来自中国科学家贺建奎的培养皿
其中含有基因被编辑过的胚胎
，广州中山大学副教授黄军首次尝试修改了人类血红蛋白基因；
，美国南加州大学的神经科学家在人脑中植入芯片，采集大脑神经细胞的活动信息，试图人工创造记忆；
11月，人民日报报道了双胞胎女孩露露和娜娜的诞生，这是世界上第一批经过基因编辑的婴儿。
而硅谷大佬Peter Thiel、Larry Ellison、Elon musk等，将亿万美金撒向生命科学领域，似乎在想尽办法办法抵抗衰老，追求永生，比如尝试更换年轻血液、智能药物、植入纳米机器人、机器身体器官等。
生命科学家宣称，人类今天站到了一个历史的拐点，曾经我们想一只小船在演化的河流上随波逐流，只能靠无数机缘巧合来成就辉煌，但我们已经想要夺取上帝手中的船舵，自己操控自己的命运。
在40亿年的生命演化史上，从来没有过一个时刻像今天这样，人类可以借助生命科学的力量，主动参与到进化过程中去，甚至在不远的将来，可能会逆转进化过程，成为自己命运的主人。
在这样的时刻，我们更加有理由去回望生命的起源，去看看生命的诞生和繁荣有着怎样波澜壮阔的历史。也许，我们会更加谦卑；也许，我们会更加自信。但无论如何，你都从最深处领略过了生命的光彩。
从化学到生命，这是宇宙史上一个巨大转变。化学物质的组合形成了活的有机体，而要解释这些新出现的生物属性，我们无法通过分析化学成分来实现。因此，要了解接下来的历史，我们需要超越物理学、化学和地质学的规则，进入生物的学领域。
生命：复杂性的新阶段
“生命是什么？”1943年，物理学家薛定谔在讲座中提出了这个问题。
60多年过去了，这个问题，至今没人能够准确回答。在很多时候，定义任何一种生命现象的边界都非常困难。
你说有新陈代谢才算生命？病毒在一生当中，很多时候完全不进行新陈代谢，它是生命么？
你说能繁殖后代才算生命？那骡子、狮虎兽等一出生就具备繁殖能力的动物又算什么？
你说拥有叶绿体的就是植物，能运动的就是动物？那有些原生动物同时拥有叶绿体和运动能力，它们是什么？
对于斑斓多彩的地球生命来说，它们都在忙着存活，繁殖，躲过灭绝的灾难，穿过自然选择的剪刀，它们才不在乎什么“定义”呢。
考虑到生命的多样性，如果我们必须下一个定义，那么历史学家司伯尔的版本也许是合适的：
生命是一个体系，包含一套遗传程序，用来定义和指导分子机制主动地从环境中汲取物质和能量，在这个过程的帮助下，物质和能量转化成维持自身生存的基本单位，如果可能的话，会进行繁殖。
简单来说，你和星星的区别在于：星星发光发热直到死亡，不会主动在宇宙中寻找更多的能量，而你作为一个活着的有机体，却会主动地点外卖吃东西来维持自己的生存。
再比如，鸭子在煮熟前后那一瞬间，身上的物质还没有发生变化，但生命却是有和无的区别，这说明除了物质之外，生命的运转还需要一些别的东西。
如果我们把生命比喻成一座大厦，那么氨基酸、蛋白质、DNA这些物质就是建造大厦用的砖头瓦块，显然砖头瓦块并不能自动盖起大厦，而需要盖楼的人，那就是：能量。
每个生命体都拥有着令人吃惊的，不断从周围环境中吸收秩序的能力，它们细致地调整自己，与熵展开灵活的游击战争，处理周边环境中特有的能量流，而这些复杂事物显然更加脆弱：恒星可以存在数十亿年，最长寿的生物（就我们所知）最多也只能活几千年，大多数只能存活几年甚至几天。
最复杂的结构消亡如此之快，也许正是生物顽强抵抗热力学第二定律所付出的代价。讨论生命，就是讨论复杂和秩序的新层次，讨论一种以脆弱为代价，获取控制和组织自由能量的新能力，正如马丁里斯所说：恒星远比昆虫简单。
需要向你说明的是，尽管我们的生命科学已如此发达，但对于地球生命最初起源的了解，几乎可以算一片模糊，甚至远不如对恒星的历史清晰，可以说，它就像暗物质一样，是一个未解之谜。
要想理解这些困难，我们必须把问题分成3个层面：
首先，我们需要了解生命的基本原材料是什么，它们有什么特别之处吗？它们是如何生成的？
其次，我们需要进一步解释，这些简单的材料是如何聚合成更为复杂的结构的？要知道，简单的化学物质最多只包含几十个分子，而就连病毒这么简单的生命体都大约包含100亿个以特别形式组成的原子，植物和动物细胞更是包含1万亿到100万亿个原子。这种规模和复杂性上的巨大飞跃到底是怎么发生的？
最后，我们还需要解释在所有生物中都存在的脱氧核糖核酸（DNA），这种精确繁殖机制编码的起源。
目前，对于第一个问题我们已经有了较为满意的答案；而第二个问题我们的答案还似是而非；而最后的第三个问题，依然是百思不得其解。
生命的三大问题
我们先来看第一个问题。
假如要重新创造一个你出来，什么东西是必不可少的？你的第一反应会是物质。那么紧接的就是，生命是由什么物质构成的？构成生命的物质是特殊的吗？
这个问题对于今天的你来说很简单，因为你从小就学了生物，肯定知道DNA、蛋白质、细胞等这些概念，就算你不知道细节，但说到底，生命无非就是这些化学物质堆积在一起。
但对于19世纪之前的人类来说，这远远超出了他们的理解范围，他们目睹了生命的神奇，但却只能用一些今天听来很荒谬的理论来解释。
古希腊时期，亚里士多德就提出“三种灵魂”理论，认为生命里有灵魂这种特殊的物质，至于灵魂是什么，就没有回答了；
17世纪，受到当时牛顿力学的影响，笛卡尔提出了“机械主义论”，否定了虚无缥缈的灵魂论，认为生命不过就是一台运转更精密的机器。
笛卡尔的追随者沃康松
制作了一只机械鸭子，火遍了全欧洲
第三种理论，是由“现代化学之父”贝采里乌斯，和“微生物学开创者”巴斯德提出的“活力论”，即认为生命内部存在一种独特的“活力”化学物质或者化学反应，并且只存在于活着的生物体内部，不会在自然界里凭空出现。
相信你也看出来了，灵魂论、机械论、活力论，本质上都是生命特殊论，认为生命体内存在着某种特有的物质，使我们和非生命区别开来。
毕竟，生命看起来实在是太特别了。
直到19世纪，这三种理论仍然大行其道，人类依然不理解是什么构成了自己。此时，距离牛顿发现万有引力定律已过去了一个半世纪了，而工业革命也已轰轰烈烈开展了一个世纪了。在生命的复杂面前，人类的无知远超想象。
但1824年的一个实验改变了一切。
这年，维勒——“活力论”贝采里乌斯的学生——在实验室中，使用无机化学物质合成了一种新的化学物质，这种白色晶体看起来有点陌生。经过3年的时间，维勒才最终确认，那是尿素，一种典型的有机化学物质，长期被认为只有在生命体里才会存在。
1982年，维勒去世100周年的时候
德国专门发行了一枚邮票纪念维勒的实验
这个实验结果说明，生命和非生命物质遵循着同样的化学规律，生命的物质没有什么特殊的，生命可以从非生命中诞生，从而击穿了自己老师的活力论。
科学家们也在这一刻抛去神秘主义，开始认为生命是可以被理解的，就像他们在实验室里做的其他事一样，由此真正开启了生命现象的探索。
当然了，不管我们怎么赞颂维勒实验，尿素毕竟还只是一种不那么复杂的生命物质。我们必须追问一句：构成生命躯体的核心复杂物质，比如DNA、蛋白质，是不是仍然只有生命才能生产呢？
彻底葬送生命特殊论的实验在1952年出现了，此时距离维勒实验已经过去了128年。
斯坦利·米勒，这个当时芝加哥大学的博士新生，野心勃勃，成功说服了自己的导师，开展了一个特别有科幻色彩的实验：
他准备了一个大大的烧瓶，里面盛上水，模拟海洋，然后在烧瓶底下加热，模拟原始海洋的高温。他在烧瓶里充上气体，包括甲烷，氨气，氢气，模拟原始的地球大气。除此之外，他还在烧瓶里通上电，激发出电火花，模拟远古地球大气上的雷鸣电闪。
米勒在实验中的照片
结果，实验才做了一天，某些奇怪的事就发生了，海洋的颜色已经不再是澄清无色的了，而是变成了粉红色；过了一个星期，米勒停止加热，打开烧瓶，检测海洋里面的化学物质成分：原始海洋中居然出现了几种氨基酸！
要知道，氨基酸可以说是地球生命最重要的化学物质了，因此，我们至少可以从物质构成的角度上，认为地球生命没什么特别之处，使用的都是垂手可得的原材料。
不过，这仅仅只是生命的原材料。
从有机化合物到早期生命，还存在着巨大的鸿沟。
在生命进化史诗的28亿年中长达21亿年的时间里，历史都是由一种叫“原核生物“的单细胞生物书写的，这差不多是55%的篇幅。
即使是在最早期，单细胞生物与无生命的宇宙相比，都是无比复杂的。与之前一切出现过的事物相比，它们是庞大化学网络和生命的基石。
正如前面所说，最简单的单细胞生物的复杂程度，都比有机化学物质复杂几百亿倍，这样超级复杂的生命，最初是怎么诞生的呢？
很遗憾，目前的答案都十分模糊。
达尔文的答案是，生命在一些“温暖的小池塘”中进化而来；其他科学家假设，在水下温暖的火山热泉口附近，一些有机化学物质偶然地形成了生命；而仍有不少科学家支持“胚胎论”，即认为生命可能是在地球之外的地方产生，然后通过小行星撞击的方式带到地球上来。
海底的火山热泉口：白烟囱
详细的细节仍然十分模糊，目前的研究都只能猜测期间发生了某些特殊的化学反应，而这些反应具体是什么，都亟待进一步的探索和证据。
最后一个问题，是要解释遗传密码的起源，这比前两个问题更难处理。
从某种意义而言，这是所有问题中最基本的，现代生命形式的关键似乎就是核苷的分工问题：核苷储存并阅读制造有机物（基因组）的指令，而蛋白质则运用这些指令构成一个生物体。
大体而言，核苷操纵复制的过程，而蛋白质掌控新陈代谢，好比电脑上的硬件和软件。但是，到底哪一个的进化更早一些呢？是新陈代谢还是复制——这似乎是一个先有鸡还是先有蛋的问题。
DNA又是如此的复杂、精密而雅致：它将三维的蛋白质信息，记录在一维的DNA分子上；
它具有双螺旋结构，两条DNA链，根据A和T配对，C和G配对的原则，首尾相连对在一起，双链所携带和编码的信息是完全一致的；
假如它只是近似地复制生命体，那么很快就会丧失必要的精确，而如果精确到完美的程度，那就排除了任何变化的可能性。
解释这种双链结构和复杂机制的产生，是现代生物理论所面临的最具挑战性的任务之一。
很遗憾我们无法在大历史的课程中为你介绍更多细节，未来我们会更新“生物学”的科普栏目，在那里我们会有更加深入的探讨。
达尔文与进化论
1831年，以博物学家的才华和某种幸运的家庭关系，一位年轻人获得了“比格尔”号帆船上的博物学家一职，这艘船正在进行环球探险。
比格尔号帆船侧面结构图
一路上，他观察动物的化石，目睹丰富的物种，敏锐地觉察到物种之间细微的变化和相似，当船只行驶到太平洋海岸的加拉帕戈斯群岛上，他在雀鸟的喙部上找到了最终形成进化论的线索。
美丽的加拉帕戈斯群岛
达尔文论证到：物种并不是一成不变的实体，它们处在不断的变迁之中，而且变迁的方式受到一些简单规则的控制。
在大多数种群之中后，只有少数的个体能活到成年、繁衍后代，然而正是这些个体决定了该物种的未来，代代相传的生命仅仅是那些幸存者的后代。
但是，哪一个能繁殖，哪一个不能繁殖，这又是由什么所决定的呢？
当然，也许一切只是偶然而已。但是达尔文认为，从长远来看，最可能得以存活和繁殖的是这样一些个体：它们幸运地继承了其父辈能够稍稍更好地适应周围环境的特征，接着，它们会把这些相同的特征遗传给后代。
岁月流逝，这些特征就变得越来越普遍，而不具备这些特征的个体只能繁殖较少的健康后代，直至这一脉全部消亡。
历经数千代，这些微小的变化保护着物种，适应了周围的环境。
适应，是现代生物学中一个极其重要的概念，它是指一切生物看上去都与其生存的环境精确适应的事实。
这些适应如此普遍而又完美，以至于许多人无法接受达尔文的观点，认为诸如人类的眼睛、大象的鼻子等必定是由一位慈祥的造物主所设计。
或者，如法国博物学家拉马克所论证道：动物可以通过自己的努力得到一些变化，然后遗传给它们的后代，就像长颈鹿的祖先努力伸长脖子去吃高处的树叶一样。
然而很不幸，任何一位动物育种家都能指出这一理论的谬误：后天习得的特征——即通过独特的生活方式或特殊个体的努力而获得的品质——一般是不会传到下一代的。只有遗传特征才会以这种方式传递。
达尔文证明了，无目的的自然同样也能做到这一点。
要完全理解达尔文的观点，关键在于理解其中的【完全随机性特点】：大自然以随机统计学展开挑选，重复的时间和频度都足够，最终有效地改变物种 。
个体与父母的差异是细微的，但这种差异本质上都是随机的，有大量的遗传物质（或许占人类基因组的97%）对成年个体没有影响——并不是“努力去适应”，而是“适应的刚好留下来”。
所谓天地不仁，以万物为刍狗。天地没有目的，对一切一视同仁。
在这个意义上，自然选择展开的，不是“进化”，而是“演化”。达尔文自己很少使用进化这一术语，因为它暗示了某种特定方向，与自己的观点相矛盾。
极力推广这一术语的是赫伯特斯宾塞，他认为生物变迁是由低级生命向高级生命演变的过程，是一种不断进步的形式。
值得一提的是，中国近代学者严复所翻译的《天演论》也是主要根据斯宾塞的观点翻译而来，在受侵略的历史环境下，进化论被塑造成“优胜劣汰”、“落后就要挨打”的形象。
进化论也可以很好地解释在地球上物种的多样性：环境的细微差异，配合上沧海桑田的漫长时间，足以使微小的变化最终形成了现有物种的极大多样性。
这是令人震惊的结论，因为它意味着一场彻底的革命：地球上所有美丽和复杂的生物，从毛毛虫到大象，从蜂鸟到老虎，从黑猩猩到人类，都是由盲目的、重复的过程所创造的。无意识的过程不但创造了星系和恒星，而且还创造了生命本身。
到了20世纪，达尔文所面临的大多数挑战渐渐得到解决。宗教对进化论的抵制变少了；对果蝇这类繁殖很快的小物种的观察，以及现代细菌回应抗生素的变化，都让人类直接看到了直接的证据。达尔文的观点成了解释地球生命历史的基本原理。
生物学思维和价值观
为什么要研究生命的起源和进化论？
这不仅仅是出于对古老生物的好奇心，更是因为其中蕴含的深刻的哲学，告诉我们作为脆弱生命在进化长河中的一份子，应该怎样看待自己和世界。
人类并不特殊，人类不是世界的主人，和其他动植物一样，我们都拥有共同的单细胞祖先；人类甚至也不是自己的主人，在看似自由和智慧的选择背后，其实都被某种更高的生命法则支配。
作家木心曾说：生命是什么？生命就是时时刻刻不知如何是好。在某种意义上，生命是一场持续了38亿年的无可奈何。
为什么这么说呢？
举个例子：镰刀型贫血症。这是一种很严重的遗传病。
简单来说，就是人体负责生产血红蛋白的基因上出现了一个微小的遗传变异，导致人体血管里的红细胞非常脆弱，很容易破碎，阻塞血管并且影响很多器官的工作。
直到现在，全世界每年都会有超过10万人死于这种疾病，同时有超过4000万人携带这种疾病的变异基因。
你可能自然会问一个问题：既然这种遗传变异看起来很危险、很不健康，为什么没有在生物演化的过程中被淘汰掉？难道是上天故意保留的吗？
原来，虽然镰刀型贫血症是一种很严重的疾病，但是导致这种疾病的基因突变居然也是有好处的，它可以帮助抵抗疟疾。
你可能不知道，在现代抗疟疾药物——特别是奎宁和青蒿素——被发明之前，疟疾是一种非常可怕的疾病。古希腊的亚历山大大帝很可能是死于疟疾，中国的康熙皇帝也差一点因此而死。
因此在漫长的演化史上，血红蛋白的基因突变是人类对抗疟疾的唯一办法。所以，这件武器虽然杀敌一千自损八百，但还是长期保留在了现代人的身体中。
今天，我们每个人对于疾病或健康，尽管有些因素能够自主控制，但是在最底层的生物学逻辑里，很多时候，控制疾病或健康的是生物演化的历史。
让我们痛苦的，也让我们活下去。
看起来是弱点或者问题的，实际是武器，是解决方案。
进化论的继承发扬者、英国大教授道金斯写过一本著名的生物科普著作：《自私的基因》，该书的主要观点认为：
为了能够生存下去，各种复制基因会竭尽所能，为自己制造容器，即赖以生存的运载工具，并“操纵”这台生命体作出种种行为。最原始的生存机器也许仅仅是一层保护衣，随着生存竞争的逐渐激化，这些机器的体积越来越大，结构也渐臻复杂。
我们以及其他一切生物都是各自基因所创造的机器，它们创造了我们，创造了我们的肉体和心灵，而保存它们正是我们存在的终极理由。
好像就是在说人类都是自私的？并不是那么简单。
首先，生物界里有许多“利他”行为，比如许多地面筑巢的鸟类，当捕食动物，比如狐狸接近时，母鸟会假装受伤吸引狐狸抓他，从而保护孩子，这样在个体的角度看来它是为了保护自己的孩子献出生命，它是无私的。
但从基因的角度来看，幼鸟体内有它的基因拷贝，牺牲自己一个而保护更多的后代对于基因的生存来说是更有利的。这也就是作者所说的：明显的利他行为实际上是“伪装”起来的自私行为。
听起来非常的无奈，原来此刻拿着手机阅读的你，只不过是一团基因所操纵的生存机器，连许多被我们歌颂的牺牲行为，也仅仅是更深处的基因的“自私”。正如叔本华所说，我们被生命意志所统治。
为什么男性喜欢女性丰满的胸部和臀部，很容易“精虫上脑”？
为什么女性在选择配偶时，更倾向于考核男性的经济实力？
为什么明明知道高脂肪高热量的食物吃多了对身体不好，却还是无法克制食欲？
为什么即使获得10000个赞，只要有1个批评我们就格外注意？
为什么妈妈生孩子时会如此痛苦？刚生下来的新生婴儿又如此脆弱？
如果把这些人类的烦恼放到演化论的大背景看，就一点也不难理解了：正是具备这样特征的基因更容易适应环境和繁殖后代，因此我们成为了今天的模样。
幸运的是，人类具备自我意识，它动用理性思考，在乎情感和伦理，追求某种文化上的价值意义。这种文化上的、同样具备复制倾向的事物，道金斯把它称之为：meme迷因（与基因gene对应）。
它存在于我们的大脑中，并且也能通过模仿实现自我复制。它可以是一首歌曲、一张图片、一句口号，一本书的内容或者某些人的观点。这些迷因通过人类的语言和大脑进行复制传播，就好比基因通过身体复制传播一样。
我们是作为基因机器而被建造的，但我们具备足够的力量去反对我们的缔造者。在这个世界上，只有我们，我们人类，能够反抗自私的复制基因的暴政。
也许，未来人类会修改自己的基因，改造自己的身体，植入人工智能芯片，连接云端大脑，定期更换新鲜的血液和器官；穷人和富人之间的鸿沟可能也会越拉越大，直至成为两个不同的物种，摧毁掉延续了数十万年的传统智人社会模式。
无论如何，科技不可能停下发展的脚步，或许科技本身也是个物种，我们饲养了它，而它正在按自己的意志迅速壮大自身，并终将彻底改变人类这一物种的历史。
下一周，我们将具体介绍进化的史诗，看看一个如此渺小的原核生物，如何最终演变成复杂繁荣的生物圈，中途又经历了多少骇人的灭顶之灾？
而我们人类这支物种，又在历史的哪一刻舞台登场，上演一出波澜壮阔的征程？
本期参考与延伸书目：
《物种起源》（1859年），达尔文
《新物种起源》（2000年），斯蒂夫·琼斯
《达尔文的危险思想》（1995年），丹尼尔·丹尼特
《第五奇迹》（1999年），保罗·戴维斯
《生命是什么》（1944年），艾尔文·薛定谔
《自私的基因》（1976年），里查德·道金斯
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