20210909听书笔记：《复杂生命的起源》

很长时间以来，科学家们有各种各样的假说，但这些假说要么是抓住表象不放，要么是无法解释普遍情况，都不能从根本上回答这一切。而本书作者在研究中发现，问题的关键其实不是别的，而是能量。具体地说，就是真核生物平均每个基因能够获得的能量，远远超过原核生物，甚至高达后者的10万倍以上。

这个数字是如何得出来的呢？简单地说，是通过两者的体积、呼吸频率、每秒钟消耗的氧气和生成的能量等指标，推算出来的。详细的论证过程，如果你有兴趣的话，可以找原书来看。总而言之，作者认为，原核细胞和真核细胞的本质性差异，不是别的，而是能量等级上的天差地别。所以，即便过了40亿年直到今天，原核细胞都一直无法在复杂性上有任何突破。

可以说，原核生物和真核生物之间，不存在中间过渡形态。自然界中的细胞，要么是结构原始、体积微小的原核细胞，要么就是结构复杂、高度完善的真核细胞，而且所有真核细胞都有大量相同的关键基因，这些关键基因只存在于真核细胞体内，从没在原核细胞身上出现过。

内共生假说还能为真核细胞的复杂演化提供合理依据。刚才我们论证了，原核细胞受制于能量条件而无法演化得更加复杂，它们甚至也不能变得更大，因为所有能量反应都要在细胞膜上进行，细胞膜表面积要是变大的话，细胞的体积和消耗能量的速度会增加得更快。原核细胞已经很“穷”了，要让它变大，那它只会变得越来越“穷”，所以原核细胞就只能维持着又小又简单的形态。

但真核细胞体内可以有大量线粒体，每个线粒体就像一个小发电站，为真核细胞提供大量能量。比如人的肝脏细胞，每个细胞里就有多达1000万个线粒体，这么庞大的能量来源，把原核细胞衬托得特别寒酸。而且，就像我们刚才说的，线粒体已经把自己的结构最大幅度地精简化，原本细菌体内的几千个基因，在线粒体内部已经简化成十几个，所以线粒体就能消耗尽可能少的资源，维持尽可能高的产能效率。有了线粒体源源不绝的能量支持，真核细胞才有了向复杂化演进的本钱。

一次偶然的内共生事件造就了真核细胞，也赋予了真核细胞很多新的生理特征，包括衰老和死亡。长久以来，科学家们一直在研究衰老和死亡背后的生理机制，而作者认为，这种机制和内共生事件也有着密切关系。

我们都知道，质量越好的东西用得越久。鸽子细胞的质量更好，所以耐久度就更高，活得就更长；而老鼠细胞的质量要差很多，经常泄露自由基，在这种情况下，老鼠衰老得就更快，存活的寿命也就更短。不过有趣的是，大自然在关上一扇门时，总会开启一扇窗。老鼠虽然寿命短，但因为对细胞的质量要求不高，所以繁衍的后代数量也远高于鸽子。可以说，每种生物都在以自己的方式适应着自然。

原核生物一直没能进化出复杂生命，是因为它们受到生物能量的严格限制。而一次极其偶然的古菌和细菌之间的内共生事件，让细胞获得了线粒体，打破了能量的桎梏，才让复杂生命的出现成为了可能。同时，复杂生物的衰老和死亡现象，也能从线粒体的运行机制上得到强有力的解释。

关于我们人类从哪里来，既是一个经典的哲学命题，也是一个复杂的生物学命题。哲学层面的思辨永远没有尽头，但生物学方面的探究，却已经为我们指明了答案，那就是我们来自一次次偶然的意外。地球偶然具有了产生生命的条件，生命偶然从深海中诞生，真核细胞偶然来自一次内共生事件，人类则偶然来自一条正确的进化路径。可以说，是偶然造就了我们今天的一切。

同时，这么多偶然的巧合，也能帮助我们思考宇宙中复杂生命的存在状况。在地球几十亿年的生命史中，原核生物一直在不断演化，但始终没能突破复杂性的限制，如果不是一次极其偶然的内共生事件，直到今天，地球可能都还在被原核细胞统治着。

一个顺理成章的推断是：宇宙中的复杂生命很罕见，自然其实从来就没打算让人类或者其他复杂生命出现，所以，即便未来在其他星球发现生命体，它们很可能也只是停留在细菌那种简单水平。因此可以说，我们是极其幸运的，无论是地球生命的诞生，还是人类群体的崛起，都是独一无二的宇宙奇迹。