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拾记

刘大可专访|生命是怎样诞生的?


【资料图】

40亿年,多么漫长的岁月,足以湮灭一切高山大河,反转无数沧海桑田,让行星的核心冷却凝固,让大型的恒星爆发毁灭。

然而40亿年前,在地球的某个角落里萌生的一小撮细胞却没有重归混沌,反而在适者生存的进化中越来越复杂有序,形成了大千世界里的芸芸众生。

好奇如你我,是否想知道:

那最初的一小撮细胞——所有生命的共同祖先是怎样诞生的?

40亿年来,所有生命都共用同一套“标准遗传密码”,这密码是哪里来的?

40亿年前生命活动的痕迹早已被时间抹得干干净净,溯洄从之,道阻且长。本期拾记,我们邀请《生命的起源:所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的》一书作者刘大可先生,带我们踏上回溯的漫漫长路,一步步探索生命的源头。

《生命的起源:所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的》

刘大可

中信出版集团

本书讲述的事情发生在40多亿年前的冥古宙,要回答“生命源自何处”这个生命科学的根本问题。它最雄心勃勃的地方,是要给出一个其他科学读物都不曾给出的完整回答,要从无机世界的二氧化碳和氢气开始,一步一步地讨论活跃的有机物要如何产生,遗传基因和新陈代谢要如何建立,直到第一个细胞出现并成熟,获得独立生存的能力。

刘大可

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《生命的起源:所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的》作者,毕业于中国传媒大学动画与数字艺术学院,自2016年底开始活跃于新浪微博的科普与人文艺术领域,“刘大可先生”是他的ID。

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什么原因让您的处女作选择了

“探索生命起源”这个选题?

我从小最大的兴趣是生物学,最近十年,大部分阅读材料也是生物学的文献,所以在生物学上找到自己感兴趣的问题,水到渠成。

具体到生命起源这个点,大多数的公众认知里,对生命起源的科学解释还是60年前那个很简单的在烧瓶里面煮水的实验。

然而,在过去的五六十年里,现代科学关于生命起源这个问题,有了非常详细的、全面的探索,给出了一个空前完整而详细的,同时又是灵活动态的生命起源图景。

我很想把这个生命起源图景展示给读者,让他们知道科学是非常强大的,它有这个能力解决终极问题,有能力给我们的精神生活提供最根本的支持。

还有一个更具体的原因是,很多关注我的人真的会问“生命是从哪来的?”,这本身就是一个很受欢迎问题。我发现写清这个问题的人很少,所以我花了很长时间构思这本书,很愿意写一本大家没有尝试过的书。

一幅生命起源的图景

探讨生命的起源,主要想解决什么问题?

现代生物学研究已经非常确定,地球上所有生物,人、猴子、青蛙、带鱼、葱头、显微镜下的微生物,在某种程度上连病毒也算进去,都源自同一个祖先。

生命起源问题,就是回答这个共同的祖先是怎么出现在地球上的,回答第一个细胞是如何出现的。

细胞,在生命起源之初,比现在简单一些,但也仍然是非常复杂的,它包含了无数种生物大分子,它们在以各种复杂的方式互相作用,产生精密的新陈代谢。

所以,还要继续回答,在40亿年前地球的某一个角落里这些大分子是如何出现的?如何开始新陈代谢的?

关于生命的起源有哪些重要的假说?

“生命的起源,生命来自哪儿”,这好像只是一句话的问题,实际上,它是一个非常庞大的体系,包含了很多个子问题,或者说分支、侧面。不同的假说针对“生命起源”不同的侧面。

第一个关键的侧面是生命起源于什么样的环境里。在40亿年前的原始地球上,无机物是在什么样的地质条件下变成了有机物,这个有机物又是以什么样的方式变成了第一批细胞。关于这个问题,目前主流的观点是,生命起源于海洋,具体在海洋的哪里,又有很多不同的假说。最早出现的是,潜于海洋表面的假说,后来有了生命起源于深海热液喷口的假说,海面上火山口的假说,海岸上蒸汽喷泉的假说,甚至有海边陨石坑的假说。在这本书里,主要采用了一个比较年轻但证据非常丰富的白烟囱假说,或者叫碱性热液喷口假说,它认为生命起源于海底的碱性热液喷口。

典型的白烟囱沉淀物,顶端没有畅通的“喷口”,看上去就像一大坨海绵。

另一个很关键的侧面是构成细胞的各种生物大分子是如何关联起来的。具体来说是蛋白质和核酸(DNA和RNA),是如何相互作用的。目前学术界的主流假说是RNA世界假说,认为最开始出现的具有生物活性的大分子是RNA,由RNA开始最初的遗传和代谢,再由RNA把遗传功能让渡给DNA,把代谢功能让渡给蛋白质,这样就形成了一个称作“分子生物学中心法则”的动态的循环。

除了这个假说之外,还有一些正在发展的假说,有的假说认为最先出现的是蛋白质,还有一些联合假说,认为RNA和蛋白质都共同出现过。在这本书里面,仍然是按照学术界的主流,采用了“RNA世界假说”,少量地介绍了一些蛋白质先行的假说或者联合的假说。

除此之外,在生命起源里还有很多侧面,每一个侧面又涉及很多不同的假说。

我对这些假说,采取一种开放的态度,就是尽可能地把这些假说介绍出来,希望让读者能体会到,科学发现是一个动态的过程,在这过程中,假说之间互相碰撞、验证、结合,直到它们非常接近事实,最后像拼图一样构成一个完整的图景。

请简单地为我们概括“中心法则”

当我们说生命起源的时候,会不由自主先问这样一个问题,“生命是什么?”生命非常接近一台计算机,这个计算机的功能就是完成中心法则。中心法则是什么?

第一步,把一部分信息存储下去,然后不断复制,这就是DNA的复制,是中心法则的第一环。从40亿年前的共同祖先(末祖)开始,DNA上的遗传信息一代一代高保真的复制下来,直到今天,人和细菌都能找到相同的基因,这是非常不可思议的。

第二步,把这个遗传信息转录出来,转入到RNA上。我们一般把这当作一个中间的步骤,相当于把计算机存在硬盘里面东西读出来,读到内存里面。

第三步,是执行,把这些遗传信息变成生物大分子——蛋白质,让它完成各种各样非常复杂而精细的生理功能。

中心法则图示

中心法则,就是这样一连串的,很像计算机的过程。回答生命起源问题实际上就是要回答,像计算机一样的这一套复杂流程是如何开始的?前面说到的RNA世界假说,非常巧妙地解释了这一整套复杂的机制,是从正中间那个RNA开始的,我们也在实验室里面找到了大量的证据,表示RNA是可以做到这些事情。

为了帮助读者理解这本书

您都做了哪些工作?

坦率说,我觉得在这方面做得还很不够,如果你读过这本书,你会发现它里面涉及的术语非常多,但这已经是删掉了80%的术语的结果。

我能做的最直接的方式就是画图。我为这本书画了两三百张插图,希望能帮助读者理解运输、相互作用、反应过程等非常细节的东西;我把蛋白质简化成了最简单的几何形状,可以说是创新的画法。

氨酰转运RNA合成酶的极简图示

肽基转移酶中心的结构

除此之外,我尽可能地加入了很多文学性的描述,让它尽量像一本娓娓道来甚至带有一点点传记色彩的书。在书里,我特别强调“这本书的作者”或者“这本书”,希望让读者可以稍作停顿,能和这本书拉开距离,不陷入理解字句的困境,暂时跳出来。

我还刻意加了一些奇怪的注释,想让读者明白这是一个很具体的活生生的人在和他讲述一个问题,能意识到这本书曾写于某一个具体时代。

在创作这本书时有哪些难忘的事情?

在2019年这本书写到中间的时候,我的大爷去世了,那个时候我刚好写到“生命是永恒”的这个问题,引发了我一些思考。一旦谈到生命起源的时候,就不得不面对这样一个惊人的事实,生命其实从来没有真的死过。

我们不能说我们的生命开始于哪儿,只能说我们这个基因的组合是从哪一天开始的,我们的生命可以一直往上追溯,从40亿年前一直到“我”,生命从来没有断绝过。生命从深海里面的一个角落,扩展到整个世界,甚至将来可能扩展到太阳系,扩展到更广袤的宇宙中去,它会让人产生一种很奇妙的感觉,一种解脱的感觉。就好像一切的生命都是一条巨大的江河,我们都是它其中一个入海口。

生命还有另一种更深刻的延续,即便脱离了基因,也能让自己一部分长存于这个世界。比如说,即便我不在这个世界上,有人在读这本书时,在他脑海里重新回荡起我当时想的东西,是不是就像我的生命在那一瞬间,有一小部分在他的脑海里面活过来,这也是一种很奇妙的生命延续。

如果把生命比作一台计算机,但是生命只是一台计算机吗,它还意味着别的东西吗?这是我在写这本书之后,还要继续思考的东西。希望读者也能用科学的眼光,思考终极问题。

是否有新的著作计划?

其实写这本书,是一个更巨大计划的一个开头。我一直想写一本科幻小说,或者说一个幻想故事,里面要很严谨有序地构造一个外星世界,而外星生物是这个外星世界的第一步。

我写这本书一个很重要的原因是让我对生命活动本身有更深刻的认识,它是我构造一个外星世界的第一步。

这是一本怎样的书?

推荐哪些读者群体阅读此书?

我不愿意把它形容成科普书。如果说一本书是科普书,那它的任务是把我们确定的科学知识普及给读者,希望让更多的人知道。

但这本书目的其实是相反的,它是要把一个大家觉得好像很笼统,没怎么仔细想过的问题,把它复杂深刻的那一面,无数细节的那一面,展示给读者,所以我很愿意叫它科学读物。它是一个作者,把自己学到的东西告诉给你,把现代科学中一个很重要话题的研究成果展现给你,把一个图景展现给你。

所以我写的时候,也想尽量让它在十年之内读都不过时,它就是给读者展示深刻的东西,想让读者费点脑子。那些愿意费这个脑子,愿意对这个终极问题有深刻了解的读者,他读这本书就会有很多的收获,每读一遍都会有新的收获。如果那种抱着我要读一本科普书的心态,觉得是读一本很轻松,随时撂下来,捡起来再读又能接得上的书,那他就会很失望。

文末福利

说说你知道的关于生命起源的那些事?请在评论区留言,我们将从留言区里随机抽取1位读者各赠送图书《生命的起源:所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的》1本。

留言截止时间:2023年4月14日,获奖名单将于4月16日的“阅读之城”公布。

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编辑: MO
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