生命的起源

赠送海报（阅读导图 生命起源的图景）
廖祥忠、马伯庸、邢立达、河森堡、刘朋昕诚挚推荐！
所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？这本书要回答“生命源自何处”这个生命科学的根本问题。在中文读物中，你再难找到把这个问题讨论得更全面的。
作者亲自绘制的大量形象鲜明的图示，轻松愉悦的文笔阐释深刻有趣的知识，图文结合，生动有趣。
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请不要把这当作一本常规的“科普书”。

因为如果那样，你会期待这本书用通俗易懂的语言，把一些确定的科学结论转达给你，解答一些你想不通的问题，让你明白“背后的规律原来是这样的”，得到一种豁然开朗的领悟感。

这种领悟当然是很好的事情，“给出确定的回答”也正是科学在公众心目中关键的魅力，它消除了许多的惶惑，让人油然而生一种掌握本质的自信，这种自信也是我们迫切需要的精神。

但请不要以为科学只敢说确定的东西，不要忘了科学是“认知的方法”，是人类探索未知的不可替代的工具，科学更加引人入胜的地方在于它抵达了怎样一处从来没有企及的秘境，在那里邂逅了怎样光怪陆离的现象，收获了怎样新奇的知识。我们在课本上，在科普作品里看到的那些“确定”的知识，都是科学远征归来，陈列在展厅里的标本，如果以为这些静止的标本就是科学的全部，那就未免错过了太多的风景与奇遇。

所以，你手中的是一本“科学读物”，因为它并不耽溺于那座宏伟的、已经落成的科学大厦，它想要大着胆子，带你去看看科学在人类的认知边界上，在探索“生命起源”的道路中，我们已经发现了什么，正在做什么。它并不畏惧科学那尚不明确的一面，乐于给你引荐纷纭的假说。它要提醒你，科学从来不是唯唯诺诺，只负责“正确”的东西，即便对于那些尚无定论的未知问题，科学的回答也总比其他的回答更深刻、更扎实、更可信。

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【名人推荐】
读过这本书，觉得语言流畅，逻辑严谨，视角独特，颇具探索的精神，我为有这样的学生感到欣慰，更对这本书背后，那些科学前沿的智者由衷的钦佩。
——廖祥忠 中国传媒大学校长

追溯本源，乃是深藏在人类基因中的天性。寻找过去的动力，反而会引领我们迈向未来。偶开天眼觑红尘，方知身是眼中人。这本书就像偶开的天眼，我们从中看到的，是自己从烟灰走向智慧的奇妙历程。
——马伯庸 作家·人民文学奖、朱自清散文奖得主

这本书太好了，虽然对非生化背景的人稍有些挑战，但却是极少见的、正儿八经说生命起源的、逻辑清晰的书。而且因为是国人所写，在很多细节处，没有引进版那层戳不破的窗户纸。我会向我所有的学生，所有对大自然，对生物学感兴趣的朋友推荐这本书，从一顶原始的烟囱，到自私的RNA，再到我们为什么放弃永生。一场知识盛宴，一幅万物浮世绘，我真是太喜欢这本书了。
——邢立达 青年古生物学者·中国地质大学（北京）副教授，博士生导师

这部书很有野心，作者试图在生命领域里去追问底层的所以然。这个世界上的生命有着共同的源头，所以生物之间的互动，抽象上看，就好像是那个原初的生命与自己相处的方式，这一切是如何开始的？这就是本书想要回答的问题。
——河森堡 《进击的智人》作者

把一个学术问题讲清楚是很难的事情。刘大可先生不是生物学科研从业者，但出于好奇深读文献，多方求问，把生命起源这个很宏大的科学问题搞清楚，已经相当难得。他愿意把弄懂的事情写下来，花心思作图，这就更难得了。
——刘朋昕 上海科技大学研究员、博士生导师

我们要讲的故事实在太老，又太新了。
这本书要讲述的事情发生在40多亿年前的冥古宙，那时候整个太阳系也才刚刚安定下来，地球的一天只有9个多小时。月亮距离地球也比今天近得多，在天空中占据的面积足有太阳的9倍大，它正对地球的那一面上还有许多尚未冷却的岩浆海，焕发着暗红色的光，如同一只愤怒的眼睛。地壳还带着凝固时的余温，活跃的地质运动此起彼伏，到处都是裸露的岩石。大气中的降水汇集成了年轻的海洋，海水是弱酸性的，与今天的成分相当不同。
总之一切都是那样的陌生，而如今一切生命的共同祖先，DI Yi批细胞，正是在这样陌生的世界里出现的。根据2017年找到的新证据，初的生命大约诞生在42.8亿年前到37.7亿年前的深海热液喷口，而地球是在45.4亿年前形成的。如果沿用那个经典的类比，把地球的历史浓缩成24小时，那么，这本书讲的就是凌晨3点钟之前的事情。
但在这个故事之后的整个“白天”，地球上的生命大都是些显微镜才能看清的单细胞生物，宏观的动物直到6亿年前才渐渐繁荣起来，那已经相当于晚上八九点的光景了。至于被无数科学读物津津乐道的“进化奇观”，更是集中在现存的动植物身上，那些独特的性状通常只有区区几百万年，甚至几十万年的历史，都是那浓缩的24小时里后几分钟的事情。
你看，这本书要讨论的东西，的确是非常古老的。
所以，如果要追究遥远的冥古宙是如何出现了DI yi批细胞，我们必须拥有先进的技术，能够潜入细胞里面的微观世界，从那形形色色的分子与反应中探寻起源的蛛丝马迹。因此，你会在这本书里看到生命科学在近60年中取得的许多成果，尤其是近20年来的突破，其中的大部分还没来得及与公众“见面”。
你看，这又必然是崭新的东西。
在这古老与崭新之间，这本书雄心勃勃的地方，就是要给出一个其他科学读物都不曾给出的完整回答，这个回答不再是面对海洋与星空的浪漫畅想，而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DI Yi个细胞出现并成熟，获得独立生存的能力。
我们不能从哪一次研究，或者哪一位研究者那里获得一个完整的答案，而必须调查生命科学的众多领域，搜集不同研究者对每个子问题的回答，再设法像拼拼图一样，把这些局部的回答组织成一个完整的回答。
40亿年前那个诞生了生命的环境也超越了所有人的生活经验——它不但是古老的，而且是微观的。那是一个万有引力可以忽略不计，分子间的电磁作用却强大得不可抗拒，物质的运动充满了随机性，在不可测量的瞬间里飘忽闪现的诡异世界。
要理解它，我们就会不可避免地接触许多陌生的知识，尤其是要接触许多化学的术语，这或许会让有些读者感到厌烦与抵触，但这是根本不可能避免的：我们已知的一切生命都是化学反应的集合，要了解它的起源却不想接触化学，这与修建空中楼阁是同一种不可能的贪婪。
但愿这会成为一本值得你在许多年里反复阅读许多遍，仍能找到新的收获的书。

刘大可，1987年出生于呼和浩特，2011年本科毕业于北京交通大学计算机与信息技术学院，2014年硕士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，这是他的DI Yi本书。

前 言
致 谢
序 幕 钟表匠与石头
幕 探索的道路 
章 原始浓汤？
第二章 黑烟囱？
第三章 还是白烟囱？
第二幕 回溯的道路
第四章 生命是什么？
第五章 难平的怪账
第六章 传递生命的信息
第七章 不可思议的亲戚
第三幕 代谢的步伐
第八章 齿轮还是链条？
第九章 矿石与电流 
第十章 保鲜车、通货和干燥机
第四幕 遗传的步伐
第十一章 阴魂不散的“死胎”
第十二章 甲醛聚糖和热泳
第十三章 下落不明的圣杯
第十四章 施皮格尔曼的怪物
第十五章 三个世界的变换7
第十六章 遗传密码的秘密
第十七章 翻新忒修斯之船
第十八章 主题旋律的对位
第五幕 封装与会合
第十九章 泡沫包装
第二十章 产业转移
第二十一章 能量之源
第二十二章 分道扬镳
终章 梦境与星空 
幕后 死亡与永恒
增章一 我们为什么放弃永生？
增章二 生命的麦克斯韦妖 
参考文献
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前言

在你看到这本书的书名，觉得有趣，把它拿起来的时候，恐怕会不由得想起，这些年已经有了许许多多书名带“生命”“起源”“进化”“简史”之类字样的科学读物，于是怀疑这本书还能有些什么不同，想着在这本书里应该也能看到那些经典而亲切的进化案例，什么奇怪的动物啊，狡猾的植物啊，共生的真菌啊，诸如此类。
但这本书的确非常不同，那些科普读物里引人入胜的进化奇观，这本书的正文里一个都没有。因为我们要讲的故事实在太老，又太新了。
这本书要讲述的事情发生在40多亿年前的冥古宙，那时候整个太阳系也才刚刚安定下来，地球的一天只有9个多小时。月亮距离地球也比今天近得多，在天空中占据的面积足有太阳的9倍大，它正对地球的那一面上还有许多尚未冷却的岩浆海，焕发着暗红色的光，如同一只愤怒的眼睛。地壳还带着凝固时的余温，活跃的地质运动此起彼伏，到处都是裸露的岩石。大气中的降水汇集成了年轻的海洋，海水是弱酸性的，与今天的成分相当不同。
总之一切都是那样的陌生，而如今一切生命的共同祖先，批细胞，正是在这样陌生的世界里出现的。根据2017年找到的新证据，初的生命大约诞生在42.8亿年前到37.7亿年前的深海热液喷口，而地球是在45.4亿年前形成的。如果沿用那个经典的类比，把地球的历史浓缩成24小时，那么，这本书讲的就是凌晨3点钟之前的事情。
但在这个故事之后的整个“白天”，地球上的生命都没有醒目的变化，大都是些显微镜才能看清的单细胞生物。宏观的动物直到6亿年前才渐渐繁荣起来，那已经相当于晚上八九点的光景了。至于被无数科学读物津津乐道的“进化奇观”，更是集中在现存的动植物身上，那些独特的性状通常只有区区几百万年，甚至几十万年的历史，都是那浓缩的24小时里后几分钟的事情。
你看，这本书要讨论的东西，的确是非常古老的。
“生命究竟源自何处”是我们这个物种懂得沉思以来重要的根本问题。然而在文明史上的大部分时间里，我们并没有能力解答这个问题，或者萌生了“神造万物”的幼稚信仰，或者搪塞出“无机物在原始海洋里随机运动，偶然间变成了个细胞”这样泛泛到了荒谬的答案。
这当然不是什么人的过错，该怪那40多亿年的时光磨灭了太多的证据，也要怪生命实在太复杂了，哪怕是简单的批细胞，也包含着数以十万计的蛋白质分子，而一个蛋白质分子又包含着成千上万的原子，它们维持着精密三维结构和化学平衡，形成了已知宇宙中微妙的控制系统。
所以，如果要追究遥远的冥古宙是如何出现了批细胞，我们必须拥有的技术，能够潜入细胞里面的微观世界，从那形形色色的分子与反应中探寻起源的蛛丝马迹。因此，你会在这本书里看到生命科学在近60年中取得的许多成果，尤其是近20年来的突破，其中的大部分还没来得及与公众“见面”。
你看，这又必然是崭新的东西。
在这古老与崭新之间，这本书雄心勃勃的地方，就是要给出一个其他科学读物都不曾给出的完整回答，这个回答不再是面对海洋与星空的浪漫畅想，而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，直到个细胞出现并成熟，获得独立生存的能力。
可以预料，无论是对于这本书的作者还是读者来说，要获得这样一个回答绝非容易的事情。其中直接的原因是生命的起源问题实在太庞大了，在实际的科学研究中不可能囫囵地交给某一个研究者。恰如我们要吃牛肉并不会把一整头牛摆上灶台，而要经过一番“庖丁解牛”，把牛切割成趁手的小块，再拿去煎炒烹炸焖溜熬炖。
“始臣之解牛之时，所见无非全牛者；三年之后，未尝见全牛也”，在我们的心目中，“生命起源”是一个完整的问题，但在现代科学的眼中，它是许许多多个子问题，分派给了生命科学的不同部门：遗传学家要比对现代生物的亲缘关系，寻找继承自祖先的性状；生物化学家要研究细胞如何制造各种必需的物质，推测哪种物质更加基本；分子生物学家要揭示核酸与蛋白质如何协作，找到这种协作的初样貌；结构生物学家要观察生物大分子拥有怎样的三维结构，重建它们的进化历程；等等。
这种拆解让整个研究变得顺利起来，子问题拆解得越精细，回答也就越具体，但也给我们这些急切的人添了不小的麻烦：我们不能从哪一次研究，或者哪一位研究者那里获得一个完整的答案，而必须调查生命科学的众多领域，搜集不同研究者对每个子问题的回答，再设法像拼拼图一样，把这些局部的回答组织成一个完整的回答。
对作者来说，他会在处理这些拼图的时候遇上很多的难题，不免歧路亡羊。因为不同的研究者从不同的实验现象出发，会得到各不相同的假说。有些假说会互相印证，拼成一幅更大的图景，这很好。但又有些假说彼此抵牾，作者又不得不做出取舍。然而在许多子问题上，不同的假说达到了众说纷纭的地步，就如同许多套拼图混杂在了一起，这种取舍就变得相当困难了。坦率地说，一个作者不可能准确评估所有的假说，而一定会遗漏，甚至误解一些什么，所以正如书中强调的，我们终得到了一幅详细的图景，但那并非盖棺论定的答案，它将对未来的纠正与发现保持着开放的态度，甚至期待另一个作者展开更加精彩的图景。
而对读者来说，我们对生命科学的认识不能只是蜻蜓点水的涉猎，而要对重要的基础知识了然于胸。至少，我们要在高中的生物课上达到良好的成绩，然后在这本书的前两幕里掌握一些更加细节的知识——在很多时候，这需要拿出一些认真学习的劲头来。
你或许已经习惯了那些轻松的读物，却与这种劲头睽违已久，但这种劲头是不可或缺的。今天的人们或许觉得太阳系里恒星、行星和卫星的关系是小孩子就该知道的常识，但是牛顿之前的人为了这份知识却付出了不可思议的努力，像“运动的物体不受外力影响就不会停止”这样简单的规律都耗费了2 000多年的光阴才终于得到承认，只因现实中的人类从来没有见过不会停止的运动。
同样，40亿年前那个诞生了生命的环境也超越了所有人的生活经验——它不但是古老的，而且是微观的。那是一个万有引力可以忽略不计，分子间的电磁作用却强大得不可抗拒，物质的运动充满了随机性，在不可测量的瞬间里飘忽闪现的诡异世界。
要理解它，我们就会不可避免地接触许多陌生的知识，尤其是要接触许多化学的术语，这或许会让有些读者感到厌烦与抵触，但这是根本不可能避免的：我们已知的一切生命都是化学反应的集合，要了解它的起源却不想接触化学，这与修建空中楼阁是同一种不可能的贪婪。
的确，这个时代有数不清的通俗科学读物让读者们体验了“在消遣娱乐中不费吹灰之力就掌握了许多知识”的愉悦。对于消遣涉猎来说，这或许是可行的好办法；但要探究一个千古难题，我们就要做好思想准备，付出必要的努力了。
所以这本书并不期望你能手不释卷一气呵成地通读完全，而更希望你能不断地停下来思考，倒回去阅读之前没有弄明白的章节，再继续向下看——恰似人类探索未知时的寤寐思服，辗转反侧。
但愿这会成为一本值得你在许多年里反复阅读许多遍，仍能找到新的收获的书。