安德烈亞斯·瓦格納/文

我們先來做個小測驗：地球上最成功的生物是什么？請快快回答！許多人給出的答案是獅子或大白鯊這樣的頂級掠食者，還有一些人可能說是鳥、昆蟲或細菌。很少有人會想到，草也完全可以稱得上是最成功的生物。草這種生物至少符合“驚人的成功”的兩個標準。第一個標準是極其豐富。北美大草原、非洲稀樹大草原、歐亞大草原，以及無數(shù)其他草原，全都被草覆蓋著。單是歐亞大草原就從高加索一路延伸到了太平洋，綿延8000多千米。第二個標準是物種數(shù)量大且極具多樣性。草自從在生命進化歷史上出現(xiàn)以來，已經(jīng)進化出了1萬多種。確實，草的種類極其繁多：從適應南極洲冰天雪地的只有數(shù)厘米高的毛草（hair grass），到印度北部可以隱藏整群大象的高聳的草，再到亞洲的竹林，這種像“樹”的草可以長到30米高。

但草類并不是一直都如此成功。在數(shù)千萬年的時間里，或者說在它們的大部分進化史上，草類都只是勉強維持著生存。無論以什么標準來衡量，它們都遠遠談不上繁榮興旺。

草類的起源可以追溯到6500多萬年前的恐龍時代。自那之后的數(shù)千萬年里，草類留下的化石極其罕見，這個事實意味著，在那段漫長的時期，草類不可能是非常豐富的。事實上，一直要等到距今不到2500萬年時，草類才成為優(yōu)勢物種，這比它們的誕生足足晚了4000多萬年。

為什么草類要等到4000多萬年后才能在陽光下找到屬于自己的位置？一旦你了解到，進化從一開始就賦予了草類很多種增強生存能力的創(chuàng)新，這個謎團就會變得更加復雜難解。這些創(chuàng)新包括草類擁有木質(zhì)素和二氧化硅這樣的化學防御物質(zhì)，它們不僅會損害食草動物的牙齒，還使草類更能耐受干旱。此外，在代謝方面，進化讓草類擁有了有利于保存水分的復雜創(chuàng)新。

你可能會認為，既然有了這些創(chuàng)新以及其他方面的創(chuàng)新，草類應該可以很快就繁盛起來。然而，事實恰恰相反。在那長達4000多萬年的難以想象的漫長歲月里，它們一直未能做到這一點。草類這種延遲的成功蘊含著關于新生命形式的深刻真理。一種新生命形式的成功不僅取決于它的特定內(nèi)在特征，也不僅取決于它的某種內(nèi)在品質(zhì)，比如一項創(chuàng)新所帶來的能力增強或所賦予的新能力，還取決于這種生命形式誕生的世界。

草類并不是唯一一種經(jīng)歷了漫長歲月才獲得成功的生物，它們只是無數(shù)新生命形式中的一員。若以物種的豐富性或多樣性來衡量，一些新生命形式的成功也推遲了數(shù)百萬年，甚至數(shù)千萬年。例如，第一批螞蟻出現(xiàn)在1.4億年前，但直到4000萬年后，螞蟻才開始分化，到今天已有1.1萬多種。哺乳動物有著各種各樣的生命形式，如生活在地上的、會爬樹的、會飛行的或會游泳的，它們起源于1億多年前，但直到6500萬年前才開始蓬勃發(fā)展。這方面還有一個例子，那就是咸水蛤蜊科動物，它們更是不得不等待了長達3.5億年才大獲成功，分化成了500多個物種。

進化的睡美人

上述新生命形式以及許多其他的新生命形式有一個共同點，即在大爆發(fā)之前一直處于休眠狀態(tài)。它們是生物進化過程中的“睡美人”。這些“睡美人”讓我著迷不已，它們讓我對關于成功和失敗的所謂真理產(chǎn)生了懷疑，而人們一直認為這些真理都是不言而喻的。這些質(zhì)疑不僅適用于自然的創(chuàng)新，也適用于人類文化的創(chuàng)新。

當生命第一次從原始湯（primordial soup）中爬出來時，當生命第一次發(fā)現(xiàn)從礦物質(zhì)、有機分子和陽光中提取能量的方法時，當生命第一次學會在浩瀚的原始海洋中游泳并借此謀生時，當生命第一次變成多細胞生物（高度特化的細胞分擔生長和繁殖、逃避捕食者和跟蹤獵物、自衛(wèi)和攻擊等所需的勞動并做出犧牲）時，當生命第一次學會應對挑戰(zhàn)時，它必須創(chuàng)新。每一個挑戰(zhàn)都可以用多種方式來應對，每一種應對方式都是生物進化的創(chuàng)造性產(chǎn)物，而且都體現(xiàn)在擁有獨特生命形式的物種身上；它們數(shù)以百萬計，隨著進化的推進，數(shù)量還在不斷增加。

當然，創(chuàng)新從來沒有隨著生物進化而停止。那些擁有復雜神經(jīng)系統(tǒng)的物種，如黑猩猩、海豚和烏鴉，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)或發(fā)明了用于狩獵或采集食物的簡單技術和工具。自農(nóng)業(yè)革命以來的1萬多年里，人類文化產(chǎn)生了眾多革命性的創(chuàng)新，如數(shù)學和文字，以及從車輪到壁紙的大量小創(chuàng)新。人類已經(jīng)憑借自己的聰明才智發(fā)現(xiàn)了自然的基本規(guī)律，創(chuàng)作出了無數(shù)的創(chuàng)造性作品，從詩歌到歌曲，再到交響樂和小說。這些創(chuàng)新中就有不計其數(shù)的“睡美人”，比如像雷達這樣的被忽視的突破性技術，像格雷戈爾·孟德爾（Gregor Mendel）的遺傳定律這種一度被埋沒的科學發(fā)現(xiàn)，還有像約翰內(nèi)斯·維米爾（Johannes Vermeer）的畫作《戴珍珠耳環(huán)的少女》這類被遺忘的藝術作品，這件曠世杰作在一個多世紀的時間里一直沒有得到認可。

誠然，自然和文化并不是以完全相同的方式進行創(chuàng)造的。牛頓撰寫《自然哲學的數(shù)學原理》時所用的墨水和紙與藍鯨的細胞、組織和器官是兩類不同的創(chuàng)造力基質(zhì)。在一位作家十易其稿的勇氣背后，是一種完全不同于DNA的隨機突變的創(chuàng)作動力。一項專利的商業(yè)價值與大腸桿菌每天分裂的頻率是衡量成功的不同標準。不過，在這些差異之外，不同的創(chuàng)新還有一系列更深層次的相似之處，其中之一是很多創(chuàng)新都是遠遠超前的。

“睡美人”是一種創(chuàng)造性產(chǎn)品，剛出現(xiàn)時也許沒有明顯的優(yōu)點、價值或?qū)嵱眯裕灰獣r間足夠長，它就能改變生命和生活。這種產(chǎn)品在自然和文化中無處不在。它們將幫助我們理解一個事實，即被忽視的孟德爾的遺傳定律和被遺忘的維米爾的畫作都是創(chuàng)新史的一個普遍模式的一部分，而這個模式可以一直追溯到生命的起源。大自然中的“睡美人”可以幫助我們理解為什么創(chuàng)新可能很容易，但創(chuàng)新要取得成功則很難。成功與否是創(chuàng)新者無法控制的，我是一名生物學家，畢生的愿望就是了解生物進化如何為生命問題提供新的解決方案。為了實現(xiàn)這一目標，我不斷努力，并且得到了一群志同道合的年輕研究人員的支持，他們來自我在蘇黎世大學的實驗室。一些研究人員在實驗室里培養(yǎng)不斷進化的生物體，進化創(chuàng)新就在我們眼前上演。

有些研究人員分析大量的DNA數(shù)據(jù)，以了解多種生物體獨特生活方式的起源。有些研究人員則使用抽象的數(shù)學語言來探索進化創(chuàng)造力背后的普遍規(guī)律。我們都想了解大自然是如何進行創(chuàng)造的。我們有幸生活在今天這個科技日新月異的時代，比以往任何時候都更接近這個遙遠的目標。我們還受益于分子生物學領域的一場革命，這場革命始于20世紀50年代，當時詹姆斯·沃森（James Watson）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結構。特別是，進入21世紀之后，這場革命仍在推進。隨著時間的推移，它揭示了越來越多的生命秘密。這些秘密關系到數(shù)萬億個分子，這些分子在人類的細胞、組織和器官中相互合作，維持著人類的生命，還構成了生命進化過程中每一次創(chuàng)新的基礎，包括生命本身的起源。

每當突變改變了生物體的DNA時，它最終將會改變該DNA編碼的一些分子，還會改變這些分子的功能，并影響其工作的效率和質(zhì)量。這些變化最終促成了進化所創(chuàng)造的一切新事物，從細菌旋轉的鞭毛到獵鷹銳利的眼睛，再到人類大腦中使語言、藝術和科學最終成為可能的神經(jīng)連接。當我和研究伙伴研究進化的創(chuàng)造物時，我們研究了這些分子，研究它們?nèi)绾坞S時間變化，以及這種變化如何創(chuàng)造新的生命形式。我們發(fā)現(xiàn)，“睡美人”無處不在。細菌酶就是其中一個例子。這種酶是為了完成某種工作而進化出來的，但是也可以完成很多種其他工作，例如切割和破壞自然界中不存在的合成抗生素。直到生物化學家發(fā)現(xiàn)了這些抗生素，然后醫(yī)生用它們來對抗細菌之后，細菌酶的這項技能才失去了作用。另一個例子是一些全新的基因，它們是在基因組（包括人類的基因組）進化的過程中自發(fā)地產(chǎn)生的，而且數(shù)量巨大。每一個這樣的基因都在尋找某個問題的解決方案，這個問題可能在該基因誕生之后很久才出現(xiàn)，也可能永遠不會出現(xiàn)。

（作者為耶魯大學生物學博士；本文為《喚醒創(chuàng)新睡美人》一書引言）

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