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05 复制炸弹

绝大多数恒星,包括太阳在内,都会以稳定状态燃烧几十亿年。在极少见的情况下,银河之中的某处会有一颗星在预先没有明显迹象的情况下突然爆发,形成超新星。在几周时间内,这颗星的亮度暴增数十亿倍,随即消逝,转变为晦暗残余。在处于超新星状态的几天中,这颗星释放的能量超过了之前处于普通恒星状态时亿万年来持续释放的能量总和。如果太阳哪一天变成了超新星,那么整个太阳系就会瞬间蒸发殆尽。所幸,这样的事情发生的可能性微乎其微。在银河系的一万亿颗恒星中,天文学家仅记录过3颗超新星,分别发生在1054年、1572年和1604年。蟹状星云是天文学家所记录的“1054年”事件的残余。我说的“1054年”事件,意思是超新星光线的波阵面传至地球的年份是1054年。事件本身的发生时间比1054年要早6 000年。自1604年以来,人类观测到的超新星都发生在其他星系之中。

恒星还会发生另外一种类型的爆炸,即变成信息。这种爆炸比超新星要缓慢,也需要更为漫长的时间酝酿。我们可以称之为信息炸弹,或复制炸弹(个中原因随后将揭晓)。在复制炸弹逐渐形成的最初的数十亿年间,只有在这颗恒星附近才能发现其变化。最终,关于爆炸的隐约迹象开始泄露到太空中更加遥远的区域,可能可以从远距离发现。我们不知道这种类型的爆炸会以怎样的方式宣告终结,也许其最终会像超新星一样消逝,我们不了解的是爆炸前这颗恒星会酝酿到何种状态。也许会酝酿成一场暴力的自我毁灭灾难。也许会酝酿成为更加温和的、物质的重复释放。这些释放出来的物体以既定的轨迹,而非简单的弹道轨迹远离恒星,进入太空之中的远方,也许还会影响其他星系,令其拥有同样的爆炸趋势。

我们之所以对宇宙中的复制炸弹知之甚少,是因为我们仅见到过一个案例。任何现象的单一案例,都不足以让我们形成一般化的理论。我们所知的唯一案例,目前仍在发展过程中。这颗星刚刚形成30亿~40亿年,刚刚到达在其附近释放爆炸迹象的节点。这颗星的拉丁名为Sol,是位于银河系边缘一条螺旋臂之中的黄矮星,我们称其为太阳。这场爆炸实际上源于近日轨道上的一颗卫星,驱动这场爆炸的全部能量都来自太阳。当然,这颗卫星就是地球。这场持续40亿年的爆炸,或称复制炸弹,就是生命。人类是复制炸弹的一个极为重要的表现形式,因为这场爆炸是通过我们,通过我们的大脑、符号性文化和技术进入下一阶段的,并在浩渺的太空中不断发出回响。

人类的复制炸弹,是迄今为止我们所知的宇宙中的唯一一颗,但这并不一定意味着这类事件的发生概率比超新星更低。诚然,我们已经在银河系中发现过3次超新星,但由于超新星会释放大量能量,因此很容易从远距离被发现。几十年之前,当人造无线电波开始释放到行星之外时,地球上的生命爆炸才可以被距离很近的观察者所发现。也许,直到最近,地球生命爆炸最明显的表现形式一直是大堡礁。

超新星是巨大的、突然的爆炸。任何爆炸的引爆事件,都意味着一定量的物质超越了临界值,自此之后,事件便升级到无法控制的状态,并产出一个比最初引爆事件壮观得多的结果。复制炸弹的引爆事件,是各类实体同时产生的自我拷贝。自我拷贝可能引发爆炸现象的原因是指数级增长。拥有的越多,增长得越快。理论上来讲,只要你有了一个可以自我复制的物体,很快就会拥有两个。随后,两个之中的每一个都制造出了自己的拷贝,这样你便有了4个,随后是8个,16个,32个,64个……仅需30代这样的复制,你就有了超过10亿个复制品。50代之后,你就有了1 000亿个复制品。经过200代,你就有了超过1060个复制物体。实际上,如此巨量的物体很难同时存在,因为这一数字比宇宙中原子的数量还要多。自我复制的爆炸过程远在无拘无束地发展200代之前就会受到限制。

关于这颗星球复制事件发展过程的启动节点,我们目前还没有掌握直接证据。我们只能推测,一定发生了某件事,因为我们也参与到了这场累积的爆炸之中。我们无法确切地得知最初的临界事件究竟是什么,不知道自我复制的启动是怎样的,但我们能推断出这个事件的类型,其开端是一场化学事件。

化学,是所有恒星和所有行星上不断上演的剧目,其中的演员是原子和分子。若从我们习惯的计数标准来看,就连最为罕见的原子都是无比巨大的。艾萨克·阿西莫夫(Isaac Asimov)计算得出,在整个南北美洲,深入地下16千米的深度,稀有元素砹-215的原子数量“只有1万亿个”。化学基本元素永远在不停地更换合作伙伴,制造出体积更大的个体——分子。分子总量在不断波动,但规模始终保持在非常可观的状态。某一特定类型的分子,无论数量有多少,都会永远保持一致,这一点和给定物种中的各种动物或斯特拉迪瓦里小提琴有所不同。化学所引发的原子运动,使得世界上某些分子的数量越来越多,而另一些则越来越少。生物学家自然而然地想要将数量越来越多的分子称为“成功”分子,但接受这样的观点对我们毫无助益。从字面意义上讲,成功是只有在我们这个故事后来的发展过程中才有所体现的一种特质。

那么,开启生命爆炸的重大临界事件究竟是怎样的?我之前说过,这是自我复制实体的兴起,但同样,我们也能称之为遗传现象的起源,而遗传也可以理解为同类生同类。这并不是分子在通常情况下展示出来的特质,水分子虽然产生于庞大的群体之中,却并不表现出接近真实遗传性的特质。表面看来,你可能会认为水分子也会遗传。当氢(H)和氧(O)结合时,水分子(H2O)群体就会增长。当水分子通过电解作用分解为氢和氧时,水分子群体的规模就会缩小。虽然水分子存在某种类型的群体动态,但并没有遗传现象发生。真正的遗传需要至少两种不同类型的H2O分子存在,两者都生成(产出)自身的拷贝。

有时,分子会形成两个镜像变种。葡萄糖分子存在两种类型,两类均包含以相同方式聚集为一体的原子,只不过两类分子互呈镜像。其他糖分子也存在同样的情况,还有许多其他类型的分子也是如此,包括重要性极高的氨基酸在内。也许,这里就有了化学遗传“同类生同类”的机会。右旋分子是否能产出子代的右旋分子,而左旋分子又能否产出子代的左旋分子呢?我们先来讲讲有关镜像分子的一些背景知识。镜像分子首先由伟大的19世纪法国科学家路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)发现。他当时在观察酒石酸盐晶体这种红酒中非常重要的物质,晶体是固体结构,体积大到可用肉眼直接观察。人们也会用某些晶体作为装饰物,做成项链。当同一种类的原子或分子一个一个累积起来形成固体,就产生了所谓的晶体。这些原子或分子不会杂乱无章地堆于一处,而是呈现出有序的几何构造,就像同样身高的卫兵整齐划一地进行训练。已经属于晶体的一部分的分子会形成一个模板,供额外增加的新分子借用。这些新分子从溶液中析出,与晶体完美结合,由此,整块晶体就能以精准的几何框架结构不断增长。这就是为什么食盐的晶体是正六面体,而钻石晶体是四面体。当任何一个形状能作为模板,以供形成一个与自身相同的拷贝,我们就从中看到了自我复制可能存在的迹象。

巴斯德发现,当他将酒石酸盐溶于水中时,会出现两种不同类型的晶体。这两种晶体完全相同,只不过互呈镜像。他不厌其烦地将两种类型的晶体分成两堆,当他分别将两堆晶体再次溶于水时,结果得到了两种不同类型的酒石酸盐溶液。虽然这两种溶液从绝大多数角度来看都非常相似,但巴斯德发现,它们会令偏振光向相反的方向旋转。正是因为这种使偏振光向逆时针和顺时针方向旋转的现象,两种类型的分子才有了左旋与右旋之名。你可能已经猜到,当两种溶液在此析出晶体时,每一种都能生成纯晶体,并与另一种互为镜像。

从这一点来看,镜像分子的确与众不同,就像左脚的鞋子和右脚的鞋子一样,不管你怎么做,都没办法将两者颠倒过来,让彼此作为对方的替代品。巴斯德最开始得到的溶液是两种类型分子的混合溶液,在析出晶体的过程中,两种类型的分子都会与同类分子结合。若想获得真遗传性,必要条件就是同一实体中存在两种或更多彼此相异的种类。晶体若要获得真遗传性,那么左旋晶体和右旋晶体就要在达到一个临界体积时分别分裂成两块,而每一半又成为生长的模板,长到临界体积的大小。在这种情况下,我们就会拥有不断增长的两种不同类型的、互相竞争的晶体群体。此时,我们真的可以说群体取得了“成功”。由于两种类型都在竞争同样的原子成分,其中一种类型可能因为“善于”自我复制而牺牲另一种类型,数量增多。遗憾的是,绝大多数已知分子并不具备这种非凡的遗传能力。

之所以说“遗憾”,是因为从医学角度出发的化学家想要制造出更多的左旋分子,他们希望能获得“繁殖”这些分子的能力。但是,当分子提供模板以供其他分子形成晶体时,只会为其镜像分子服务,而不是左旋分子利用左旋模板,右旋分子利用右旋模板。这就让事情变得很复杂,因为如果你从左旋分子开始,就会得到含有同样多左旋分子和右旋分子的混合物。这一领域的化学家一直在试图引导分子“繁育”出同一类型的子代分子,这是个颇为艰巨的任务。

实际上,早在40亿年前,当这个世界还是崭新的,在转化为生命和信息的爆炸开始之时,这一任务就自然自发地实现了。但爆炸正式形成之前,需要的不仅仅是简单的遗传性。就算一个分子的确能表现出左旋和右旋形式的真遗传性,两者之间的竞争也不会产生多么神奇的结果,因为最终也只有这两种形式存在。假设左旋分子占了上风,引发了这场竞争,事情也不过如此,不会再有新的进展。

体积更大的分子能在分子的不同部分表现出左旋或右旋倾向。举例来说,抗生素莫能菌素有17处非对称中心,其中每一处都存在一个左旋构型和右旋构型。217是131 072,因此我们可以说存在131 072种不同的分子形式。如果这131 072种分子形式都具有真遗传性的特征,每一种都只培养同类型的分子,那么这场竞争就会非常复杂,而所有131 072种分子构型中的佼佼者,就会逐渐在后续的群体统计中显露出自身的地位。但是即使是这样,其遗传性也非常有限,因为13 1072虽然是个很大的数字,但也是有限的。生命爆炸之所以配得上这个称呼,是因为在遗传性存在的同时,还要拥有无限的、可扩充的变化。

在镜像遗传这个问题上,讲到莫能菌素,就基本讲到头了,但左旋与右旋并不是唯一一种能自行发展出遗传复制的差异。麻省理工学院的朱利叶斯·雷贝克(Julius Rebek)和同事对自我复制分子进行了认真研究。他们研究的变体并非镜像。雷贝克和同事利用了两种小型分子,我们姑且称之为A和B。A和B溶于水就会发生反应,形成第三种化合物,你可能已经猜到了它的名字——C。每一个C分子都发挥了模板作用。溶液中自由漂浮的A和B会主动将自己填入模板之中。一个A和一个B挤进模板中对应的位置,就正确无误地形成了一个新的C分子,和之前的那个一模一样。C分子不会聚于一处形成晶体,而是彼此分离。现在,两个C分子都可以作为模板,供新C分子使用,于是C分子群体的规模也展开了指数级增长。

说到这里,整套体系还没有表现出真遗传性,但后面发生的事非常有意思。B分子存在多种形式,每一种都能与A结合,形成不同版本的C分子。如此一来,我们就有了各类C分子,比如C1、C2、C3等。每一个C分子的不同版本都能作为模板,形成自己这一类型的C。C分子群体的成分相当混杂,而且不同类型的C分子在生成子代这件事上,效率并不一致。因此,C分子群体中形成竞争关系的不同版本的C分子之间,一直处于你争我夺的状态。更有意思的是,紫外线会引发C分子的“自发突变”。新的突变类型被证明是“纯育的”,即能产生与自己完全一致的子代分子。令人感到满意的是,新的变种超越了母类分子,很快占领了整个试管。A、B、C并非唯一一组表现出此类行为的分子,还有D、E、F等。雷贝克团队甚至还在A、B、C和D、E、F中制造出了自我复制的混合体。

在自然界中,我们所知的可以自我复制的分子——DNA和RNA核酸,总体看来拥有更加丰富的变化潜力。雷贝克的复制分子是只有两节的短链,而DNA分子则是一条长度不固定的长链。链上数百节中的每一节都可以是4种类型中的任意一种。当某一段DNA成为新DNA分子装配的模板时,4种类型中的每一种都发挥了模板作用,供另一种特定类型使用。这些单位被称作碱基,分别是腺嘌呤(Adenine)、胸腺嘧啶(Thymine)、胞嘧啶(Cytosine)和鸟嘌呤(Guanine)4种化合物。通常我们将其简称为A、T、C、G。A始终作为T的模板,反之亦然;G始终作为C的模板,反之亦然。A、T、C、G之间的任意排列组合都可能存在,也会一丝不苟地得到复制。而且,由于DNA链长度不固定,变化的范围实际上是无限的。这就酝酿了一场潜在的信息爆炸,其反响最终可能从母星散发而出,触及其他星球。

太阳系的复制爆炸,自从40亿年前发生以来,其反响几乎始终局限在母星之内。只有最近100万年间,才诞生了一个有能力发明无线电技术的神经系统。直至最近几十年,这个神经系统才真正开发出了无线电技术。如今,充满丰富信息的无线电波正迅速扩张,以光速冲出地球。

之所以说充满丰富信息,是因为宇宙中已经存在许多四处弹射的无线电波了。恒星在发出我们所知的可见光的同时,也在释放无线电频率。打开时间和宇宙之窗的大爆炸还残留了一些背景噪音,但这些信号都不存在有意义的规律,即并非充满丰富信息。半人马座比邻星(Proxima Centauri)一颗行星上的无线电天文学家,也能和人类的无线电天文学家一样监测到同样的背景噪音,但与此同时,他们还能注意到一股带着更为复杂的规律的无线电波,从索尔星(9)的方向传来。这种无线电波不会被接收解码为4岁儿童的电视节目,但能够被识别为比常见的背景噪音更有规律、信息更丰富。半人马座比邻星无线电天文学家会欢欣雀跃地报告称,索尔星发生了一场与超新星相仿的信息爆炸。他们会猜测这场爆炸实际上发生在围绕索尔星旋转的一颗行星之上,但无法确定。

我们已经了解到,复制炸弹的发展过程比超新星要漫长。人类这颗复制炸弹用了几十亿年的时间,才达到无线电这一临界点,也就是信息中的一部分从母星溢出,开始带着富有意义的脉冲,浸染到邻近的其他星系的时刻。如果人类的信息爆炸是典型情况,那么我们可以据此猜测,信息爆炸都会经过一系列分级式的临界点:无线电临界点,以及发生在其之前的语言临界点。语言的出现也是在复制炸弹酝酿过程的极后期。语言之前,是神经细胞临界点(至少在这颗星球上是如此),神经细胞之前是多细胞临界点。而一号临界点,也是所有临界点的老祖宗,是复制因子临界点——令整场爆炸成为可能的触发事件。

复制因子临界点的重要性在哪里?一个分子能作为另一个分子合成过程的模板,这样一个看起来平淡无奇的特质,怎么会成为一场爆炸的触发事件,而这场爆炸的终极回响甚至有可能穿透到星球之外?我们了解到,复制因子之所以强大的部分原因在于指数级增长。复制因子以一种特别清晰的形式表现出指数级增长。一个简单的例子,就是所谓的“连锁信”。你从邮递员那里收到一张明信片,上面写着:“照此明信片抄写6张,在一周内发给6位朋友。如果不照做,厄运就会向你袭来,你会在一个月内痛苦地死去。”如果你还有点理智,就会对此不屑一顾。但大多数人都无理智可言,他们会因此产生好奇心,或被这段威胁吓唬住,于是将6份同样的明信片给其他人发了出去。平均来看,如果收到此卡片的1/3的人遵从上面的指令,那么卡片数量每周会翻一倍。从理论上来看,一年之后的卡片数量将是252张,相当于4 000万亿。这么多的明信片,足以淹没世界上的每一个人。

如果不受资源所限,那么指数级增长会在极短时间内发展到令人瞠目结舌的规模。事实上,资源是有限的,其他一些因素也会发挥限制作用,将指数级增长控制在一个范围之内。在我们假想的案例中,当一个人再次收到同样的连锁信时,他很可能会开始犹豫,不再转发。在对资源的竞争过程中,发展起来的复制因子的变体可能在自我复制方面更加高效。这些更为高效的复制因子会倾向于取代更逊一些的竞争对手。很重要的一点就是,所有这些不断复制的实体,都不是有意识地想要进行自我复制的。但是,碰巧这世界上就充满了更为高效的复制因子。

在连锁信的案例中,高效的含义可能包括更加字斟句酌的写作手法。信中可能不会直截了当地说“如果你不遵守明信片上的指示,一个月内就会痛苦死去”,而是改成“拜托,求求你拯救你我的灵魂,不要冒险。如果你有半点迟疑,就请遵照指示,将同样的明信片寄给另外6个人”。这样的“突变”可能发生很多次,最终的结果就是流传在外的内容变得五花八门,而所有都来源于同一位最初的祖先,但在具体的措辞、语气和讨好方式上又各有不同。更为成功的变体将以不那么成功的对手为代价,增加出现的频率。成功在这里就是传播频率的同义词。“圣犹达之信”是这方面的一个广为人知的案例。这封信在世界上流传了好几次,过程中逐渐发展壮大。在我撰写此书时,佛蒙特大学并在此的奥利弗·古迪纳夫博士(Dr.Oliver Goodenough)将下面这段文字发给了我。我们就此话题在《自然》杂志上发表了一篇联名论文《思想的病毒》:

爱让一切成为可能

这封信将给你带来好运,它的原始版本发自新英格兰,这封信已经在世界各地流传了9次。现在,好运被发送到了你手上。收到此信的4天之内,你只要转发信件,就能收获好运。这并不是开玩笑,你会从信中收获好运,但不要随信送钱。将此信的拷贝件发送给你认为需要好运的人们。之所以不要送钱,是因为信仰无价。不要将此信留在手中,要在96小时之内寄出去。一位名叫乔·艾利亚特的A. R. P官员收到了4 000万美元。吉奥·韦尔奇在收到此信5天后永远地失去了妻子,因为他没有将此信转发出去。但在妻子去世前,他收到了75 000美元。请将此信的拷贝件转发出去,看看4天之后会发生什么。这封连锁信来自委内瑞拉,由南美洲一位名叫索尔·安东尼·德格纳斯的传教士所写。你必须抄写20份,将其发送给朋友和同事。几天之后,你将收获一份惊喜。就算你不迷信,也要相信爱。堪通奈尔·迪亚斯于1903年收到此信。他请秘书抄写并发送了出去。几天之后,他中了彩票,获得2 000万美元的奖金。卡尔·多比特是一位办公室职员,他收到此信后忘记要在96小时之内将信转发出去,结果他失业了。后来,他又将信找了出来,抄写并邮寄出20份。几天之后,他找到了一份更加理想的工作。多兰·菲尔切尔德收到这封信,不相信上面的内容,将信扔掉了。9天之后,他去世了。1987年,加州一位年轻女性收到了这封信。信纸已经非常残破,上面的字迹模糊不清。她想,一定要将信上内容重新写出来,接着寄出去,但是她后来忘记了。她当时遇到了许多棘手的麻烦,车子还出了问题,修理费十分高昂。这都是因为她没有96小时之内将信寄出去。最后,她还是按照当初的想法将信重写了一遍,并换了一辆新车。请记住,不要寄钱。不要对此信置之不理,因为真的会应验。

圣犹达

这份可笑的文件中带有很多明显的迹象,一看就是历经过多次“突变”变成了如今的样子。里面有好几处错误,还有一些部分用词不当,我们还知道,除了这封信之外,流传在外的还有好几个版本。自从我们的论文在《自然》杂志发表之后,世界各地的读者纷纷给我寄来了几个内容迥异的版本。在其中一个版本的明信片上,A. R. P官员变成了R. A. F官员。美国邮政局对“圣犹达之信”再熟悉不过。据美国邮政局称,这封信的起源在有邮政局正式记录之前就存在了,还会表现出反复的周期性大规模流行。

事实上,所谓的遵从者的好运和拒绝者的灾难,不可能是受益者或受害者本人写到信里去的。按照文字中的逻辑,受益者的好运只有在信件寄出去之后才会降临到当事人身上,而受害者则没有将信寄出去。由此可见,信中的故事纯属杜撰。不用说,人们也能从可信度极低的内容中猜测出来。连锁信和开启生命爆炸的自然复制因子之间存在着重要的区别。连锁信最初是由人类发出的,其中所有措辞的改变都源自人脑。生命爆炸的开端并没有思想、创造力或意图的存在,只有化学。尽管如此,但只要拥有自我复制能力的化学物质碰巧发展起来,就会存在一种自动倾向,以不那么成功的变种为代价,换取更为成功的变种在群体中的出现频率不断提升。

就像连锁信案例中的情况一样,化学复制因子的成功等同于信件的流转频率。但这只是定义,几乎相当于同义反复的车轱辘话。成功是通过实际竞争力赢来的,而竞争力则是实打实的,远非车轱辘话。获得成功的复制因子分子往往拥有强健的复制潜力。就算复制分子本身的特性看起来出乎意料地一致,在实际的复制过程中也会表现出千差万别的变化。

DNA分子是一致的,完全由4个“字母”——A、T、C、G排列组合而来。相比之下,DNA序列进行自我复制的方法可谓花样繁多,令人眼花缭乱。包括河马的更为高效的心脏,跳蚤的更富弹跳性的腿,雨燕更符合空气动力学的流线型翅膀,鱼类的更具浮力的鱼鳔,动物的所有器官和四肢,植物的根、叶和花朵,所有的眼睛、大脑和思想,就连恐惧和希望,都是成功DNA序列所利用的工具。借助这些工具,DNA大踏步地走向未来。工具本身有着几乎无限的可变性,相比之下,打造出这些工具的秘诀,则出奇得一致,不过是一个接着一个排列的A、T、C、G。

事情不一定从一开始就是如此。我们没有证据认为,在信息爆炸开始时,种子的密码是以DNA字母的形式写成的。事实上,以DNA或蛋白质为基础的信息技术非常复杂高深,被化学家格莱汉姆·凯恩斯-史密斯(Graham Cairns-Smith)称作高科技。在没有其他类型的自我复制系统作为先驱的情况下,此类事物很难单凭运气就横空出世。其先驱可能是RNA,可能是雷贝克的简单的自我复制分子,也可能是某些与众不同的东西:我在《盲眼钟表匠》中曾具体讨论过一个颇为撩人的可能性,也就是凯恩斯-史密斯本人提出的假设——无机黏土晶体担当了原始复制因子的职责。我们也许永远也无法确切地了解这一问题的答案了。

我们能做的,就是去猜测宇宙中任何一颗星球上生命爆炸的普通发展历程。怎样的情况下能酝酿出生命,必须要看当时当地的具体条件。在充满冷却液氨的世界中,DNA或蛋白质系统无法发挥作用,但也许有某种遗传和胚胎系统可以在其中发展。无论怎样,这类细节问题我不想过多讨论,因为我想要专注于独立于具体星球条件之外的通用原则。现在,我将更加系统地厘清任何一个行星上的复制炸弹都会经历的临界点列表。其中一些很可能具备真实的普遍性,另一些可能是地球上的专属现象。决定哪些可能是普遍性的,哪些可能是有局限性的,并不容易做到,这一问题本身就非常有意思。

一号临界点非复制因子莫属。某种拥有基本遗传变化形式的自我复制系统逐渐兴起,偶尔在复制过程中发生随机错误。穿越一号临界点的结果,就是星球上出现了一个混杂群体,其中的各个变种因资源而产生竞争。资源是稀缺的,或是在竞争日渐激烈后变得稀缺,有些变种的复制体会在对稀缺资源的竞争中变得相对成功,其他一些则没有那么成功。于是,我们现在就有了一个自然选择的基本形式。

在处于竞争关系中的各个复制因子中,成功与否完全由复制因子本身的直接特质来决定,比如其自身形状嵌入模板的吻合度。但现在,经过数代进化,我们来到了二号临界点——表现型临界点。复制因子的存活不仅要依靠自身的特质,而且还要凭借其他一些事物带来的因果效应,我们称之为表现型。在我们这颗星球上,表现型很好识别,体现在基因能够影响到的动植物身上的部分上。这意味着全身上下所有的部件都包括在内。我们可以将表现型想象为成功基因为了进入下一代而利用的权力杠杆。更宽泛地来说,表现型可以被定义为影响到复制因子是否取得成功,但本身没有得到复制的复制因子所带来的结果。举例来说,太平洋岛屿上的一种蜗牛身上有一个特定的基因,能决定蜗牛壳上的纹路是顺时针螺旋还是逆时针。DNA分子本身并非右旋或左旋,但其表现型表现为右旋或左旋。在为蜗牛身体提供外部保护的问题上,顺时针蜗牛壳和逆时针蜗牛壳并不一定能取得同等的成功。因为暂居于壳内的蜗牛基因会影响到壳的形状,所以能制造出成功蜗牛壳的基因数量将会超越制造出不成功蜗牛壳的基因。蜗牛壳作为表现型,并不会直接产下子代蜗牛壳。每一个蜗牛壳都由DNA决定,产下DNA的也正是DNA。

DNA序列通过或简单或复杂的一连串中间事件影响着其表现型,比如蜗牛壳上的纹路的旋转方向。所有这些中间事件,都可统一归入胚胎学。在我们这颗星球上,一连串中间事件的第一个环节永远都是蛋白质分子的合成。蛋白质分子的每一个细节,经由4个碱基的排列次序得到精确定义。但这些细节,很可能只在地球上有意义。更宽泛地来说,一颗星球无论通过哪个途径产出复制因子,其结果(表现型)都能通过复制因子制作拷贝的成功能力而获得有益效应。只要跨越了表现型临界点,复制因子就能通过表现型获得生存。在地球上,这些结果通常局限于基因所在的躯体之内,但事实不一定非要如此。延伸的表现型(我以此为题写了一整本书)原则规定,复制因子为了获得长期生存而利用的表现型权力杠杆,不一定要局限在复制因子“自身”的躯体之中。基因可以触及躯体之外,影响到外面的世界,包括其他躯体。

我不知道表现型临界点的普遍性究竟有多高。我猜想,在那些生命爆炸超越原始阶段的星球上,这一临界点已经被跨越了。我还猜想,我这份列表中的下一个临界点同样已经被跨越了,这就是三号临界点——复制者临界点。在某些星球上,这一临界点可能先于表现型临界点或与其同时被跨越。早期,复制因子可能就是自发的实体,在基因之河上游,和与其形成竞争的同样裸露在外的复制因子一同随水流沉浮。但是,地球上的现代DNA或蛋白质信息技术系统的一大特点,就是没有基因可以与世隔绝、独立起作用。基因发挥作用的那个化学世界,并非外部环境中孤立无援的化学世界。当然,这样一个世界构成了大背景,却是非常疏离的大背景。DNA复制因子所存在的那个环绕其周围、与生死存亡有必然关系的化学世界,是体积更小、浓度更高的一小袋化学物质——细胞。从某种角度来看,将细胞视作一袋化学物质存在误导之嫌,因为许多细胞都含有由层层叠叠的薄膜组成的精细的内部结构,在这些薄膜之上、薄膜之间和薄膜内部,发生着许多至关重要的化学反应。细胞的化学微观世界由数百个基因,甚至数十万个基因共同构成。每个基因都对环境有贡献,也都会为了生存对环境加以利用。基因以团队形式共同合作,我们在第1章中已从一个不同的角度阐述了这一点。

地球上最简单的自发DNA复制系统是细菌细胞。这些细胞需要至少几百个基因来制造出所需的要素。非细菌的细胞被称作真核细胞,人体之中的细胞,以及所有动物、植物、真菌和原生动物的细胞,都是真核细胞。一般情况下,真核细胞拥有数万个到数十万个基因,所有基因都结成团队共同合作。正如我们在第2章中了解到的,真核细胞本身可能是从由五六个细菌细胞组成的、聚于一处的群体开始形成的。由于这属于更高等的团队合作形式,我们不在这里过多讨论。我想强调的是,所有基因的发挥作用的环境,是细胞中的基因联合形成的化学环境。

了解到基因以团队形式开展合作的事实之后,我们就很容易产生思维跳跃,并假设如今的达尔文主义选择是在呈竞争关系的基因团队中展开的,由此认为选择上升到了更高的组织层面。虽然这种想法非常有吸引力,但在我看来,却存在严重而深刻的错误。换一种说法,可能更能给人以启迪:达尔文主义选择依然会在呈竞争关系的基因之中展开,但得到偏好的基因是那些在其他基因存在的条件下,能够蓬勃发展的基因,而其他基因也会因彼此的存在而同时得到偏好。这就是我们在第1章中提到过的观点,即共享数字之河同一支流的基因倾向于成为彼此的“好伙伴”。

随着复制炸弹在星球上累积能量,下一个重要临界点很可能就是多细胞临界点,我们姑且称之为四号临界点。我们知道,在地球生命之中,任何一个细胞都是一个由化学物质构成的小小海洋,供一组基因在其中畅游。虽然细胞中包含整组基因,却是由其中的一部分基因构建起来的。细胞本身通过分裂来繁殖,分裂开来的小细胞会长大。每当发生细胞分裂时,基因组中的所有成员都会得到复制。如果两个细胞没有分离完全,而是保持彼此相连的状态,那么就有可能形成大厦,而细胞在其中扮演的角色就相当于砖瓦。

形成多细胞大厦的能力,在其他星球上可能和在地球上同样重要。当多细胞临界点被跨越之后,表现型就会出现,而其形状和功能只能表现在比单一细胞大得多的规模之上。鹿角或树叶,晶状体或蜗牛壳,所有这些都是由细胞组建而成的,但细胞并非这些庞然大物的微缩版本。换句话说,多细胞器官与晶体的生长方式完全不同。至少在我们这颗星球上,生物表现出性状的成长过程更像是修建建筑物,而建筑物的形状与砖头并不相同。一只手有着特定的形状,但其并不是由手形细胞构建起来的。如果表现型的生长与晶体一致,则细胞本身也会是手形的。

多细胞器官就像建筑物一样,之所以能获得特定的形状和大小,是因为一层又一层的细胞(砖头)遵循着在一定时间停止生长的规则。从某种意义上讲,细胞也必须知道它们相对于其他细胞所处的位置。肝细胞的表现,就好像它们知道自己是肝细胞一样,而且还知道它们是位于肝叶的边缘还是中间位置。这些细胞究竟是如何做到这一点的,研究人员也投入了大量精力开展研究。其答案,很可能只适用于我们生活的这颗星球,在此不做更多探讨。无论具体细节是怎样的,其发展途径已经得到了完善。这一完善过程也是所有生命发展必经的:成功基因的生存是由其作用决定的。在这个案例中,作用就是与周边细胞相关,对细胞行为产生的影响。

下一个主要的临界点是高速信息处理临界点,也称五号临界点。在我们这颗星球上,这一临界点是通过一类叫作神经元或神经细胞的特殊细胞来实现的,我们可以称其为神经系统临界点。无论这一临界点在星球上是如何达到的,都非常重要,因为自此之后,行为的发展速度比基因通过化学权力杠杆运作的速度要快得多。捕猎者可以扑向晚餐,猎物可以为了逃生而躲避。它们用到的肌肉和神经系统,其动作和反应速度,比基因最初构建器官胚胎的折叠速度要快出太多。在其他星球上,绝对的速度和反应时间可能与地球大相径庭。但当复制因子建造起来的装备的反应时间比复制因子本身的胚胎活动时间快指数级倍数时,无论在哪一颗星球上,都标志着这一重要临界点被跨越了。而装备是否一定类似于我们在这颗星球上所称的神经元和肌肉细胞,则没有那么重要。一旦星球上相当于神经系统的临界点被跨越,最后很可能会有进一步的发展,复制炸弹蓄势待发。

这些进展中可能存在大规模数据处理单元的聚集,即“大脑”这种有能力处理复杂数据并将其以“记忆”形式储存起来的器官。而数据是由“感觉器官”收集并加以理解的。跨越神经元临界点所带来的另一个更为复杂而神秘的结果,就是意识的形成。在此,我将意识的形成称为六号临界点。我们不知道意识临界点在地球上被跨越了多少次。有些哲学家认为,意识与语言有着至关重要的联系,而似乎只有两足的猿类物种“智人”发展出了语言。无论意识是否需要语言,我们都应该将语言设为一个重要门槛——七号临界点。在任意星球上,这一临界点可能被跨越,也可能没有被跨越。关于语言的细节问题,比如是否需要声音或其他物理媒介进行传输,就要看各个星球的具体情况了。

从这个角度来看,语言是一套联网系统,其中大脑进行的密切的信息交换,使得合作技术的发展成为可能。合作技术,从制造石器工具开始,继而进入金属冶炼、有轮的交通工具、蒸汽机和如今的电子时代,其本身就具备爆炸的诸多属性。由此可见,其出现也需要一个正式名称——合作技术临界点,或称八号临界点。事实上,有可能人类文化已经孕育出了一个全新的复制炸弹,并携带着一种全新的自我复制实体——模因。这是我在《自私的基因》一书中提出的概念。模因正在文化之河中以达尔文提出的自然选择方式不断增殖。现在,模因炸弹也许正在蓄势待发,与基因炸弹并行不悖,而基因炸弹是在之前设定好大脑,酝酿出模因的关键。这一话题对于本章内容来说有些太过庞大,我们必须回到星球爆炸的主题上,并予以重点关注:只要达到合作技术的阶段,那么这股力量早晚都会冲击到本行星之外。九号临界点——无线电技术就这样被跨越了。外星观察者从此之后就可能会注意到,这个星系有了一个新近爆炸的复制炸弹。

外星观察者首先捕获到的迹象,很可能是本行星内部通信过程中无意间泄露出去的无线电波。随后,复制炸弹的技术继承者可能自己就会将注意力转向外星系。人类朝这个方向迈出去的蹒跚步伐,也包括向太空发射为外星智慧生命特别定制的信息。在对外星智慧生命的本质毫不知情的情况下,我们怎么进行信息定制呢?很明显,这项任务难度很大,而且我们的努力很有可能会被曲解。

人们大部分的关注点都集中在让外星观察者相信我们的存在上,而不是向他们发送具有实质内容的信息。这一任务与我在第1章讲到的假想中的克里克森教授遇到的问题一样。他将质数导入了DNA,而利用无线电来做同样的事情,也是向其他星球证明我们存在的一个合理的办法。音乐似乎是人类物种的一个更美好的广告方案,就算外星听众没有耳朵,他们也能用自己的方式去欣赏人类的音乐。

著名科学家兼作家刘易斯·托马斯(Lewis Thomas)建议我们将巴赫的音乐传向外星,而且只用巴赫的音乐。当然,他也有点担心这样的做法会有吹嘘之嫌。音乐也可能被有足够智慧的外星生命错误地理解为脉冲星的节奏性释放。脉冲星每隔几秒就会发出有节奏的无线电波脉冲。剑桥大学一个无线电天文学团队于1967年首次发现脉冲星时,还引起了轰动,人们以为这些信号是来自太空的外星人信息。但很快人们便意识到,还有一种更为稳妥的解释,那就是有一颗小恒星在以极快的速度旋转,向四周放射无线电波。直至今日,人类并没有收到来自地球之外的真实的通信信息。

在无线电波之后,我们能想象出来的复制爆炸向外部发展的唯一一步,就是真正的太空之旅——十号临界点。科幻小说作家一直在梦想着人类在星际间拓展殖民地,也构想出了用机器人去占领星球。这些星际殖民者可以被视为人类撒下的自我复制信息的种子。这些种子自身随后也可能发展成为向外散射的爆炸,形成卫星式的复制炸弹,将基因和模因传播开来。如果这样的愿景有朝一日成为现实,那么未来的克里斯托弗·马洛(Christopher Marlowe)在重提数字之河的话题时很可能会说:“看,生命的洪水冲向了苍穹!”

直至今日,我们几乎还没有迈出走向太空的步伐。人类的确到过月球,虽然这一成就非常伟大,但从我们有朝一日可能遇见的外星人的角度来看,月球只是距离地球很近的一颗卫星,根本算不上什么太空旅行。人类也将几艘无人驾驶飞行器发往了太空深处,它们正沿着没有尽头的轨道向前飞行。受美国宇航员卡尔·萨根(Carl Sagan)的启发,其中一艘受飞行器上搭载了一段专门设计的信息,可由无意间遇到此飞行器的外星智慧生命所解码。这段信息编码了其创造者的图像,即一位裸体男性和一位裸体女性。

这就将我们带回到整个循环的起点,带入故事开始之时的古代神话。但这一对璧人并非亚当和夏娃,在他们优雅的身形之侧所保存的信息,是比《创世记》中的任何叙述都更有价值的生命大爆炸的证言。这块板子上用一种专门设计的符号化语言,记录了人类在某颗恒星的第三颗行星上的《创世记》,并画出了这颗行星在银河系中的精确坐标。另外,人们还在这块板子上用符号化的形式记录了一些化学和数学的基本原理,进一步确立了人类的信誉。如果这一飞行器及其中的记录真的能被外星智慧生命所拾得,他们就会认为,制造此物的文明拥有超越原始部落迷信的智慧。他们会知道,茫茫苍穹之中曾存在过另一次生命爆炸,而这次爆炸还凝聚成了一个值得对话的文明。

但是,这艘飞行器在一秒之内途径另一个复制炸弹的可能性微乎其微。有些评论家认为,将这艘飞行器发送到外太空的价值,只是为地球上的人类提供一些启迪。双手摆出和平姿势的裸体男性和女性的图像被特意送往星际,来一场永无尽头的太空旅行,这是地球生命爆炸首次将知识成果向外太空输出。诚然,仅仅是想到这一点,就能为我们平素狭隘而渺小的意识带来些许益处。我们也似乎能从威廉·华兹华斯(William Wordsworth)那伟大而广博的观念中,从他对剑桥三一学院牛顿雕塑的诗意描述中,寻得些许回响:

枕上遥望,窗棂的星光,

依稀可见,教堂的门廊,

此处矗立,牛顿的塑像,

这张面庞,平静而安详,

石刻永存,伟大的思想,

独自一人,孤帆去远航。

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