生命对创造的启示

生命对于创造具有极大启示，因为生命的出现本身是太阳系，甚至整个宇宙系统的一个重大创造。这种启示主要体现在两个方面，一是生命诞生，二是生物进化。

1、生命起源的启示

目前我们虽然还不能真正了解生命的起源，但是，促成生命形成的一些条件还是可以推测的。生命实际上起源于宇宙的形成过程。从宇宙大爆炸开始，先是元素演化，逐渐形成了生命所必须的C、H、O、N、P、S等元素。然后是化学演化，其核心是无机小分子形成了有机小分子。在地球演变早期，温度高、火山活动频繁，大气中充满着N、CO、H等气体和水蒸汽，太阳紫外线、宇宙射线、闪电等强烈，能量充足，在这种情况下各种气体成分必然会发生各种化学反应。根据美国科学家米勒1953的试验，以电火花模拟自然雷电，在真空环境的烧瓶中，用甲烷（CH4）、氨（NH3）、氢（H2）、和水（H2 O）反应一周后得到了11种氨基酸，其中甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸等是普通蛋白质中含量最多的几种氨基酸。虽然不能说地球生命就是这样诞生的，但是至少说明在这样的环境下可以产生生命。

20世纪70年代末美国伍兹霍海洋研究所的阿尔文号海洋考察潜艇，在太平洋东部洋嵴上发现了“硫化物烟囱”（水热喷口）的特殊生态系统，这里水深2、3千米，压力265×105～300×105 Pa，水温高达350℃，发现了各种化能自养的极端嗜热的古细菌生存，表明此处可能有非生物的有机合成。因此有人提出，“生命水热起源模式”，认为地球早期高温热水环境是生命起源的条件，嗜热微生物可能是生命的最初形式。因为海底喷口的热水水温高达350℃，与周围海水热交换后形成一个温度由350～0℃的温度渐变梯度。同样喷出的物质（如CH4、H2、He、Ar、CO、H2 S、Fe、Mg、Cu、Zn、Ba、Si等）浓度也从喷口向外逐渐降低，形成一个化学渐变梯度，正是这两个渐变梯度，提供了满足各类化学反应的条件，水热系统就像一个流动的反应器一样，有非生物有机合成的原料（各种气体）、有催化物（重金属），以及充足的热能。有趣的是，1992年美国的詹姆斯·莱克在大洋底“烟囱”附近找到了在黄石公园热泉里生存的嗜硫细菌，说明这一理论有其可取性（沈银柱，2002）。

从各种关于生命起源的假设中，我发现无论是何种假设，都有三个关键因素在起作用，即能量、多样性和适应性。

能量是一切生命和物质起源的动力，宇宙起源于大爆炸，首先就是巨大能量在发挥作用，没有能量也不可能有生命，生命本身就是能量的一种存在方式。

多样性是如何起作用的呢？生命起源的环境至少表现出温度梯度多样性，化学元素多样性，才有可能催化各种化学反应，为生命出现提供多种可能的组合。多样性提供了一种创造条件。

适应性对生命诞生十分重要，因为，在有能量和多样性的条件下，系统就会出现各种运动和变化。生命诞生之初的化学反应肯定是多种多样，可是，并不是所有的反应结果都能保存下来，只有那些与环境相适应的结果才能保存下来，形成生命，而不相适应的，自然就消失了。因此生命是适应的结果。

从创造角度我找到了影响复杂系统创造力的三个关键因子，它们从宇宙大爆炸到生命诞生的各种创造过程中无处不在，没有它们，世间一切创造不可能发生。这一发现让我激动不已，感到好象快摸到创造的脉搏了。于是我继续追问，这三个关键因子与创造力有何关系？

可是，从哪里来找这个关系呢？切入点在何处？幸运的是，关于生命诞生和生物进化的书籍和文献常常是分不开的，我的目光自然投向了生物进化历程。这才发现，生物进化能告诉我很多很多。

2、生物进化的启示

生物进化实际上就是不断创造，从生命早期的单细胞生物，到目前最复杂的人，这种天壤之别，只有创造才能将其实现。为简单起见，我们不必进入生物进化的漫长历程，只要看看进化成果，就可以领略生物进化的启示。那么生物进化的成果是什么呢？是生物多样性！现在地球上的亿万种生物就是进化成果。据估计，地球上现存的生物有200～450万种，有的认为有1300万至1400万种，还有的甚至估计达到5000万种，但已科学描述过的有175万种，已经灭绝的种类更多，估计至少也有1500万种。

什么是生物多样性呢？生物多样性是指生物本身，以及生物与环境形成的生态系统，还有与此相关的各种生态过程的总和。它包括动物、植物、微生物的各种物种和它们所拥有的基因，它们与其生存环境相互作用的生态系统，以及形成的生态过程。

看一看今天地球上生物多样性的分布情况，我们同样可以发现能量、多样性、适应性这三个关键因子在起主要作用。

（1）能量

随着纬度降低，温度越来越高，能量越来越充沛，生物多样性也在增加，从寒带、温带、暖温带、亚热带、热带，生物多样性是逐渐增加的，其中热带雨林的生物多样性最高。以蚂蚁种类为例，从热带到寒带，随着温度的梯度递减，蚂蚁种类明显减少（表4－1）。

表4－1 北美蚂蚁种类随纬度变化情况

（Krebs，2003，第438页）

不仅蚂蚁和鸟类，地球上的大多数动物、植物和微生物数量都表现出随纬度增加而减少的趋势，而纬度差异的核心是温度，即能量。这充分体现了能量在自然创造力中的主导作用。

（2）多样性

能量是复杂系统创造力的动力，而多样性则是复杂系统创造力的条件。生命进化史，就是一幅生物圈这一复杂系统展示其非凡创造力的画卷。纵观生命进化历程，我们发现有几个趋势值得探讨。第一，生物个体结构复杂性和多样性增长的趋势，以植物来看，从最早的原核生物→单细胞真核生物→多细胞藻类植物→维管植物→裸子植物→被子植物；以动物来看，从最早的原核生物→单细胞真核生物→软躯体无脊椎动物→外骨骼无脊椎动物→内骨骼脊椎动物→两栖爬行类动物→哺乳动物。与之同时发生的是生态系统复杂性和多样性也同步增加。第二，从时间顺序上看，生物圈的创造力不是匀速的，而是呈加速度方式发展，具体体现在两个方面，一是具有复杂结构的生物类群在生命史上出现较晚，生物结构越复杂，进化出现的时间越晚；二是生物多样性在生命史早期较为单调，越到晚期越丰富。在生命进化的38亿年中，长达30亿年的时间是被相对简单、单调的微体原核生物占统治，这大约是生命史4/5的时间（张昀，1998）（图4－1）。

这说明一个问题，生命简单的时候，多样性不高，创造力不强，而当多样性逐渐发展积累到一定程度后，创造力就会突然爆发，复杂性和多样性会以突发的形式，非匀速地爆长。最典型的例子是云南澄江动物群，1984年7月1日，中国科学院南京地质古生物研究所的侯先光先生，首次发现在深埋地下5.3亿年前的大量动物化石。这一发现被美国《纽约时报》列为20世纪最惊人的科学发现之一。因为，澄江动物群所展示的演化模式与达尔文的进化理论所预示的模式完全不同。它不但证实了大爆发式演化事件在5.3亿年前确实发生，最令人震撼的则是几乎所有现生动物的门类和许多已灭绝的生物突发式地出现于寒武纪地层，而在更老的地层却完全没有其祖先型的生物化石发现（沈银柱等，2002，第204页）。

（3）适应性

对于一个系统而言，适应则生存，不适应则消失或被改变。因此，达尔文将“自然选择，适者生存”作为物种进化的动力。在人类社会中，民族也好，个体也好，越适应自然环境和社会，生存同样才越容易。可是，适应是一个被动过程，是改变自己适合环境的过程，是一个抹煞个性的过程，没有个性还有创造吗？如果自然进化的动力真是“适者生存”的话，就不可能进化出人类，因为，人类在早期既没有尖爪利齿攻击猎物，又无厚皮硬壳防护自身，也不像马那样擅长奔跑，根本不是很多猛兽的对手。而真正适应环境的是细菌和一些低等植物，它们才应该是自然选择的对象，因为它们具有适应各种难以想象的恶劣环境的能力，这是人类所无法相比拟的。可是进化的结果却恰恰选择了人，人成为地球主宰。

图4－1 地质时代及生命史的划分（张昀，1998）

现在，我们越来越进入问题的关键，即适应性。在研究生物进化的时候，我们实际上把适应性简单化了，要么适应则生存，要么不适应则淘汰，而大量的生物是处于适应和不适应之间的状态，这种状态被我们忽略了。适应性是对客观条件或环境的适应程度，既然是程度就有从适应到不适应质量上的差异，甚至可以在完全适应和完全不适应之间划分出无数个梯度。对于生物生存来说，越是偏向于完全适应，越有利与生存，但是，对于创造力而言呢？也是如此吗？如果一个物种完全适应其生存环境，它还有必要改变吗？它还有变化的内在动力吗？生活在土壤中的线虫一亿年来其形态几乎没有多大变化，对两种线虫的基因组测序结果发现，Caenorhabditis briggsae和C.elegans在形态特征上非常相似，并且还有非常相似的生物学习性，甚至其发育过程都几乎一样，然而令人吃惊的是他们的基因组却相差很大，C.briggsae具有19，000个基因，而C.elegans则拥有24，000基因（Blaxter，2003）。与此相对的是，人和老鼠在形态上存在如此巨大的差异，然而，两者却有99%的基因相同，据估计两者在8500万年前开始分道扬镳。这就是分子生物学上著名的C值佯谬和N值佯谬，目前尚无完满解释。

有趣的是，如果我们从适应性角度来研究C值佯谬，则可以得到意想不到的启发。两种线虫经过近亿年进化，虽然在基因上发生了很大变化，但是其形态和生物学特性还极其相似。这说明一个问题，就是它们对其所生存的环境有极高的适应性，以至于当两者在基因上已有明显变化时，形态上仍然不产生大的改变，这是因为形态已经与环境高度适应。从创造力角度理解，则可以认为线虫作为一个复杂系统，其创造力不高。相反，人在8500万年前还和老鼠同一个祖先，至今在基因组上的差异也只有1%，却出现了如此巨大的形态差异，说明人作为一个复杂系统具有很高的创造力。为什么人会变化如此之快、如此之大呢？其中一个重要原因则是适应性差。远的不说，就以分子生物学资料表明的人和猿共同祖先出现在600万年前，这一实事为依据，与各种猿相比人的变化是非常巨大的。可以想象，当人被迫从森林下到地面上生活的时候，其适应性肯定很差，与很多动物相比既没有快速奔跑能力用于避害，又没有锋利獠牙进行攻击，随时挣扎在被自然淘汰的边缘。然而，也正是这种对生存环境的不适应，促进了人的快速变化，因为不变则被淘汰。

可人是如何变化，如何适应的呢？人为什么没有进化出像马一样的奔跑速度，或像虎一样的攻击威力呢？而是进化出了一个大大的、能够思维的脑袋！这是适应与不适应共同作用的结果。

在进化生物学上，生物的宏观进化可以分成三种，一是复式进化，也叫全面进化，这是一种由简单到复杂、由低等到高等的进化，是生物体形态结构、生理机能的综合地、全面地进化过程，其结果是生物体各个主要方面比原有的水平都要高级和复杂。二是特化式进化，也叫特异适应，是指由于生物对各种不同生活环境的适应，从而出现的多方向的分化，表现在生物体形态结构、生理功能等方面并没有质的提高和改变，其进化水平属于同一等级。三是简化式进化，又称为退化，是生物复杂的结构转变为简单结构的进化方式（沈银柱等，2002）。可以说，人的进化直到猿以前，都是采取特化式进化的方式，以适应森林、树上的生活，直观地说，就是采取专家型发展道路，这是适应性辐射的结果，有什么样的环境，就会产生与之相适应的动物。哺乳动物因此出现了有善于陆地上奔跑的鹿和马，有能飞翔的蝙蝠和飞狐，有水陆两栖的海豹，有完全适应水生生活的鲸、海豚和海牛，还有善于打洞的鼹鼠等等。总之，动物进化多数沿着这条特异适应的道路进行，因为从理论上讲，对某一个特殊生境的高度适应，会抑制其多样化的能力而对其他生境的适应性降低。Buckling等人（2003）对细菌（Pseudomonas fluorescens）的试验证明，特异性适应会导致适应多样性能力减少。从分子水平来说，就是适应一种环境的基因变异，对另一种环境可能会是有害的，再者，专家型进化更快，因为固定环境更容易同专一的等位基因相对应，使得有害基因负载更低（Elena et al.，2003）。人的进化，直到600万年前也是沿着这条道路前进。

专业化适应的最大问题是，过分专业化以后，对其他环境的适应性降低，一旦原有环境发生重大变化，就有可能造成物种大量灭绝。在地质历史中，这样的事件屡次发生。例如古生代的三叶虫，中生代的菊石类和巨大恐龙类，以及新生代的巨大兽类的灭绝，主要都是由于他们分化太甚，适应太专业化的结果。由于每一个地质时代的环境条件在激烈变革之后，往往是朝着一定方向逐渐变化。这对于某些动、植物种类的生存乃由不很适合到最适合，然后又慢慢变得不适合。于是，这些动、植物的种就开始发展起来，由勃兴到旺盛，最后则沦到全部灭绝。这样也就表现了类似于抛物线曲线向前演进。不同物种在不同时期内，乃相互交迭着。这在生物发展中是一个普遍现象（裴新澍，1998）。

三叶虫在它生活最适宜的时期，种类逐渐加多，而构造也逐渐趋向分化而复杂化。晚期的种类发展了一些奇异的刺状物，三叶虫的发展是伴随古生代相始终的。从寒武纪到奥陶纪发展到最高峰。那时各种环境条件对三叶虫为最适宜。以后气候变得渐渐对它不利了。最后古生代告终，三叶虫也就全部灭绝了（裴新澍，1998）。

可是，自从人离开森林到地面上生活以后，这种进化方式发生了根本性的变化。由于没有森林的保护，人面临各种威胁，食物也不能保证只是树木的果子和叶子。在这样一个多变、复杂的生存环境中，人的自身条件使得他无法再还按过去的特化方式进化，不得不走上一条全面进化的道路，也就是要变专一适应一种生境的途径到适应各种生境。这是一条充满挑战的进化道路，因为，普遍适应的结果有可能导致对每一个生境的适应性都不高，远不如这一生境的“专家”，有可能会导致整个种群灭绝。

也许恰恰是对地面生存环境的极其不适应，促使人类的祖先拿起了木棍和石块以进行自卫和狩猎，就是这不经意的动作，改变了人类进化的方向。工具的使用，促进了大脑进化，大脑进化，又使得从简单地使用天然工具发展到制造工具。因此，人手越来越灵活，大脑越来越发达，脑容量从300多万年前南猿的400ml，200多万年前能人的700 ml，100万年左右直立人800－1200 ml（北京直立人，距今50万－20万年，脑容量915－1200 m l），克罗马农人的1300 ml，智人1300 ml，一直到现代人1450 ml，神经细胞多达100亿～140亿个。脑容量的迅速增加和神经细胞的急剧扩大，使人的大脑成为一个更为复杂的复杂系统，能够对外界各种复杂环境进行反应，从而保证人能够通过制造和使用工具，去适应各种环境。

动物的适应靠增强其本能而实现，这就是专一化适应。而人是靠改造环境来适应环境，不管环境如何变化，人都是通过对其进行改造，使其适合人的生存，这就变成了普遍化适应。这种适应恰恰是因为对环境不适应而引起的变化。所以不适应才是引发创造的根源。

这说明，当一个物种完全适应某一个环境，或者说不管环境如何变化，这个物种都能完全适应的时候，那么，这个物种就没有必要产生重大变异来适应环境，这就是变形虫几十亿年来，不管地球环境如何变化，其形状基本不变的原因。但是人则不行，因为人很不适应环境。

总之，适应性包含了从适应到不适应的全部内容，生物进化是因为自身对环境的不适应而引起的向适应方向迈进的过程。生物越是不适应，其要求变化的内在压力就越大，也就会引起快速的和较大的变化，由此逐渐向适应方向过渡，各种创造也就随之产生。相反，当生物对某一环境达到完全适应后，求变的压力便减少或消失，自身就会长期保持不变。因此，不适应才是进化的内在原因，不适应也就是创造的内在根源。

从创造角度来说，系统越适应，创造力越低。相反，系统对环境不适应，就能造成一种促进变化的压力，系统变异会越多，创造力就越强。因此，一个复杂系统在完全适应和完全不适应之间，随着适应性的降低，变异越剧烈，创造力越强。适应是被动地随环境变化而变化，而不适应则引起创造，这种创造有可能使环境改变。