生命之禮讚

本文前段摘自牛頓雜誌社科學語言專輯之”天與地”部份(王寶貫著)。
後半部摘自天下文化經典系列”不再寂靜的春天”(鄭曉時譯)。


生命之星

生命是一種奇妙而複雜的現象,真是「大矣哉,甚奇特」。到目前為止,我們只知道地球上有所謂的生物存在﹐而還沒有在任何地球之外的地方發現有生命的現象。因此,至少在我們的太陽系裡,地球是唯一的「生命之星」。

但是說來好玩,在科學十分發達的今天,我們仍然無法給「生命」下一個毫不曖昧的定義。以前曾經有人認為生命是一種可以不斷複製自己形體的現象,可是世間可以複製自己的東西多得是,像「結晶」現象----一個晶體從液態或氣態的母體逐漸成形長大---便是一個不斷複製自己的現象。你總不能說晶體便是生命吧?又有人說,不要用這種抽象的條件來界定生命,要用實際的觀察資料來定義,但是那也一樣有它的困難。比如說,我們知道,不但牛羊鹿雞鴨等是生物,松柏柳乃至小草也是生物,甚至小到細菌,我們都可以慷慨地賦予它們「生物國」的國籍。

但是再往下問題便來了,比細菌更小而與生命有些關係的是病毒,你說病毒算不算生命?若說它們是一種生命形式,它們卻似乎沒有什麼「生活慾望」。對病毒這麼低下的東西,當然談不上什麼「生活的意義」。在這裡我們且拿中國戰國時代學者告子的名言:「食色,性也。」句中的「食」與「色」兩樣來做為衡量生命的意義的定準,把具有這兩種特性的東西當做生命。

「食」者,當然是「食慾」。細菌有沒有食慾?答案是有。它們不但有食慾,而且還有朝向食物游去的運動。但是病毒?以人類的眼光來看,它們不像是有食慾的樣子。一個單一的病毒根本沒有新陳代謝的功能。它只是一些核酸(有時是DNA,有時是RNA)裝在頭殼裡邊,如是而已,既不吃也不拉,因而也可以說是既不死也不活。但是它一旦附著在一個細胞上,情況就大為不同,它仍然沒有食慾,但是卻有繁殖的情形發生。我們如果把告子的「色」推廣而成「繁殖的慾望」,則我們不能不承認,病毒的確像是有這種「寡人之疾」。

當然把這種現象說成是「色慾」有些牽強。一個病毒附著在一個細胞(細胞當然是生物)上的總結果是,成千上百的病毒子子孫孫被製造出來,而那細胞則完蛋大吉。因此,如果要說病毒是一種生命的形式,那也只能就它們這種繁殖的行為來認定了(而這種繁殖方式倒是像「破壞狂」式的) 。

看來病毒只能算是介乎「生物」與「非生物」之間的一種「東西」,至於比病毒更小的蛋白質、胺基酸、核酸等等,只是一些有機化學分子,更不能稱之為生命了。


生命之源

構成生物細胞的主要物質及負責它的新陳代謝作用的是一種特殊的有機分子家族--蛋白質,它是種巨分子,可以含有多達數千個原子在內,是由更小的單位(胺基酸)所組成。世間的蛋白質種類繁多,但說也奇怪,用來組成蛋白質的胺基酸卻只有二十種!這可不是說世間的胺基酸只有這二十種,其他種類的胺基酸也有,甚至有些還存在細胞裡面,但這些「其地」族類卻不被用來製造蛋白質。

為什麼這二十種胺基酸如此特殊?上自萬物之靈的人類,下至地位卑微的病毒,旁及各種飛禽、走獸、樹木水草,它們身上的蛋白質毫無例外都是由這二十種「欽定」的胺基酸組成。為什麼造物者捨棄其他的胺基酸不用,這個現象有些今人費解,一個可能的解釋是地球上的生物皆是同一來源,所以都用同樣的胺基酸。這種想法惹出一個所謂的「汎種理論」(Panspermia)由科學家阿侖尼亞斯堤出,他認為地球上之生命來自外太空原有的微生物,它們飄泊過億萬光年的空間,以孢子的形式被星際空間的光壓所推動。一旦掉落在地球這種有利於生物生長的環境中,便開始發展繁殖起來。由於這樣產生的生命都是來自同一源頭,它們的蛋白質是由同組的胺基酸組成也就毫不足奇了。

不過,時下的生物學家似乎對這個理論大都抱著「寧可信其無」的態度。的確,一個孢子要飄流到其他適合生命生長的行星,其困難度實在不是我們所能想像的。它必須經過外太空那種高度真空的環境,絕對溫度三度(攝氏零下二百七十度)的酷寒,致命的輻射線(尤其是從紫外線起,波長越來越短的X光、伽瑪射線以及宇宙射線) 。你想找們用凡火炒花生都可以把花生炒得熟透而且香噴噴的,何況是用宇宙間的「三昧真火」來炒這些原始孢子? (當然兩者情況及物理機制不完全一樣,但是宇宙間強烈的輻射源一定很多。)除此之外,最要命的可能是時間---從一個有生命的行星飄到另一個可以生活的行星,說不定要經過十億年或更久,這期間孢子如何「維生」?

近年來,以研究DNA的雙螺旋鏈構造而獲得一九六二年諾貝爾醫學生理學獎的克立克(Francis Crick)和另一位生物學家歐戈(Leslie Orgel)提出一個修正理論,稱之為「意導泛種理論」(Directed Panspermia)。這個理論認為這些生物孢子並不是自己隨意在太空中飄散的,而是在地球之外另有高度文明的生物有意地將它們載放在無人(?)的太空船中,經過億萬年的旅行,投射在地球的原始海洋之中而發展出地球的生命系統。如果此說屬實,則原來我們的太祖高祖也是外星人了。不過現下這樣的理論實在很難令人置信,許多人便批評這學說是「缺乏想像力的科幻小說」。和克立克一同得諾貝爾獎的華特生(James Watson)更是不客氣,說這理論簡直一無是處。

比較合乎大多數科學家想法的「生命之起源」理論是一種可以半開玩笑地稱為「原始湯」(Primeval Soup)的學說。這個學說最早是在一九二O年代由俄國人歐帕林(A. I. Oparin)及英國人侯丹(J. B. S. Haldane)提出,他們認為地球上最早的有機物質乃是由一些較簡單的無機化學分子化合而成,從而成為生命的原始材料。

這種合成過程在目前的大氣中不大可能產生,目前的大氣中到處充滿了約百分之二十的氧氣,氧氣固然是人類所喜歡而不可或缺的生命之氣,但是對於簡單的生命體,甚至一些非生命的有機分子來說,都是「要命」的毒藥。這是起因於氧原子的外層電子結構,使得它吸取一個電子的能力極強。換句話說,氧原子是個「電子吸血鬼」。

在氧氣充斥的大氣中,一個長鏈的有機化學分子很容易被一個氧原子附著在它的化學鍵上,吸去一個電子,把原來好好的化學鍵弄斷了,結果原來修長美麗的長鏈分子斷成一截一截的。這種氧化過程在現代大氣中隨時都在發生,初期生命的簡單構造恐無法在這樣的環境中生存。我們可以仿照「易經」中的「蹇」卦,杜撰一個「氧」卦:

氧,利分解,不利合成,利長人類,貞吉。

當然這個「貞吉」只是對人類而言的。

以是之故,在原始生命形成之時,地球的大氣應是還原性(加上電子)的,那才有利於從簡單的無機分子合成長鏈的有機化學分子。但到底是輕微的還原性大氣,還是強烈的還原性大氣?科學家們到如今還爭論不休。

在一九五三年,密勒(Stanley Miller)及尤瑞(Haarold Urey)設計了一套實驗來驗證歐帕林--侯丹理論。他們在反應器中充進水蒸汽、氫氣、甲烷及氨氣,模仿原始大氣的成分(有人認為這個實驗室中的大氣還原性太強),然後將之通上電流,使電火花在反應器中設法造出「生命的火花」,因為歐帕林與侯丹認為,原始大氣中的閃電及紫外線是促成合成的能量來源。果不其然,就這樣從一些無機的化學氣體合成許多生命所需的有機分子。其後陸陸續續有人仿造改善這個實驗,而製造出蛋白質所需的二十種胺基酸,一些醣類、油脂類、嘌呤,以及嘧啶之類的玩意兒,甚至ATP都有。這些玩意兒混在一起,像是一種稠糊糊的濃湯﹐是之謂「原始湯」(其實也很像學生上美術課畫完水彩畫後那一杯洗筆水的顏色)。

這些「生命前」的有機材料在大氣中互相碰撞,其碰撞方式千千萬萬。有的碰了之後什麼反應也沒有,有些在偶然巧合的機緣中(其發生機率微乎其微,但只要不是零那就夠了),湊成某種蛋白質或核酸之類可以自行複製的形式,在那一剎那,生命的產生便像「革命洪流,不可阻擋」那種口號一樣,排山倒海而來,停都停不下來。

如果生命確實是這樣亂碰之下湊巧冒出來的,也許有人要抗議:「這樣的話,為什麼組成蛋白質的胺基酸只有那二十種?」其實這也不難找出一些可能的解答,雖然我們很難用「因為這二十種胺基酸的祖上積德」這樣的「創解」來回答,可能之一是這些胺基酸一旦形成一種活力強、複製性高的蛋白質之後,便容易壓制其他胺基酸台成新的蛋白貿,因為它們很容易占用絕大多數的有機分子資源。以是之故,由它們發展出的生命形式一路繁衍下來,而其他形式的結合體則早已滅絕,於是乎今天可以找到的生命蛋白質全是由這二十種胺基酸所組成。這個想法到目前也只能當做是「想當然耳」的說法,其他的可能性也是有的。

這裡我們且不去管他這些最基礎的生命過程來源,反正由這些簡單的基本單元出發,地球這個「生命之星」確實發展出一個複雜的生命系統,我們自己便是「活生生」的例子。達爾文的天演進化論指出,複雜的高等生物是由簡單的低等生物演化而來。曾經有某段時期,地球生物系統中的「霸主」不過是一些四肢既不發達,頭腦也頗簡單的三葉蟲。然而,曾幾何時,逐漸演化成體軀巨大的爬蟲類,像恐龍之類。現在地球上到處耀武揚威的,當然是自誇為萬物之靈的人類。

演化的過程曲折多變,地球環境偶然的一點變遷,便可能造成垂諸久遠的影響。譬如,為什麼人類每隻手的手指都是五根?有人研究出,這乃是因為在泥盆紀有一種長有五個趾骨的魚,而這種魚經過幾億年的演化,終於演化成為人類。所以人類的五指實在是來自這種魚的遺傳信號,而不見得是五指一定比四指或六指高明。至於為什麼這種五指魚有幸成為人類的遠祖?想來它們有特別適應當時環境的生理構造,或是別的魚肉特別鮮美,被別的猛魚當晚餐吃了也說不定,惟獨這種肉酸又腥,難以嚥下,乾脆放過一馬不吃,反而存活下來。如果是這樣,那倒符合了莊子在(人間世)中所提倡的,沒有用的東西,反而是「神人之所以為大祥」了。


萬物之靈

當第一個可以稱之為「人類」的動物在地球上某個角落悄悄出現的時候,他(或她)一定不會有什麼「萬物之靈」這種自我貢高的想法。說實在,他只是眾多猴類的一種,也許此別種類的猴子多用兩腳站立,如是而已。彼時他滿腦子所想的多半是下一餐的菜單,是摘個草莓吃吃,混過一餐,還是努力去抓隻兔子?若是有幸抓到隻兔子,大概也不會有「可愛」兩個字浮上心頭,而是夾毛帶血吃了。也許人類打獵時比其他猿類稍敏捷些,除此之外,他仍是隻頗為殘忍的動物。

從許多研究原始人的資料中可以看出,他們的確過的是這樣「茹毛飲血」的生涯,這些原始人後來大部分滅絕。我們尚不知現代人是那支原始人流傳下來的種(也許是最仁慈的一支?) ,但是無可否認,人類演化至今,確實已和原始人時代大為不同,甚至還有「愛護動物協會」出現呢!這可是原始人作夢也不會想到的。不過當今還有許多心地殘忍的人,鬧出駭人聽聞的社會新聞,這些人大概殘留著原始人的基因吧!

今天人類最引以自豪的,無過於人有「智慧」,而其他動物沒有。其實其他動物也有些智慧,只是沒有人類高明而已。便是一些簡單的小魚苗,當你想要去抓它的時候,它也要嘗試逃之夭夭。可見這種「趨吉避凶」的根本智慧乃是下等動物也有的。但是發明了工具、文字,甚至做著去別的星球旅行的夢想,想來是別的動物所沒有的了。

 


神仙和外星人

有人懷疑我們人類祖先可能是來自外星人,但卻一直沒有外星人來訪的直接證據。近年屢傳出飛碟造訪地球的信息,但真正物證則甚模糊。但古來的一些神仙傳說則是一種可能的歷史見證。十幾年前有一位瑞士人馮丹尼肯(von Daniken)寫了一本頗為轟動的書叫”尋找古神祇”(In Search of Ancient Gods),認為許多地球上奇奇怪怪的一些記號,如馬雅文化所建的一些高臺,或南美洲地上一些長達數哩,有的像隻大甲蟲,有的像大蜘蛛的圖案,而為當地上人所崇拜的東西,都是外星人來訪的證據。他認為以當地人的科技水準,絕無可能造出這些東西。不過依我們想來,他太言過其實了。那些圖案、高臺以及巨大石雕,雖然工程浩大,卻仍然是人力所及的。兩千多年前,中國的秦始皇修造了一個長達數千哩的萬里長城,工程比那些圖案浩大得多,都可以造得出來了,何況小小高臺或石雕。中國人固然聰明優秀,別的民族可也不都是菜瓜蛋吧!

另一個被提出來的旁證是,南太平洋有個島,上面的土著有個奇特的崇拜儀式:每年特定一天,他們用島上的木頭紮成一隻飛機模型,禮拜歌舞之後,放火燒之。到此島上來訪的歐洲人對這個儀式十分驚訝,因為這島民簡直與世隔絕,何來的念頭紮飛機模型?幾經調查,才知道原來許久之前,曾有飛機失事,迫降在這個小島上,後來飛機又修好飛走了。島民從未看過這玩意兒,只見它飛來又飛去,便眾口爭傳,這乃是神仙下凡了。於是乎創設這獨一無二的祭拜儀式,希望藉此可以祈求神仙再度臨凡,把他們也帶上天去。這個故事倒啟發一些新的理論,認為現代宗教中崇拜的一些神祇(大都具有非凡的法力),便是古時候科技發達的外星人來訪,而被彼時科技落伍的地球人誤認為是神祇的現象。這個真實性卻實在無從去查考了。


天、地、人

說到這裡,我們已大致把天(宇宙)及地(地球)的粗略輪廓描繪了一下。我們仰觀天文,俯察地理,容易把人看得非常渺小。的確,天地太大了,人不過像是寄生在太空中一粒微塵上的細菌而已。天地間的變動,其尺度規模都不是人的尺度可以比擬的。想到這裡,我們不禁興起像蘇東坡的「前赤壁賦」那位吹簫客所說的那種空幻之感:

寄蜉蝣於天地,渺滄海之一粟。

哀吾生之須臾,羨長江之無窮。

 

我們如果以太陽繞銀河系的圈數來衡量「人」這個現象,更能體會這個尺度。太陽繞銀河系一圈約需兩億年,而太陽系形成至今已有四十六億年。這是說,自從太陽系形成以來,太陽已經繞銀河大約二十三圈。在前面的二十圈裡,地球上的生物都是比較低等的族類,而且全部住在海洋裡。在第二十圈末了之時,在海中稱雄的是三葉蟲,乾燥的陸地上尚未有生物居住。第二十一圈開始,逐漸有綠色值物在陸地上出現。但是要等到第二十三圈起,爬蟲類才開始在陸地上爬行,其後有恐龍的稱霸世界。人類的出現則不過是最近幾百萬年的事,這已經是這第二十三圈的最後百分之二至三的部分了。


地球電影

以地球之成長期間而論,地質學家看時間,是從地球出現—即約在四十六億年前—開始計算的;他們稱之為「地質時間」。關於地球形成以後所發生的事,目前科學家已比以前知道的多。人類在這個星球上,大概生存了兩百五十萬年。人類文明約在一萬年前關始發展。至於有文字記載的歷史,只有五千年左右。最近兩年,只佔地質時間的一億分之四十四;但在這麼短的時間內,人類所引起的地球變化,卻比過去十億年的自然變化還要多。

設若將地球史拍成一部可以放映一整年的電影。這部電影的每張底片相當於實際一年的時間。按照一般電影的放映速度,每秒需要二十四張底片。但以這種速度,一年的時間並不夠。因此,我們必須加快六倍,也就是,在一秒鐘裡放一百四十六張底片。換句話說,這部電影的每一秒鐘,相當於實際上146年的時間;一分鐘,相當於8,752年;一小時相當於525,740年,一天即為12,602,240年。假如這部電影從一月一日凌晨開始放映,到十二月卅一日什夜結束;以地球出現為片頭,以我們現在為片尾。則這部電影剛開始幾個星期都是漆黑一片,根本找不到生命的蹤影。一直要到三月天,單細胞微生物出現,朦朧看到一線生命曙光。高等生物所有之細胞則到八、九月才出現,較大較複雜的多細胞生物體則到十一月才發展出來。恐龍出現的時間在十二月十三日左右,但在十三天後絕種。哺乳動物出現在十二月十五日,人屬靈長類動物出現時已是除夕夜,或為十二月卅一日午夜之前四小時。而現代人類在十萬年前出現的時候則距離午夜僅十一分鐘。人類文開始發展,則僅不過是電影結束前一分鐘的事。現代人的一生在這部影片中僅出現半秒鐘。

但人在宇宙中或地球上的角色真的只是這麼渺小嗎?是又不然。人的身子誠然小,但人的思想卻是可以「包天包地」。人類這種好奇的天性,想盡辦法要了解宇宙結構的念頭,本身便是一種奇蹟。我們這種求知的慾望是從低等生物逐漸演化來時必然會產生的結果?還是別有來源?目前的科學恐怕還無法回答這些問題。但是最近的幾千年歷史中,人類善於利用天地間的條件,創造出不少前所未有的發明卻是事實。試看,本來只有兩條腿走路的動物,卻發明了四個輪子的東西,可以以每小時上百哩的速度奔馳。

本來沒有翅膀的「裸蟲」,卻發明了每小時飛行千哩的工具可以遨遊四海。現在他們又蠢蠢欲動,開始在太陽系空間裡這裡看看,那裡看看了。假如太空中有一族長壽的外星人 (例如可以一定八萬四千劫的阿羅漢之類)一直在觀察人類活動的話,一定也會大為驚服,「皆嘆嗚呼呼,奇特未曾有」了。你能不承認人類這種小小的靈長類具有「補天地造化之不足」的功力嗎?光憑這一點,「人」便足以自豪地和「天」、「地」在一起而並稱「三才」了。

但人類必須自我反省方能使這個地球免於毀滅。在上面所說之地球電影史中,人類的工業時代,雖僅佔兩秒鐘的時間,但人類已經不自覺消耗和揮霍掉大量地殼蘊藏的資源,甚至改變和剝削「生態系」以滿足人的需要,甚至任意宰制所有其他生物,迫使其頻於滅種。恐龍在地球電影上活了十三天,人類可能活不過一天的光景,這也是一項可怕的警訊。