生命
生命，或至少是人类演化起源的生命，显然是在三十八亿年前出现。在著名的大霹雳出现许久之后，生命以谨慎不张扬的方式，在我们银河系的太阳保护下，于地球上宣告其惊人的出现。
当时出现的还有地球的地壳，与其上的海洋及大气，还有温度这类特定环境状态以及某些重要元素：碳、氢、氮、氧、磷与硫。
接着，膜包围出一个我们目前所知为细胞的不同区域（region of unlikeness），有数种过程就在膜的保护区域中现身14。生命开始在第一个细胞中出现，这个细胞就是生命，它以具有特定本质的非凡化学分子组合出现，然后产生能够自我持续的化学反应，如此这般滴答运作、蓬勃跳动、重复循环。根据细胞本身与其自身意愿，细胞开始修复无法避免的磨损与伤口。当有一部分破损时，细胞或多或少恰如其分地替代它，让细胞的功能排程得以维持，也让生命得以延续。完成此壮举的化学途径其唯一名称就是「新陈代谢」，这个过程需要细胞尽可能有效地从环境中提取必须能源，也要同样有效地运用能源去重建受损装置并除排废弃物。「新陈代谢」（metabolism）这个用语源自希腊文中的「改变」一词，是个在十九世纪末期才创出的新词。新陈代谢包含了分解的过程（分解分子以释出能量）与合成代谢的过程（需要消耗能量的建造工程）。英文与罗曼语系（Romance languages）中的「metabolism（新陈代谢）」一词其意思不够清楚，不像德文中的同义词「Stoffwechsel（物质的交换）」那么清楚明白。正如同弗里曼·戴森（Freeman Dyson）所勇于指出的，德文的Stoffwechsel才完整涵盖了新陈代谢的涵义15。
但生命的过程不只是维持平衡，在可能存在的好几种「稳定状态」中，处于能力高峰的细胞自然会倾向生存在最具有正面能量平衡的稳定状态中，在此状态中额外产出的能量，可以让生命更完美并将其投射到未来之中。因此，细胞就会兴盛发展。这里的兴盛不只意味着更有效率的生活方式，也代表着足以繁衍的能力。
无须思考也无须意图，生命就会渴求能在困境下同心协力坚持推进到未来。要达到这样的目标所需的大量调整过程就是所谓的恒定状态。我知道「无须意图」、「无须思考」与「渴求」看似是相互冲突的字眼，但除了字义上的矛盾，这些用词是描述此过程最便捷的方式。虽然我们可以想象出分子与原子行为的某些前身是什么样子，但在生命出现之前，显然并没有出现过任何可比拟的过程。不过，生命出现的状态似乎与特定种类的基质与化学程序有关。我们可以说，恒定状态源起于细胞层级，也就是生命最简单的层级，而根据其所有形状与大小，细菌则是其中最好的例子。恒定状态所指的那种过程，对于物质趋于无秩序的倾向有对抗作用，也因此能在新的层级，也就是最有效率的稳定状态中维持秩序。这个对抗作用能从最小作用量原理中获得好处，因为它会尽可能更快速地对游离能量进行最有效率的消耗使用（最小作用量原理由法国数学家皮埃尔·莫佩尔蒂〔Pierre Maupertuis〕所发表）。想象一下小丑努力不懈地把所有球抛到空中不让球落地的那个神奇把戏，其便戏剧性地呈现出生命的脆弱与风险。现在再想象一下小丑也想让你注意到他的高超技巧与速度，以及他的出色表现，然后你这时就明白他已经在想难度更高的动作了16。
简单来说，每一个细胞永远都会表现出强大且看似不屈不挠的「意图」，以维持自己的生命并启动运作。只有在生病或老化时，这种不屈不挠的意图才会失败，这时的细胞就会在一个被称为凋亡的过程中产生内爆。具有心智或意识的生物会拥有意图、欲望或意志，但我要强调的是，我并不认为细胞拥有这样的意图、欲望或意志，不过无论是在过去及现在，它们似乎表现得如同它们确实拥有这些东西一样。当你我有了意图、欲望或意志时，我们能以心智的形式明白表现出此过程中的数个面向；个别细胞则无法这样，至少无法经由同样的方式这样做。不过它们无意识的行为仍是以延续生命到未来为目标，而这些行为则是特定化学基质与交互作用所产生的结果。
这种不屈不挠的意图对应到哲学家史宾诺莎（Spinoza）直觉命名为「conatus」的「力量」。我们现在知道它出现在每个活体细胞的微观世界中，也可以想象将其投射到宏观世界的情况，也就是我们眼中所见大自然的每一处：像是由百万兆个细胞所组成的整个生物体、我们脑中的几十亿个神经元、我们脑中具体产生的心智，还有数千年以来人类集体建构与修补的无数文化现象。
为了维持生命的正向状态而持续努力，就是我们存在的部分意义，也是我们存在的首要事实，如同史宾诺莎在描述每个生物为了维持生命不断努力时所说的那样。拉丁文「conatus」这个字的意思近似于奋斗、努力与倾向三个字词的混合体，也是史宾诺莎在《伦理学》（Ethics）第三部分第六、七、八项论点中所运用的字词。史宾诺莎写道：「每个东西，只要能够成为自己的力量，都会致力于维持自己的存在，」而且「每个东西致力于维持自己存在的那份努力，正是事物的确切本质。」得益于后续的了解，我们可以这样解读史宾诺莎的话：生物体的建构是为了尽可能长时间地维持其结构与功能的一致性，以对抗威胁其生命的危机。有趣的是，史宾诺莎在莫佩尔蒂的最小作用量原理出现之前就已经得到这些结果（史宾诺莎约在最小作用量原理出现的半个世纪前过世）。若他还活着，他应该会欢迎这个支持论点17虽然身体在发展过程中会产生变化，像是会更新它的组成部分也会老化，但「conatus」会坚持维持同一个体、遵循最初的建构计划，也因此会让与计划相关的那类生命状态出现。这些过程的状态会有差异，有的是只为求得生存的生命过程，有的却是能达到最佳状态的生命过程。
法国诗人保罗·艾吕雅（Paul ·luard）有本名为《dur désir de durer》的著作，那是以优美押韵且让人难以忘怀的美声法语来描述「conatus」的另一种方式。硬要翻译的话，只能无趣地翻成「对于持久的坚定欲望」。威廉·福克纳（William Faulkner）则曾写下人类对于「持久与盛行」的欲望。在惊人的直觉之下，他在这里一样也是指「conatus」在人类心智中的投射18。
动态的生命
今日在我们周遭、身上与体内存在着众多的细菌，但是出现在三十八亿年前的那些极早期细菌，却没有任何一个存留至今。它们是什么模样，那些早期生命究竟是何模样，只能从不同的证据中拼凑出来。从生命诞生至今，只有断断续续的证据。对于生命究竟如何开始，我们只能根据数据进行猜测。
由于DNA结构的发现、RNA作用的阐明与基因密码的破解，乍看之下，生命显然必定来自遗传物质，但这个想法有个重大困境：要发生如此复杂的分子自发性聚集行为并成为生命建构的第一步，这样的机会微乎其微19。
这个谜团与对此含糊其辞的说法完全可以理解。一九五三年弗朗西斯·克里克（Francis Crick）、詹姆斯·华生（James Watson）与罗莎琳·富兰克林（Rosalind Franklin）发现了双股螺旋的DNA，这个发现从过往至今都是科学史上的颠峰时刻之一，当然也影响了后世对于生命的构想。DNA必然会被视为生命的分子，再进一步延伸，DNA也会被当做生命初始的分子。但在原生汤（primordial soup）中，一个分子如何自发性地组合出这么复杂的自己？从这个观点来看，生命自主出现的可能性不大，正如克里克对生命源自地球的说法有所怀疑一样。克里克与在索尔克研究所（Salk Institute）的同事莱斯利·奥格尔（Leslie Orgel）认为，生命也许来自外层空间，由无人驾驶的宇宙飞船带来。恩里科·费米（Enrico Fermi）的想法则是，来自其他星球的外星人可能来到地球，并带来了生命。有趣的是，这个说法只是将问题推到其他星球上而已。外星人可能在这段期间消失了，或还存留在我们周遭，只是我们不知道而已。匈牙利物理学家利奥·西拉德（Leo Szilard）大胆地表示，外星人当然还在我们之中，「但他们自称匈牙利人。」20这很有趣，因为另一位著名的匈牙利生物暨化学工程学家堤伯·甘特（Tibor Gánti），则质疑生命是从其他星球被运送到地球来的此一想法，而克里克最终也放弃了这个想法21。某些二十世纪最卓越的生物学家对于生命如何出现的这个谜团，目前仍是意见极为分歧。像雅克·莫诺（Jacques Monod）是「生命怀疑论者」，他相信宇宙「不会孕育生命」，而克里斯汀·德·杜维（Christian de Duve）的观点则完全相反。
今日我们仍然要面对两个各执一词的观点：一个是称为「复制子（replicator）先出现」的观点，另一个则是「新陈代谢先出现」的观点。复制子先出现的观点很吸引人，因为基因装置极好理解又具有说服力。当人们停下来思考生命起源时（虽然令人感到惊讶的是，人们很少这样做），他们脑中会想到的就是复制子先出现这个观点。因为基因协助管理生命还可以传播生命，由它们来启动生命有什么不可以呢？像理查德·道金斯（Richard Dawkins）就钟情于这个观点22。复制子分子从原生汤中生出，生物又从复制子分子中生出，然后生物又在既定的寿命中拚命保护基因的完整性与在演化中经天择胜出的进展。史丹利·米勒（Stanley Miller）与哈罗德·尤里（Harold Urey）也在一九五三年的研究报告中表示，在试管内做出类似闪电风暴的东西，即可产生出蛋白质的结构组件胺基酸，因此简单的化学起源似乎是可信的23。最终，像我们人类这样具有脑部、心智与创造性智力的精良个体，再次因为基因的召唤而存在于世。无论这个说法是否合理或是否令人折服，都是个人喜好不同的问题。这里的难处无法等闲视之，因为在生命起源的问题上没有什么是明白清楚的。赞成此一观点者已经提出了一个说法：大约在三十八亿年前时的地质环境能让某些RNA核甘酸自动聚集。这个RNA世界解释了自发性的化学催化循环，而此循环本身则定义了新陈代谢并以基因传递做为目标。同观点的另一种说法是，会起催化作用的RNA具有复制与进行化学反应的双重任务。
不过我觉得最具有说服力的却是新陈代谢先出现的这个观点。就如甘特所提出的，起初这只是寻常的化学反应。原生汤中含有关键成分，再加上热泉与闪电暴风等等各种有利条件，某些分子与某些化学途径就开始集合进行永无止境的原始代谢运作。生命物质是以巧妙的化学手法做为开始，这些手法是大量化学反应必然产生的结果，不过生命物质深受恒定规范所影响，并以此排定程序。除了为增加稳定分子与细胞构造而选取的力量，能达到延续生命与正向能量平衡的目标之外，还有一系列的偶发事件促成了核酸这类分子自我复制。此一过程达到了两项成就：生命内部调节的中央组织模式，与取代细胞单纯分裂的生命遗传模式。从此之后，让具有双重任务的基因装置更为完善的运作就不曾停歇。
在弗里曼·戴森的论述下，这个生命起源的说法极具说服力，也得到包括约翰·伯顿·桑德森·霍尔丹（J. B. S. Haldane）、斯图亚特·考夫曼（Stuart Kauffman）、凯思·巴文斯托克（Keith Baverstock）、克里斯汀·德·杜维与皮埃·路易吉·刘易斯（P. L. Luisi）等等多位化学家、物理学家及生物学家的青睐。智利生物学家温伯托·马图拉纳（Humberto Maturana）及弗朗西斯科·瓦雷拉（Francisco Varela）命名为自生（autopoiesis）的过程，则完整捕捉到前述过程有自主性的涵义，也就是生命是源起于「内部」，且在各个方面都是自发性启动并自我维持的事实24。
有趣的是，在新陈代谢先出现的这个说法中，恒定状态「告诉」细胞，要一如往常地尽力做好自己的工作，好让细胞的生命得以延续。新陈代谢先出现与复制子先出现两种观点皆一致提倡，建造出活体细胞的应该是基因，不过在复制子先出现的观点中，基因的目标在于自身的延续，而非细胞生命的延续。最后，与事物究竟如何开始无关，恒定规范不只在细胞的代谢装置上表现自我，也在生命调节与复制的机制上显现自我。在DNA的世界中，单细胞生物与多细胞生物这两种截然不同的生命，最终都具有能够自我复制与繁衍后代的基因装置，不过协助生物体复制的基因装置，也能够协助调节生物体的基本代谢。
以简化的角度来说，无论有无细胞核，在渺小细胞层级或像人类这样的大型多细胞生物层级，被称为生命的不同区域可以根据下列两种特性来定义：一个特性为经由尽可能长久维持内部构造与运作来调节自我生命的能力；另一个特性则是复制自己与试图永存的可能性。以非凡的角度来看，这就好像每个人类、人类身上的每个细胞与每个其他细胞都是单一一个超级巨大且无所不及之生物体的一部分，就是那个诞生于三十八亿年前且至今依然存活的唯一生物体。
回顾一下前面的内容，这与薛丁格对生命的定义完全一样。薛丁格这位拥有殊荣的物理学家，于一九四四年大胆进入生物学的领域并获得卓越成果。他精简的杰作《生命是什么？》预告了带有基因密码的小型分子可能排列的方式，而他的想法对克里克与华生有重大的影响。对于他书名上的那个问题，以下一些书中重要段落可做为解答。25
「生命似乎是有秩序且具规范的物质行为，其并非完全都立基于物质从有秩序到无秩序的倾向上，有部分则立基于持续存在的秩序上。」「持续存在的秩序」全然就是史宾诺莎的想法，而薛丁格也在此书开头就引用了史宾诺莎的文字。用薛丁格的话来说，「conatus」就是对抗「事物趋向无秩序之自然倾向」的力量，薛丁格在生物体中及他想象的遗传分子中看到这种对抗力。
薛丁格问道：「生命的特性是什么？什么时候可以说一个东西是活着的？」而他的回答则是：
当它持续「做某事」时，像是移动、与环境交换物质等等，而且这段时间比我们看到一个在同样环境中之无生命物质「持续」的时间要长许多。一个没有生命的系统是单独处在一个具一致性的环境中的，在各种摩擦力的作用下，所有动作通常都会很快停止下来；电位或化学位能会变得一样、物质会倾向于形成化学混合物、在热传导下温度会达到平衡。之后，整个系统会达到一片死寂，变成死气沉沉的一团物质。当达到这样的永久状态时，就观察不到任何事件的发生。物理学家称此为热力学平衡状态，或是「最大熵」（maximum entropy）状态。
精心调整的新陈代谢，也就是在恒定状态指引之下的新陈代谢，将会订定出生命的起源与它的前进动力，并成为演化的驱动力。能够最有效率地从环境中取得养分与能源的方式引导出天择，而天择则包办了集中代谢调节与复制等等的其余事物。
约在四十亿年前，地球上的热消散，产生了液态水。在这之前，生命与其规范似乎都还未出现，这表示宇宙花了将近一百亿年的时间，才有对的化学反应出现在对的地方，时间就在地球诞生并有时间冷却下来的不久之后。然后新兴的生命出现，接着开启了迈向各种复杂物种演化的无止境过程。太空中其他地方是否存有生命仍是个疑问，需经由适当的探索才能回答这个问题。甚至也许还会有不同化学基础的生物存在，只是我们不知道而已。
我们仍然无法在试管中从头开始创造出生命。我们知道生命的配方、知道基因如何将生命传递到新的生物体中，也知道基因如何在生物体中操控生命，同时也能在实验室中创造出生物体内的化学物质。将基因体植入已被移除自身基因体的细菌中，是有可能成功的。被植入的新基因体将执行细菌的恒定状态，让自身或多或少可以完美复制。有人可能会说，新的基因体是经由自己的「conatus」在生活，拥有自由意图。但从头开始创造生命，也就是在最初曾经出现的不同区域中产生出那种完全由前基因化学物质所组成的生命，却还是难倒我们了26。
运用化学反应来创造生命，胆小者勿试。
关于生命科学的多数对话都集中在神奇的基因装置上，这是可以理解的，此装置目前也负责传递与调节部分生命。但是，一旦谈及生命本身，基因就不是全部的内容了。事实上，有个合理的假设是：基因物质就是接续最初生命形式所碰上的恒定规范而来，而非恒定规范在基因物质之后出现。这是基因在本质上为了优化生命所付出无可取代之努力的结果，这就是基因本身在天择背后的作用。遗传物质可以协助恒定规范发挥最大的优势：透过产生后代以竭力确保自身永存，遗传物质即可造就出恒定状态的终极结果。
负责恒定状态的生物结构与运作，具体呈现出天择运作基础的生物学价值。这种说法有助于解答生物起源的问题，并在生命过程及其基础化学的特定条件中定位出关键的生理过程。
基因在何处进入生命历史中并不是个微不足道的问题。生命、其恒定规范与天择都指明了基因过程可能现身之处，并从中获利。生命、其恒定规范与天择也都解释了在演化中产生的智力行为，包括单细胞生物体的社会化行为，以及多细胞生物体最终产生的神经系统与深受感觉、意识及创造力影响的心智。无论如何，心智都是种基础工具，让人类得以在各方面质疑自我处境，并能够支持或反制最先找出问题的恒定规范。再次重申，基因的重要性、效率性，甚至是其专制的相关行为都不是重点，它们在事物顺序上的定位才是重点。
地球上的生命
地球诞生 大约四十五亿年前 产生化学反应与原型细胞 四十亿到三十八亿年前 首批细胞出现 三十八亿到三十七亿年前 真核生物出现 二十亿年前 多细胞生物体出现 七亿到六亿年前 神经系统出现 大约五亿年前
14 圣奥古斯丁（Saint Augustine）使用了「不同区域」这个用语，而诗人乔丽·格雷厄姆（Jorie Graham）则将其当做首批著作的书名之一。对我而言，此用语捕捉到生命发生在细胞这个不同区域中的想法，也捕捉到其过程与众不同的概念。
15 Freeman Dyson, Origins of Life (New York: Cambridge University Press, 1999).
16 Maupertuis, “Accord des différentes lois de la nature qui avaient jusqu’ici paru incompatibles”; Feynman, “Principle of Least Action.”
17 请见Antonio Damasio, Looking for Spinoza: Joy, Sorrow, and the Feeling Brain (New York: Harcourt, 2003).
18 这是艾吕雅一九四六年著作的书名，书中的插画由马克·夏卡尔（Marc Chagall）所绘。福克纳则是在一九四九年获得诺贝尔奖的致辞中提到，文句则发表于一九五○年。
19 Christian de Duve, Vital Dust: The Origin and Evolution of Life on Earth (New York: Basic Books, 1995); Christian de Duve, Singularities: Landmarks in the Pathways of Life (Cambridge, U.K.: Cambridge University Press, 2005).
20 Francis Crick, Life Itself: Its Origins and Nature (New York: Simon & Schuster, 1981).
21 Tibor Gánti, The Principles of Life (New York: Oxford University Press, 2003).
22 Richard Dawkins, The Selfish Gene (New York: Oxford University Press, 2006).
23 Stanley L. Miller, “A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions,” Science 117, no. 3046 (1953): 528–29.
24 除了先前引用的资料之外，本文还参考了以下文献：E·rs Szathmáry and John Maynard Smith, “The Major Evolutionary Transitions,” Nature 374, no. 6519 (1995): 227–32; Arto Annila and Erkki Annila, “Why Did Life Emerge·,” International Journal of Astrobiology 7, no. 3–4 (2008): 293–300; Thomas R. Cech, “The RNA Worlds in Context,” Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 4, no. 7 (2012): a006742; Gerald F. Joyce, “Bit by Bit: The Darwinian Basis of Life,” PLoS Biology 10, no. 5 (2012): e1001323; Michael P. Robertson and Gerald F. Joyce, “The Origins of the RNA World,” Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 4, no. 5 (2012): a003608; Liudmila S. Yafremava, Monica Wielgos, Suravi Thomas, Arshan Nasir, Minglei Wang, Jay E. Mittenthal, and Gustavo Caetano-Anollés, “A General Framework of Persistence Strategies for Biological Systems Helps Explain Domains of Life,” Frontiers in Genetics 4 (2013): 16; Robert Pascal, Addy Pross, and John D. Sutherland, “Towards an Evolutionary Theory of the Origin of Life Based on Kinetics and Thermodynamics,”Open Biology 3, no. 11 (2013): 130156; Arto Annila and Keith Baverstock, “Genes Without Prominence: A Reappraisal of the Foundations of Biology,” Journal of the Royal Society Interface 11, no. 94 (2014): 20131017; Keith Baverstock and Mauno R·nkk·, “The Evolutionary Origin of Form and Function,” Journal of Physiology 592, no. 11 (2014): 2261–65; Kepa Ruiz-Mirazo, Carlos Briones, and Andrés de la Escosura, “Prebiotic Systems Chemistry: New Perspectives for the Origins of Life,” Chemical Reviews 114, no. 1 (2014): 285–366; Paul G. Higgs and Niles Lehman, “The RNA World: Molecular Cooperation at the Origins of Life,” Nature Reviews Genetics 16, no. 1 (2015): 7–17; Stuart Kauffman, “What Is Life·,” Israel Journal of Chemistry 55, no.8 (2015): 875–79; Abe Pressman, Celia Blanco, and Irene A. Chen, “The RNA World as a Model System to Study the Origin of Life,” Current Biology 25, no. 19 (2015): R953–R963; Jan Spitzer, Gary J. Pielak, and Bert Poolman, “Emergence of Life: Physical Chemistry Changes the Paradigm,” Biology Direct 10, no. 33 (2015); Arto Annila and Keith Baverstock, “Discourse on Order vs. Disorder,” Communicative and Integrative Biology 9, no. 4 (2016): e1187348; Lucas John Mix, “Defending Definitions of Life,” Astrobiology 15, no. 1 (2015): 15–19; Robert A. Foley, Lawrence Martin, Marta Mirazón Lahr, and Chris Stringer, “Major Transitions in Human Evolution,” Philosophical Transactions of the Royal Society B 371, no. 1698 (2016): 20150229; Humberto R. Maturana and Francisco J. Varela, “Autopoiesis: The Organization of Living,” in Autopoiesis and Cognition, ed. Humberto R. Maturana and Francisco J. Varela (Dordrecht: Reidel, 1980), 73–155.
25 Erwin Schr·dinger, What Is Life· (New York: Macmillan, 1944).
26 Daniel G. Gibson, John I. Glass, Carole Lartigue, Vladimir N. Noskov, Ray-Yuan Chuang, Mikkel A. Algire, Gwynedd A. Benders et al., “Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome,” Science 329, no. 5987 (2010): 52–56.
