生命的许多特征非常引人注目，不费吹灰之力就可以发现。比如你不可能忽视生命的独立性和目的性，就连我刚满两岁的孙女都不会忽视这些。她可以清晰地分辨出真正的狗和玩具狗。她会愉快地和玩具狗玩耍，但她会害怕真正的狗。她不确定有生命的狗会给她带来什么意外。她很快就意识到玩具狗的行为是可以预测的，而真正的狗则拥有自己的意识。

生命还有一些特质，是乍看之下不那么明显的（虽然实验室中的科学家一望便知），这些特质也不断地激发人们的求知欲，它们亟待科学的解释。所以，如果我们想理解生命是什么，我们最好以思考生命体和非生命体的区别为起点，开始我们探索的旅程。最终，要理解生命，我们必须要理解它们所具有的特殊性质，包括这些性质本身以及它们形成的历程。有些特质，就像我们即将看到的那样，可以从达尔文主义的角度来理解，尽管关于这种解释的争议依然存在；另外的一些特质却不能从这个角度来理解，它们的本质也始终令我们感到困扰。这些特质无疑曾困扰过20世纪伟大的物理学家们，包括玻尔、薛定谔和维格纳，因为它们似乎有悖于基本的现代科学原理。生命还有一些特质连生物学家们也完全束手无策。否则我们该如何理解卡尔·乌斯前段时间描述生命时所说的那段话呢？“有机体是汹涌的洪流中一种坚韧的模式——这是存在于能量流中的模式。”这个晦涩且近乎神秘的说法是由20世纪顶尖的分子生物学家所提出的，他也正是被称为“生命的第三王国”的古菌的发现者。乌斯的说法再次证明，生命的特质是一个棘手的问题。

所以，我们面前有这样一个有趣的现象：生物学家们致力于学习生命系统，他们能够深刻领会生命的复杂性，甚至已经成功触及了关键问题，却依然对什么是生命感到疑惑。那些对大自然有深刻理解的物理学家也同样感到困惑。虽然他们都在努力地探索着生命问题的本质，但我们也只能说“生命是什么”这个延续了3000年的谜题，至今仍然是一个谜。那么就让我们以思考生命与众不同的特征，以及这些特征为何如此奇妙为起点，开始我们探索的旅程吧。