简而言之,蛋白质是复杂的实体。血红蛋白只有146个氨基酸长,按蛋白质标准算是个小不点,但即使是它也提供了10^190种可能的氨基酸组合,这就是为什么剑桥大学化学家马克斯·佩鲁茨花了二十三年时间——差不多是整个职业生涯——才解开它的结构。对于随机事件来说,即使产生一个单一的蛋白质似乎也是惊人的不可能——正如天文学家弗雷德·霍伊尔生动的比喻:就像一阵旋风卷过一个垃圾场,留下了一架完全组装好的巨型喷气式飞机。
然而,我们谈论的是几十万种蛋白质,可能有一百万种,每一种都是独特的,而且据我们所知,每一种对于维持一个健全快乐的你都至关重要。事情不止于此。一个有用的蛋白质不仅需要按正确的顺序组装氨基酸,而且随后还必须进行一种化学折纸,将自身折叠成一个非常特定的形状。即使达到了这种结构复杂性,如果蛋白质不能自我复制,它对你也没用,而蛋白质不能自我复制。为此你需要DNA。DNA是复制的高手——它可以在几秒钟内复制一份自己——但几乎不能做其他任何事情。所以我们面临一个矛盾的情况。没有DNA,蛋白质无法存在;没有蛋白质,DNA没有目的。那么我们是否可以假设它们是同时产生并相互支持的呢?如果是这样:哇。
还有更多。DNA、蛋白质以及生命的其他组成部分,没有某种膜来容纳它们,就无法繁荣。没有任何原子或分子能够独立地获得生命。从你身体里取出一个原子,它并不比一粒沙子更有生命力。只有当它们在一个细胞的滋养庇护下聚集在一起时,这些不同的物质才能参与到我们称之为生命的奇妙舞蹈中。没有细胞,它们不过是有趣的化学物质。但没有这些化学物质,细胞就没有存在的意义。正如物理学家保罗·戴维斯所说:“如果万物都需要彼此,那么分子群落最初是如何产生的呢?”这有点像你厨房里所有的配料不知何故聚集在一起,把自己烘焙成一个蛋糕——而且是一个必要时还能分裂产生更多蛋糕的蛋糕。难怪我们称之为生命的奇迹。也难怪我们对其理解才刚刚开始。
那么是什么造就了所有这些奇妙的复杂性呢?嗯,一种可能性是,也许它并不完全——不完全——像初看起来那么奇妙。就拿那些令人难以置信的不可能存在的蛋白质来说。我们看到它们组装过程中的奇迹,是基于假设它们是完全成形后才出现的。但是,如果蛋白质链不是一次性组装完成的呢?如果在创造的巨大老虎机中,有些轮子可以被固定住,就像赌徒可能会固定住几个有希望的樱桃图案一样呢?换句话说,如果蛋白质不是突然出现的,而是进化而来的呢?
想象一下,如果你把构成一个人的所有成分——碳、氢、氧等等——放进一个容器里,加些水,用力搅拌,然后走出来一个完整的人。那将是惊人的。嗯,这基本上就是霍伊尔和其他人(包括许多热心的神创论者)在暗示蛋白质是瞬间自发形成时所论证的。它们没有——它们不可能。正如理查德·道金斯在《盲眼钟表匠》中论证的那样,必定存在某种累积选择过程,允许氨基酸以块状组装。也许两三个氨基酸为了某个简单的目的连接起来,然后在一段时间后撞上了某个其他类似的小簇,并在此过程中“发现”了某种额外的改进。
与生命相关的化学反应实际上是相当普遍的。我们可能无法像斯坦利·米勒和哈罗德·尤里那样在实验室里炮制出来,但宇宙却能轻而易举地做到。自然界中有许多分子聚集在一起形成称为聚合物的长链。糖类不断组装形成淀粉。晶体可以做一些类似生命的事情——复制、对环境刺激做出反应、呈现出图案化的复杂性。当然,它们从未获得生命本身,但它们反复证明,复杂性是一种自然的、自发的、完全普遍的事件。从雪花迷人的对称性到土星美丽的环,有序的自组装现象无处不在。
这种自然的组装冲动如此强大,以至于许多科学家现在相信,生命可能比我们想象的更具必然性——用比利时生物化学家、诺贝尔奖得主克里斯汀·德·迪夫的话来说,它是“物质的必然表现,只要条件适宜,就必然会产生。”德·迪夫认为,这样的条件可能在每个星系中遇到大约一百万次。
当然,构成我们生命的化学物质并没有什么特别奇特的。如果你想创造另一个生命体,无论是金鱼、生菜还是人类,你真正需要的只有四种主要元素:碳、氢、氧和氮,外加少量其他几种元素,主要是硫、磷、钙和铁。将这些元素以三十多种组合形式结合起来,形成一些糖类、酸类和其他基本化合物,你就能构建任何生物。正如道金斯指出的:“构成生物的物质并没有什么特别之处。生物是分子的集合,就像其他一切事物一样。”
底线是,生命是奇妙的、令人欣慰的,甚至可能是奇迹般的,但绝非不可能——正如我们以自身平凡的存在反复证明的那样。诚然,生命起源的许多细节仍然相当难以理解。你读过的所有关于生命所需条件的设想都涉及水——从达尔文推测生命起源的“温暖的小池塘”到如今最热门的生命起源候选地冒泡的海底热泉——但所有这些都忽略了一个事实,即要将单体转化为聚合物(也就是说,开始创造蛋白质),需要生物学上称为“脱水连接”的过程。正如一本领先的生物学教科书带着一丝不易察觉的不安指出的那样,“研究人员一致认为,由于质量作用定律,这种反应在原始海洋中,或者实际上在任何水性介质中,能量上都是不利的。”这有点像把糖放进一杯水里,然后它变成了一个方块。这本不应该发生,但不知何故,在自然界中它确实发生了。这一切的实际化学过程对我们这里的目的来说有点深奥,但只要知道,如果你让单体变湿,它们不会变成聚合物——除非是在地球上创造生命的时候。它如何以及为何在那时发生而不是在其他时候发生,是生物学上的一大未解之谜。
近几十年来,地球科学领域最大的惊喜之一是发现生命在地球历史上出现得如此之早。直到20世纪50年代,人们还认为生命的年龄不到6亿年。到了70年代,一些大胆的人认为生命可能可以追溯到25亿年前。但目前公认的38.5亿年的年代,早得惊人。地球表面直到大约39亿年前才变成固体。
斯蒂芬·杰伊·古尔德在1996年的《纽约时报》上评论道:“我们只能从这种快速性推断,在条件适宜的行星上进化出细菌级别的生命并非‘困难’之事。”或者正如他在别处所说,很难避免得出这样的结论:“生命,一旦能够出现就出现了,化学上注定会产生。”
事实上,生命出现得如此之快,以至于一些权威人士认为它必定得到了帮助——或许是大量的帮助。地球生命可能来自太空的想法有着令人惊讶的悠久历史,甚至偶尔还有着显赫的背景。伟大的开尔文勋爵本人早在1871年就在英国科学促进会的会议上提出了这种可能性,他提出“生命的胚芽可能是由某些陨石带到地球上来的”。但这一直只是一个边缘观念,直到1969年9月的一个星期天,成千上万的澳大利亚人被一系列音爆和一道从东向西划过天空的火球景象惊呆了。火球经过时发出奇怪的噼啪声,并留下一种气味,有人比作甲基化酒精,有人则形容为简直可怕。
火球在墨尔本北部古尔本谷一个有六百人口的小镇默奇森上空爆炸,并以碎块形式落下,有些重达十二磅。幸运的是,无人受伤。这块陨石属于一种罕见的碳质球粒陨石,镇民们乐于助人地收集并送来了大约二百磅陨石。时机再好不过了。不到两个月前,“阿波罗11号”宇航员带着一袋月球岩石返回地球,因此世界各地的实验室都已准备就绪——实际上是迫切需要——来自外星的岩石。
默奇森陨石被发现有45亿年的历史,并且镶嵌着氨基酸——总共七十四种,其中八种参与了地球蛋白质的形成。2001年末,在它坠落三十多年后,加利福尼亚艾姆斯研究中心的一个团队宣布,默奇森岩石还含有称为多元醇的复杂糖链,这在地球以外以前从未发现过。