生命的躍升

如果达尔文从墓裡复生的话，我会给他这一本好书，让他能够快点赶上进度。

－－麦特．瑞德里，著有《红色皇后》《克里克：发现遗传密码那个人》

史上最重要的演化关键，终于－－完全解密！

DNA是从哪裡来的？眼睛是怎么演化出来的？意识是什么？我们又为什么会死亡？

生命为什么是现在的样貌？

关于这些问题，现在终于有了最好的答案！过去数十年间最新的科学研究，让我们看见生命最真实的历史图像。现在的科学技术可以比对基因体序列，可以研究蛋白质的结构，可以在人思考的同时观察脑神经影像，也可以分析岩石裡面的化学成分，甚至可以详细地勾勒出过去的大气如何变化……这些新发现都有助于我们更深入地了解生命的演化。

利用这些珍贵的科学发现，生化学家尼克．连恩挑选了十个演化史上最重要的关键，说明生命如何透过这些事件，一次次地革新，最后演变成今日缤纷多采的面貌。这十个关键，是根据它们对生命世界的影响，它们对今日生物的重要性，以及它们的象徵意义来决定的，其中包括：

生命的起源　　　DNA

光合作用　　　　复杂的细胞

性　　　　　　　运动

视觉　　　　　　温血

意识　　　　　　死亡

透过这十个关键，连恩不仅回顾了演化学过去的发展轨迹，也盘整了最新的研究成果，巧妙地重建了生命演化史。谁会想到，眼睛的起源竟是来自藻类执行光合作用的感光点？DNA是从海底的热泉喷发口诞生的？连恩实际进入跨领域的研究现场，为我们取得第一手的资料。这裡每一个关于生命演化的奥祕，都是集合全球众多科学家，历经各种困难、失败，才终于真相大白的科学探案。这些演化史上最重大的事件，改变了我们的生命世界，也改变了整个地球。

本书结合了最新的科学研究，以说故事的方式完整呈现大自然令人拍案叫绝的十大奇蹟，既是新时代的《物种起源》，又像生物演化的《爱丽丝梦游仙境》，更获得科普书最高荣誉－－英国皇家学会科学图书大奖。这本书远远不只是科普报导，它展现的是科学研究为什么如此迷人、如此激动人心的原因。如果你想知道我们为何会出现在这世上，或是对演化背后的科学基础感到好奇，你一定不能错过这本精采的科普杰作！

=======================前言=======================

推荐序

窥探新视窗，惊豔新十大

前科博馆馆长的孙儿酷爱恐龙，每年返台，吵著要到科博馆看恐龙。我总是拿出猫头鹰出版的中文译本《恐龙与史前动物百科全书》，伴随著恐龙化石、模型，和小小年纪的他一起沉醉。这个孩子回到加州和他爸爸说，他们科学家把问题都答完了，把谜都解开了，我以后长大了怎麽办？好急，好急，急著长大！一代大师牛顿临死前直言：「我仅是个孩子，在海边玩耍、解闷，寻找卵石与贝壳。而汪洋大海了不起的真相，在我面前与内心中，依然有著诸多未解之谜，让我深深著迷、嬉戏，永不疲倦！」

「著迷、嬉戏，永不疲倦」，这正是追求宇宙间奥祕的真精神。我在科博馆出版的专书《水中蛟龙：史前水栖爬行动物》，获得第二届国家出版奖优等大奖的感言中，诠释：

阅读，使一个民族壮阔、优雅，而有品味。阅读的前提，在于这个社群中，有写好书、出版好书、传颂好书的「文化产业链」，运转不息。「人」终究是关键！看著欧陆，「科普」书刊的瀰漫、渲染。大师们跳出象牙塔，为九岁到九十九岁的孩子们，写精采的好书。典范，吾心嚮往之。

猫头鹰书房，中译英国伦敦大学大师尼克．连恩的科普大书《生命的跃升》，正是推动这个文化产业链生生不息的一双巨手！

当代古生物学家与演化生物学家的研究，从「未知生，焉知死」的物种源始，到「既知生，探究死」，著迷于地质史中，生物大灭绝的真相与意涵，有所谓「五大」（Big Five）灭绝事件的暱称。从「五大」到「新十大」，跨越地球科学与生命科学的两个界域，嬉戏于生命大浩劫与大创新的光谱两极，有趣极了！

连恩教授是一位生物化学家，专精于分子世界的细节。他的三本书，前呼后应，一以贯之，是三位一体。二○○二年出版了《氧气：创造世界的分子》；二○○五年出版《力量、性、自杀》，获得《经济学人》年度好书提名与《时代》学人奖，并入围英国皇家学会科学图书大奖决选名单。而这第三本写给普罗大众的专书（原文二○○九年出版），更是登峰造极——《生命的跃升》一出版即获二○一○年英国皇家学会科学图书大奖、《时代》与《独立报》年度书奖，至今已译成西班牙等二十国文字。他以老练的文采，讚颂生命演化创新的「发明才能」（inventiveness），以及我们人类自身的卓越潜能，去解读幽冥之过往，并且试图重新建构地球上生命的悠悠历程。

这本书，不容易念！至少对于欠缺生命科学背景训练的读者，要花一阵「勉力为之」的苦功。但是，一旦走进那有趣的分子世界，又很难脱身。本书的每一个章节，从诞生到死亡，从第一颗细菌的亘古幽冥到不朽的终极代价，都关系到我们存活在当下的步步维艰；抽丝剥茧，进入到「微观世界」的神奇与奥妙。这些，都是最近半个世纪甚或近十年来，科学的重大发现与重大突破，彻底重新建构了我们对诸多议题的崭新视野。像是「生命起源」的深海炼狱假说，挑战著达尔文著名的「那一汪温暖的小池塘」之隐喻。人类心智根源的「意识」，如何在分子层级上探究其起源与演化。「死亡」，这永恒价值的起点，与有形实体的终结，如何跳跃在「老年基因」「老化疾病群」，与「永生」的科学、哲学、人道与伦理的天空中翱翔！

经由第一手科学家原创性的发现，连恩提起生花妙笔，平铺直叙的描绘，字裡行间有画面，具影像。他将艰深难解、象牙塔中的「甲骨文字」，转译成为白话文字的诗篇——这就是我们一直欣羡欧陆「科普写作」市场的成熟与不凡。他们没有象牙塔中钟楼怪人的自命不凡，也不像当下「秀场」中半吊子的「科学人」，装模作样，言不及义。

在书案上，堆放近十年来出版的七本专书，都是在探究生命演化的各种关键历程。一流的科学家与大师，坐拥不同的视窗，探视三十八亿年来，从巨观化石到微观分子的神奇世界。像是诺贝尔奖得主杜维（Christian de Duve）一九九五年出版的专书《生命盎然的尘埃：生命乃宇宙之必然》，从视窗中撷取了化学年代、讯息年代、原细胞年代、单细胞年代、多细胞年代、心智年代与未知的年代七大议题。而欧陆演化生物学首席史密斯（John Maynard Smith）与萨思麦利（Eors Szathmary）一九九五年出版的专书《演化中关键过渡事件》，则在视窗中透视各式起源的议题：生命、遗传密码、细胞、性、多细胞动物、社群及语言的六大溯源与寻根。大师们从各自的万花筒中，探视芸芸众生的缤纷多采！

去年的秋季，漫步在英格兰西部，达尔文的故居小镇舒兹伯利。小镇中主要的购物中心入口，高悬「Darwin 200」的巨大吊布。再往前步行在高街的书房，出版商期望搭上全球达尔文风潮的列车，橱窗中整排装饰的就是《生命的跃升》这本新书的首版精装本，成为了路人注目的耀眼标帜！

猫头鹰书房，继二○一○年精选《第一隻眼的诞生：透视寒武纪大爆发的祕密》，今年又选译了这本好书。译者旅居法国，既专业又是行内人，译笔高明。我幸运地得以先睹为快，也开启了我一扇崭新的视窗。我满心欢喜，毫不吝惜地推荐这本好书给爱好读书的朋友们！

程延年

国立自然科学博物馆古生物学资深研究员，国立成功大学地球科学研究所合聘教授，专长为化石与演化生物学。论文发表于《自然》《科学》《古脊椎动物学报》等学术刊物。致力于科普教育，最新科普专书《水中蛟龙》获二○一○年国家出版奖优等奖。

深度导读

生命演化过程中的「偶然」与「必然」

在所有已知的生物中，「人」是最令人费解的动物了！还有哪些动物会用千奇百怪的方式将自已的身体剖开来，看看裡面有什麽器官，看看器官是如何配置的？更有甚者，是以近乎凌虐的方式，将身体以不同的电极、不同的电流强度通电，测试会产生什麽反应。科技愈发达，这种近似自虐的实验方式更是日新月异。其他的生物，包括植物在内，整天在体内或体外的忙碌活动，都只为了摄取能量及繁衍后代。我们人类在饱食及履行传宗接代的任务之外，竟然还有时间去问自已「从何而来？将往何处？为何会长成这幅模样？」这些都是跟「演化」息息相关的问题，也是本书作者企图替读者解答的谜团！

这虽然是一本科普书，但读者可以发觉作者是以悬疑推理小说的方式在撰写。从第一章讲「生命的起源之自然发生」，第二章谈「遗傅密码的形成、自我複製到自私的基因」，一直到第九章讨论「心智的起源」及第十章的「老化及死亡」。作者在每一章的开头，都会提出一个演化科学的基本问题，然后试著以合乎逻辑的推理方式提供解答，但总在答案感觉呼之欲出之际，作者却马上指出这个答案的漏洞，然后再藉由另一个已经发表过的科学报告，提出更合理的解释。如此一再地求证、推理，透过科学的证据，来追寻更进一阶的答案。其所寻求及提供的证据，都有当代学理与实验的辩证支持，证据摆在眼前，令读者不得不接受他的说法。在这样的过程中，作者也明确指出「演化」已可用科学方法来证明，对学生来说，光是阅读的过程就是很好的科学训练。

关键中的关键—天择

前面提到作者随手援引新的科学报告带领读者探求更高阶、更合理的答案。读者在阅读时也可以发现，这些证据不仅仅局限于生命科学的领域，还包括化学、热力学、量子物理学、经济学、心理学，甚至是宗教。例如在第一、二章，讨论在早期地球环境中，那些无机的化学元素如何藉著纯化学的作用，自深海热泉、冷泉对流的烟囱区形成建构生命所需的有机化学物质。这裡所涉及的领域，只有化学及物理学。不过，生物演化怎会牵扯到这两个领域呢？这就要从基本的化学理论讲起了。读者知道任何化学作用都需要「能量」来支持，生命的「生化作用」及「代谢作用」自然也同样需要能量。达尔文的演化理论，重点是在「天择」。何谓天择？简单的说亦即各种环境因子都在扮演筛选或选汰的角色。那究竟在筛选什麽？以化学作用为例，如果不同的作用都能得到同样的产物，就要将那些相对「节能」的生化作用或代谢过程保留下来，而选汰会消耗太多能量的作用过程。因此，在第一个生命诞生以前，涉及同样产物的各种纯化学作用，就已经受到天择的选汰，相对粍能较多的化学作用必然不会被保留下来。书中提到热泉冷泉区就因为在早期地球环境中，相较之下较易提供能量去进行有机分子的合成，因此也比较容易成为生命孕育的场所。

作者另外也提到，在硷性温泉喷发口的空腔壁富含硫化铁矿物。空腔可累积保存浓缩的有机分子，而硫化铁则可提供具有强力催化能力的亚铁离子。这不仅能大大降低化学作用的能量需求，且能加速化学作用的进行。天择再次在此筛选出这些有催化作用的地区，来作为孕育第一个生命的场所。古细菌在此形成也就不奇怪了。至此，生命的演化很神奇却又很合理地进入到有催化剂化学作用的阶段。

谈到化学，有不少金属离子是具有催化作用的。有机分子自然形成之后，有不少机会可和这些金属离子结合，组成有机化学分子。当这个有机化学分子带有一个含铁、镍跟硫原子的核心，更会具备强力的催化作用。在各种不同的蛋白质演化出来后，部分蛋白质和上面提到的那些具有催化作用的化学分子，便合成了□（酵素）。因为「□」的催化速度快，天择当然会将这些既节能，反应又快速的生化作用留下来。如此一来，生命中的生化作用进入到酵素系统的阶段。（学过生化的学生必定看过细胞内到处充满酵素作用的生化反应。）可见只要有必要的有机生物分子及机遇存在，天择会在不知不

尼克．连恩（Nick Lane） 连恩是演化生化学家，也是英国伦敦大学学院的荣誉教授（Honorary Reader）。他的研究主题为演化生化学及生物能量学，聚焦于生命的起源与複杂细胞的演化。除此之外，他也是伦敦大学学院粒线体研究学会的创始成员，并领导生命起源的研究计画。连恩出版过三本叫好又叫座的科普书，至今已被翻译为二十国语言。二○一○年，他以本书获得科普书最高荣誉——英国皇家学会科学图书大奖；而他的上一本著作《力量、性、自杀》（Power, Sex, Suicide）则入围上述大奖的决选名单，以及《泰晤士高等教育报》年度年轻科学作家的候选名单，同时也被《经济学人》提名为年度好书。 译者简介 梅苃仁 台大公卫系毕业，巴黎第七大学免疫学博士，曾任美国国家卫生院博士后研究员，现旅居巴黎，任巴斯德研究所研究员。平日喜欢阅读、写作，吃美食游山玩水。