//译者注：关于生命起源问题，Dr. James Tour和Dr. Lee Cronin 最近有一次非常精彩的辩论（可在上面视频号里“求真溯源” 看到），也可以参考这篇文章后面的视频：教科书如何错误引导生命起源问题及科学家的大辩论//
第六章 生命如何起源？——“此路不通”
by 埃里克·梅塔克萨斯埃
你是否曾仔细想过我们星球上令人惊叹的动植物群？地球上的生命形式丰富多样，几乎超乎想象。仅昆虫就有90万种不同的物种。植物的种类也多达40万，包括触碰后会立即合拢叶片的含羞草、吞食肉类的食虫植物，以及高达八英尺的巨型植物，这种植物每四十年才开一次花，其花香竟然模仿腐肉的恶臭。在纳米比亚干旱的沙漠中，有一种植物能存活1500年；而在加利福尼亚，有一棵名为“谢尔曼将军”的树，当亚里士多德还是个孩子时，它便从森林地面萌芽，如今已经长到275英尺高，树干的周长达到113英尺。
动物的多样性同样令人瞠目结舌。在我们星球上的鸟类中，有九英尺高、体重三百磅的鸵鸟，也有仅重两克的蜂鸟，其重量和一枚硬币相当。最大的哺乳动物是蓝鲸，体长接近一百英尺，体重可达四十万磅。我们能想象单一动物的体重接近五十万磅吗？
在哺乳动物的另一端，有一种叫作埃特鲁里亚侏儒鼩鼱的小型哺乳动物，其重量仅为1.8克，甚至比蜂鸟还轻，平均体长仅为1.6英寸。海洋生物的范围同样令人难以言喻，从长达45英尺的巨型鱿鱼到仅有40纳米长的海洋病毒，无奇不有。几年前，科学家在马里亚纳海沟五英里（26,000英尺）深处发现了一种半透明的鱼，它能承受相当于1600头大象重量的水压。说到大象，它们的体重可以达到14,000磅，肩高可达13英尺。
最后，谈谈速度。世界上最快的人类能够在短时间内达到29英里每小时。猎豹的速度可达70英里每小时。有些鸟类的飞行速度超过每小时100英里，而游隼在垂直俯冲时，速度几乎可以达到每小时250英里。
两个不可避免的问题
但这种令人目眩神迷的生命大观引出了两个极其重要的问题。其中一个备受关注，而另一个却几乎无人问津。第一个问题关乎如此无法用言语描述的生命多样性是如何形成的，通常涉及我们所说的“进化”。例如，生命是如何从肉眼看不见的单细胞生物演变成河马和蝴蝶的？无数的对话、文章、书籍、研讨会、会议、电视节目和电影都围绕着这个主题展开讨论。尽管这个话题值得深入探讨，但在本书中我们不会讨论它，因为我们必须探讨第二个问题——一个几乎从未被提及、更遑论讨论的问题。不过，在切入第二个问题之前，我们至少可以用一句话概括第一个问题的答案：
有人相信上帝参与了所有生命形式的创造，认为上帝有意创造了一切生命，包括我们人类；而另一些人认为根本没有上帝，因此一切都是偶然发生的，从单细胞生物随机进化到如今的所有生命形式。大致如此。
但我们将关注的，是第二个问题。
那么，这个问题究竟是什么呢？
第二个问题
第二个问题其实很简单：是什么促使生命最初诞生的？地球上的第一个生命是如何从无生命的物质中产生的？生命已经存在约四十亿年，并以我们所提到的惊人多样的形式展现出来。但最初的单细胞生命是如何从无生命中出现的？科学对此有什么解释？还是说出于某种原因，科学界一直在回避这个话题，以至于我们几乎从未听到这个问题被提出，更遑论得到回答？
如我们所说，很久以前，地球上是没有生命的。但随后，突然间，生命实现了一次无限巨大的飞跃，进入了我们所谓的“生命”状态。这是一个伟大的飞跃，就像著名特技演员埃维尔·克尼维尔在拉斯维加斯凯撒宫喷泉上空的惊险一跳，只不过没有摔断骨头。科学告诉我们，第一个生命是一种由单个细胞构成的微小生物，但它是生命，和我们同样是生命一样。它是“活着”的。
然而，组成它的成分却不是生命，就如同塑料、石头或银币不是生命一样。那么，究竟是怎样的过程让无生命实现了这个惊人的飞跃？我们是如何从一些无生命的化学物质——比如氮、氧、氨、氢和甲烷，这些显然完全不具备“生命”任何特性的物质——跃升到生命本身这一令人叹为观止的奇迹？生命拥有一种神奇的能力，可以自我复制、进食、排泄，并完成所有生命体所做的事情。而再次令人不解的是，我们为何从未认真探讨过这个极其重要的问题？我们为何没有提出它？
米勒–尤里实验
当我们提出这个问题时，有些聪明的头脑可能模糊地记起高中科学课本里学到的一些内容，认为这些知识已经解答了这个问题。这还曾出现在考试中，对吧？我们指的是1952年著名的米勒–尤里实验。当时，芝加哥大学的两位科学家在一个装有四种最基本化学物质——水、甲烷、氨气和氢气——的玻璃烧瓶中通入电流。这些物质被认为是生命诞生之前地球上存在的化学物质。他们称之为“原始汤”（即生命前的汤），假设这种物质四十亿年前覆盖了地球表面。斯坦利·米勒和哈罗德·尤里推测，在地球最早期，闪电频繁击中这些水体，电流可能起到了“催化”作用，将原始汤中的简单化学物质转变为更复杂的物质。于是，他们通过实验模拟闪电释放电流——然后，奇迹发生了！最终，他们从中得到了几种氨基酸。就这样，一切似乎已经尘埃落定。
然而，事实远非如此。这不仅未解决问题，甚至只是迈出了第一个微不足道的“婴儿步”，仅仅让人们初步产生了一个想法，即无生命的物质也许可以开始迈向生命的进程。氨基酸本身当然离“生命”还遥不可及。但科学家假设，从这一步开始，后续的一切将自然发生，最终各种物质会逐步结合，走向生命。因此，他们假设氨基酸会“某种方式”神奇地结合成蛋白质——这一过程极为复杂。而这些蛋白质以及其他关键成分如碳水化合物，又被认为会以某种方式“自行”组合，形成那些复杂得难以置信的有机结构——也就是“活细胞”。然而，这种假设更像是说，因为你曾在车库对面打开的杂志里瞥见一张棒球图片，你就可能在世界大赛中投出一场完美比赛。事实上，科学家的设想要比这夸张得多。
从1952年起，这一概念逐渐成为普遍认知。科学界认为，这四种简单化学物质存在于地球早期，经过漫长的时间——加上闪电作为电力的“推动力”——它们结合形成了几种氨基酸，而随后发生的无比复杂的过程则被假设为“自然完成”。此外，人们还假设，就像米勒和尤里制造出氨基酸一样，我们终有一天能够在实验室中再现这一过程的中间步骤。因此，生命起源的问题似乎得到了有效的解答，这也是为什么我们几乎听不到相关讨论的原因。米勒–尤里实验让我们相信，科学已经基本解答了这个问题。或许因为大多数人不好意思承认自己对实验记不清了，于是也就随大流，不再提及，默默接受“问题已解决”的假设。
观察共识如何形成既有趣又令人尴尬。米勒–尤里实验被宣传为科学的一次巨大胜利，以至于几乎没有人觉得有必要去追踪后续发展。事实上，尽管科学家们付出了巨大的努力，但实验后几乎没有取得任何实质性进展。实际上，自1952年以来，我们几乎没有超越氨基酸的阶段。然而，这种理论上的“鲁布·戈德堡式”设想仍被不断推进，就好像我们取得了进展一样。因此，关于生命如何起源的问题，科学界似乎在一片越来越薄的冰面上滑行。
的确，科学家们一直试图弄清氨基酸之后发生了什么，但在过去的七十年中，他们未能取得任何实质性进展。科学界并不急于承认失败。毕竟，他们在这一枝头上停留了太久，若是现在退回去，恐怕会极为难堪。因此，他们基本上选择保持沉默，希望最终有人能找到答案。然而，事实是，我们在这个问题上的进展微乎其微，甚至某些方面比1952年还倒退了。
问题在于，七十年努力却毫无结果，这样的失败堪称灾难，以至于没人愿意谈论它。更糟的是，这一系列的失败削弱了1952年实验的重要性。那么，谁将直面这个问题？谁将做出那个令人沮丧的声明？谁会坦率地说，七十年来投入的所有资金未能实现最初的期望？谁又会承认，也许我们一直走错了方向？事实是，确实有一位科学家愿意说这些话，而且已经开始这样做。但在探讨这位科学家之前，我们先来看看更大的图景。
有点尴尬
米勒–尤里实验发生在杜鲁门政府时期，那是苏联发射“斯普特尼克”卫星前的五年。在那个如今看来遥不可及的二战后时代，这一实验引发了巨大的国际轰动，被胜利地誉为科学证明生命可以随机地从无生命中产生——而且不需要上帝，尽管当时文化环境下这一点并不常被提及。但科学家们并未忽视这一点，无神论科学家对此的态度也并不含蓄。
然而，自那以后，有些人开始意识到，那些最初兴奋的假设是多么草率甚至不负责任，根本就是错误的。事实上，即使是米勒–尤里实验本身也存在根本性缺陷。例如，他们假设的“原始汤”——生命最初诞生的环境——很可能与实际情况相去甚远。我们现在知道，地球上的环境极为狂野，与实验中精心控制的实验室条件完全不同。但为什么要在细节上计较呢？大家认为大的方向已经明确了，只要“时间足够长”，类似米勒–尤里实验的情景一定会发生，而实验之后的事情肯定也会发生。实验的核心意义在于它所暗示的东西：随机性加上时间可以创造一切。上帝对于生命的产生是多余的，生命可以通过自然过程从无生命中产生。
科学界相信，他们已经理解了生命诞生后发生了什么。1859年达尔文的理论告诉我们，自然选择会处理剩下的部分。一旦有了最简单的生命，演化就会在时间的推动下不断向上、向外发展，最终形成我们今天所看到的一切。因此，是的，那些极其简单的单细胞生物会分裂成两个细胞，再分裂成四个，数十亿年后便会有鱼类跃动，接着其中一些鱼类爬出水面，然后便是恐龙——再然后恐龙灭绝——接着是各种哺乳动物，最后出现了类人猿，其中一些聪明到可以读书写作，讨论这些话题。
因此，这些年来，我们一直表现得好像基础问题已经解决，剩下的只是研究细节。然而，事实并非如此。尽管自1952年以来，投入了数十亿美元的研究资金和无数年的时间，问题反而变得越来越令人困扰，越来越难以回避。难道不是时候停下来，深吸一口气，把这些问题理清楚了吗？或者，我们是否认为不会有人有“冒犯”的勇气回过头来问我们这个令人不安的问题？
如果你熟悉彼得·福克饰演的电视侦探科伦坡，应该记得他总是在结束提问后，似乎离开了房间，让人松了一口气。但随后，他突然又回来了，显然刚刚想到什么问题。“抱歉打扰您，”他说，“但我还有一个问题没有弄明白。”（如果你看过《科伦坡》，你会知道接下来会有好戏。）不妨想象他会怎么继续：“我是不是可以假设，你们从来没有真正解释过生命本身是如何诞生的？我们似乎一直在假设我们已经知道得够多了——然后便迅速转向谈论进化以及一切后续的内容。但在那之前呢？因为自从米勒–尤里实验以来，大家会以为我们应该已经在这方面取得更大进展了。那确实是个伟大的开始！但我们已经花了七十年的时间尝试破解这个谜题！还是说，我们其实已经搞明白了，而我只是错过了？因为我可是非常健忘。昨天我太太让我买几罐……叫什么来着……对了，辣味炖牛肉！你猜怎么样？对，我全忘了！结果我们出去吃了中餐。
不过话说回来，这个生命起源的问题：我们真的不知道从氨基酸到细胞之间的转变是怎么发生的吗？第一个‘起点’是氨基酸，第二个‘终点’是带有细胞核和膜的单细胞生物，那些膜还能巧妙地决定什么物质可以进出细胞，还有细胞器——那可真是个奇迹，细胞器！但如果我没搞错的话，从氨基酸到一个完整的细胞之间存在着无数复杂的步骤，而我真的不想轻易认为这些步骤就能被理所当然地解决……”
是时候停下来反思了
是的，早该停下盲目的推进，认真总结了。距离那个令人陶醉、充满希望的实验已经过去了七十年。现在我们能说些什么呢？在《生命起源之谜》一书中，莱斯大学的詹姆斯·图尔尽可能清晰、耐心地阐述了这个问题，以便任何从事化学领域的人都能理解。图尔是世界顶尖的纳米科学家，可能对分子创造的艺术了解得比任何人都多。而他以极大的勇气指出，“皇帝的新装”已经被揭穿。他直言不讳地表示，1952年米勒和尤里的假设并未解决任何问题。事实上，他认为情况比这糟糕得多。不仅自1952年以来没有取得任何进展，反而在过去的七十年中，我们不仅未接近问题的答案，甚至距离答案越来越远。
莱斯大学的詹姆斯·图尔 Dr. James Tour
我们对这个问题的了解越多，就越清楚地认识到，那些在1952年看起来如此简单、如此触手可及的东西，其实远远超出了我们曾经的想象。这就像我们在1952年瞄准了一个目标，以为随着时间的推移我们的瞄准技术会越来越好，但实际上目标却在不断远离。如今，它已经移动到了宇宙的另一端，即使是最熟练的射手也不可能击中它。七十年来我们学到的东西告诉我们，这件事几乎肯定比我们最初想象的要难得多。
但谁愿意谈论这个呢？我们如何承认失败，尤其是在1952年我们曾如此高调地宣称找到了解决方案？米勒–尤里实验的新闻曾经震撼世界，尽管那种震撼来得太早了。当时，这就像玛丽·雪莱1818年小说中的弗兰肯斯坦医生的故事一样，仿佛我们发现了生命本身的秘密。通过科学，我们建造了一座直达天堂的高塔，在此过程中似乎消除了任何需要一个造物主的理由。我们无需他的帮助就可以做到。
图尔指出，自米勒–尤里实验以来，特别有两大问题变得难以解决。其一是单细胞生物——最早、最简单的生命形式——现在被证明复杂到难以想象，比1952年的理解复杂得多。其二是我们曾认为生命通过随机过程得以出现的“最大保障”——大量的时间——现在却被证明是敌人，因为有机分子在形成的条件下往往会迅速降解。例如，像RNA这样的分子在室温下几小时内就会降解，需要储存在零下80摄氏度（零下112华氏度）的环境中，并使用精心配制的缓冲液和螯合剂来延长寿命，但即便如此也只能维持数月。
下一章，我们先来讨论第一个问题。
