第十九章　生命的起源

1953年，芝加哥大学的研究生斯坦利·米勒拿起两个长颈瓶──一个盛着一点水，代表远古的大海洋，一个装着甲烷、氨和硫化氢的气体混合物，代表地救上早期的大气──然后用橡皮管子把两个瓶子一连，放了几次电火花算做闪电。几个星期以后，瓶子里的水呈黄绿色，变成了营养丰富的汁，里面有氨基酸、脂肪酸、糖以及别的有机化合物。米勒的导师、诺贝尔奖金获得者哈罗德·尤里欣喜万分，说：“我可以打赌，上帝肯定是这么干的。”

当时的新闻报道听上去让人觉得，你只要把瓶子好好地晃一晃，生命就会从里面爬出来。时间已经表明，事情根本不是那么简单。尽管又经过了半个世纪的研究，今天我们距离合成生命与1953年的时候一样遥远──更不用说认为我们已经有这等本事。科学家们现在相当肯定，早斯的大气根本不像米勒和尤里的混合气体那样已经为生命的形成作好准备，而是一种根本很不活泼的氮和二氧化碳的混合物。有人用这些更具挑战性的气体重新做了米勒的实验，至今只制造出一种非常原始的氨基酸，无论如何，其实问题不在于制造氨基酸，问题在于蛋白质。

你把氨基酸串在一起，就得到了蛋白质。我们需要大量的蛋白质。其实谁也不大清楚，但人体里的蛋白质也许多达100万种之多，每一种都是个小小的奇迹。按照任何概率法则，蛋白质不该存在。若要制造蛋白质，你得把氨基酸（按照悠久的传统，我在这里应当将其称之为“生命的砌块”）按照特定的顺序来排列，就像你拼写一个单词必须把字母按照特定的顺序来排列一样。问题是那些以氨基酸字母组成的单词往往长得不得了。若要拼出“胶原蛋白（collagen）”（一种普通蛋白质的名字）这个名字，你只需要以正确的顺序排列8个字母。若要制造胶原蛋白，你就得以绝对准确的顺序排列1055个氨基酸分子。但是──这是个明显而又关键的问题──你并不制造胶原蛋白。它会自发形成，无须你的指点，不可能性就从这里开始了。

坦率地说，1055个氨基酸分子要排列成一个胶原蛋白这样的分子的概率是零。这种事情完全不可能发生。为了理解它的存在是多么不可能，请你想象一台拉斯韦加斯普通的老虎机，不过要把它大大地扩大一下──说得确切一点，扩大到大27米──以便容纳得下1055个转轮，而不是通常的三四个，每个轮子上有20个符号（第一个代表一种普通氨基酸）（注：实际上，地救上有22种天然存在的氨基酸，更多的尚待发现，但只有其中20种对我们及别的生物的形成是必不可少的。第22种叫做吡咯赖氨酸，是2002年由俄亥俄州立大学的研究人员发现的。它只存在于太古代的巴氏甲烷八叠球菌之中（一种基本的生命形式，我们过一会儿还要讨论这个问题））。你要拉多少次把手那1055个符号才地以合适的顺序排列起来？实际上，拉多少次都没有用。即使你把转轮的数目减少到200个──这其实是蛋白质分子所含氨基酸分子的比较典型的数量，所有200个符号都按照特定的顺序来排列的概率是10的负260次方。那个数字本身比宇宙里原子的总数还要大。

总之，蛋白质是十分复杂的实体。血红蛋白只有146个氨基酸分子长，按照蛋白质的标准只是个矮子，然而即使那样，氨基酸的排列方式也有10的190次方的可能性。因此，剑桥大学的化学家马克斯·佩鲁茨花了23年时间──大体上相当于一个人的职业生涯──才解开了这个谜。想要随随便便地制造哪怕是一个蛋白质分子似乎是极不可能的──天文学家弗雷德·霍伊尔打了个精彩的比方，就像是一阵旋风掠过一个旧货栈，后面留下了一架装配完好的大型客机。

然而，我们在讨论的蛋白质有几十万种，也许是100万种，就我们所知，每一种都别具一格，与众不同，对于维持你的健康和幸福必不可少。我们就从这里接着往下讨论。为了被派上用场，一个蛋白质分子不但要把氨基酸分子按照合适的顺序排列起来，还要从事一种化学打褶工作，把自己叠成特定的形状。即使实现了这种复杂的结构，蛋白质分子对你依然没有用处，除非它能复制自己，而蛋白质分子不会。为了达到这个目的，你需要DNA（脱氧核糖核酸）。DNA是复制专家──几秒钟就能复制一份自己，但除此之外没有别的本事中。于是，我们处于一种自相矛盾的境地。蛋白质分子没有DNA就不能存在，DNA没有蛋白质就无所事事。那么，我们是不是该认为，它们为了互相支持而同时产生呢？如果是的，哇，太好了！

还有，要是没有膜把DNA、蛋白质和别的生命要素包裹起来，它们也不可能兴旺发达。原子或分子不会独立实现生命。从你身上取上一个原子，它像一粒沙，那样没有生命。只有许多原子凑到一起，待在营养丰富的细胞里，这些不同的物质才能参加令人惊叹的舞会，我们称其为生命。没有细胞，它们只是有意思的化学物质。但要是没有这些化学物质，细胞就毫无用处。正如戴维斯所说：“要是一切都需要别的一切，分子社会最初是怎么产生的？”这就好像你厨房里的各种原料不知怎的凑到一起，自己把自己烤成了蛋糕──而且，必要的话，这块蛋糕还会分裂，产生更多的蛋糕。所以，我们把生命称为奇迹，这是不足为怪的。我们才刚刚开始搞个明白，这也是不足为怪的。

那么，是什么促成这神奇的复杂结构呢？哎呀，一种可能是，也许它并不那么──并不那么──神奇，就像乍一看来的那样。以那些不可思议的蛋白质分子为例，我们假设，我们所看到的奇迹般的排列，是在形成完毕以后才出现的。要是在那台大老虎机里，有的转轮可以受到控制，就像玩滚木球游戏的人可以控制几根大有希望的木柱一样，那会怎么样？换句话说，要是蛋白质不是一下子形成的，而是慢慢地演化的，那会怎么样？

请你想象一下，要是你把制造一个人的所有材料都拿出来──碳呀，氢呀，氧啊，等等，和水一起放进一个容器，然后用力摇一摇，里面就走出一个完整的人。那将会是不可思议的。哎呀，那基本上就是霍伊尔和其他人（包括许多热心的特创论者）提出的。他们认为，蛋白质是一下子自发形成的。蛋白质不是──也不可能──这样形成。正如理查德·道金斯在《盲人钟表匠》一书中所说，肯定有某种日积月累的选择过程，使得氨基酸聚集成块状。而三个氨基酸分子也许为了某种简单的目的联结起来，一段时间以后撞在一起成为类似的小群体，在此过程中“发现”又有了某些改进。

这种与生命有关的化学反应实际上比比皆是。我们也许无法按照斯坦利·米勒和哈罗德·尤里的方式从实验室制造出来，但宇宙干这事儿很容易。大自然里许多分子聚在一起形成长长的链子，名叫聚合物。糖分子经常聚在一起形成淀粉。晶体会干部许多栩栩如生的事──复制呀，对环境的刺激作出反应呀，呈现复杂的图案呀。当然，它们从来不制造生命本身，但它们反复展示，复杂的结构是一种自然、自发、完全可靠的事。整个宇宙里也许存在大量生命，也许不存在，但不乏有序的自发聚合。它存在于一切东西，从对称的雪花到土星的秀丽光环。

大自然聚合事物是如此干劲十足，许多科学家现在认为，生命比我们认为的还要不可避免──用比利时生物化学家、诺贝尔奖获得者克里斯蒂安·德迪夫的话来说：“只要哪里有条件合适，物质的专性表现势必发生。”德迪夫认为，很有可能，这样的条件在每个星系里大约会遇到100万次。

当然，在赋予我们生命的化学物质里，没有什么非常奇特的东西。要是你想要制造另一个有生命的物体，无论是一条金鱼，一棵莴苣，还是一个人，你其实只需要4种元素：碳、氢、氧和氮，加上少量几种别的东西，主要是硫、磷、钙和铁。把30多种这类混合物放在一起，形成糖、酸和其他的基本化合物，你就可以制造任何有生命的东西。正如道金斯所说：“关于制造有生命的东西的物质，也没有什么特别的地方。有生命的东西就是分子的组合，与其他一切东西没有两样。”

归根结底，生命是不可思议的，令人满意的，甚至可能是奇迹般的，但并不是完全不可能的──我们已经反复以我们自己的相朴素存在证明了这一点。没有错儿，在关生命起源的许多细节现在依然难以解释。你在书上读到过的有关生命所心需的条件，每种情况都包括了水──从达尔文认为的生命始发地“小水塘，”到现在是普遍认为的生命始发地冒着包泡的海洋喷气口。但他们都忽视了一个事实：把单体变成聚合体包含一种反应，即生物学上所谓的“脱水缩合”（换句话说，开始创造蛋白质）。正如一篇重要的生物学文章所说，说得也许有点儿令人不大舒服：“研究人员一致认为，由于质量作用定律，在原始的大海里，实际上在任何含水的媒体里，这样的反应在能量方面是不大有利的。”这有点像把砂糖放进一杯水里，指望它结成一块方糖。这不该发生，但在自然界却不知怎的发生了。这一切的化学过程到底怎么样，这个问题已经超出了本书的宗旨。我们只要知道这样的一点就够了：要是你弄湿了单体，单体不不会变成聚合体──除了制造生命的时候。情况怎么是这样发生，为什么会发生，而不是那样发生？这是生物学上的一个没有回答的大问题。

近几十年来，地球科学方面有许多极其令人感到意外的发现。其中之一，发现在地球史早期就产生了生命。 直到20世纪50年代，还认为生命存在不超过6亿年。到了70年代，几位大胆的人士觉得也许在25亿年前已经有了生命。但是，如今确定的38.5亿年确实早得令人吃惊。地球表面上是到了大约39亿年前才变成固体的。

“我们只能从这么快的速度推断，细菌级的生命在有合适的条件的行星上演化并不‘困难’。”斯蒂芬·杰伊·古尔德1996年在《纽约时报》上说，他在别的场合也说过，我们不得不下个结论：“生命一有可能会产生，这是化学上势必会发生的事。”

实际上，生命出现得太快，有的权威人士认为肯定有什么东西帮了忙──也许是帮了大忙。关于早期生命来自太空的观点已经存在很长时间，偶尔甚至使历史生辉。早在1871年，开尔文勋爵本人在英国科学促进协会的一次会议上也提出过这种可能性。他认为：“生命的种子可能是陨石带到地球上的。”但是，这种看法一直不过是一种极端的观点，直到1969年9月的一个星期天。那天，成千上万的澳大利亚吃惊地听到一连串轰隆隆的声音，只见一个火球从东到本划过天空。火球发出一种古怪的格格声，还留下了一种气味，有的人认为像是甲基化酒精，有的人只是觉得难闻极了。

火球在默奇森上空爆炸，接着石块似雨点般地落下来，有的重达5千克以上。默奇森是个600人的不镇，位于墨尔本以北的古尔本峡谷。幸亏没有人受伤。那种陨石是罕见的，名叫碳质球粒陨石。镇上的人很帮忙，捡了90千克左右回来。这个时间真是最合适不过。不到两个月以前，“阿波罗11号”刚刚回到地球，带回来一满袋子月球岩石，因此全世界的实验室都在焦急地等着要──实际上是吵着要──天外来的石头。

人们发现，默奇森陨石的年代已达45亿年，上面星星点点地布满着氨基酸──总共有74种之多，其中8种跟地球上的蛋白质有关。2001年底，在陨石坠落30多年以后，加利福尼亚的埃姆斯研究中心宣布，默奇森陨石里还含有一系列复杂的糖，名叫多羟基化合物。这类糖以前在地球之外是没有发现过的。

自1969年以来，又有几块碳质球粒陨石进入地球轨道──有一块于2000年1月坠落在加拿大育空地区的塔吉什湖附近，北美许多地方的人都亲眼目睹了那个景象──它同样证明，宇宙里实际上存在丰富的有机化合物。现在认为，哈雷彗星大约25%是有机分子。要是这类陨石经常坠落在一个合适地方──比如地球，你就有了生命所需的基本元素。

胚种说──即生命源来天外的理论──的观点有两个问题。第一，它没有回答生命是如何产生的这个问题，只是把责任推给了别的地方。第二，连胚种说的最受人尊敬的支持者有时候也到了猜测的地步。肯定可以说，这是很轻率的。DNA结构的两个发现者之一弗朗西斯·克里克和他的同事莱斯利·奥格尔认为“聪明的外星人故意把生命物种子”播在了地球。格里宾称这个观点“处于科学地位的最边缘”──换句话说，假如这个观点不是一位诺贝尔奖获得者提出的，人家会认为它简直荒唐透顶。我们已经在第三章里提到，弗雷德·霍伊尔和他的同事钱德拉·威克拉马辛格认为，外层空间不但给我们带来了生命，而且带来了许多疾病，如流感和腺鼠疫，这就进一步削弱了胚种说的影响。生物化学家们很容易驳斥那些观点。

无论是什么事导致了生命的开始，那种事只发生过一次。这是生物学一最非同对常的事实，也许是我们所知道的最不寻常的事实。凡是有过生命的东西，无论是植物还地动物，它的始发点都可以追溯到同一种原始的抽动。在极其遥远的过去，在某个时刻，有一小囊化学物质躁动一下，于是就有了生命。它吸收营养，轻轻地搏动几下，经历了短暂的存在。这么多情况也许以前发生过，也许发生过多次。但是，这位老祖宗小囊干了另一件非同寻常的事：它将自己一分为二，产生了一个后代。一小代遗传物质从一个生命实体转移给了另一个生命实体，此后就这样延续下去，再也没有停止过。这是个创造我们大家的时刻。生物学家有时候将其称之为“大诞生”。

“无论你到世界的什么地方，无论你看到的是动物、植物、虫子还是难以名状的东西，只要它有生命，它就会使用同一部词典，知道同一个代码。所有的生命都是一家。”马特·里德利说。我们都是同一遗传戏法的结果。那种戏法一代一代地传下来，经历了差不多40亿年，到了最后，你甚至可以学上一点人类遗传的知识，拼凑个错误百出的酵母细胞，真酵母细胞还会让它投入工作，仿佛它是自己的同类。在非常真实的意义上，它确实是它的同类。

生命的黎明──或者说是很像生命的东西──摆在一位友好的同位素地球化学家办公室的书架上。她的名字叫维多利亚·贝内特。她的办公室位于堪培拉澳大利亚国立大学的地球科学系大楼。贝内特女士是美国人，根据一个为斯两年的合同于1989年从加利福尼亚来到澳大利亚国立大学，此后一直留在那里。2001年底我去拜访她的时候，她递给我一块不起眼的又重又大的石头。它由带细条纹的白色石英和一种灰绿色的名叫斜辉石的材料组成。石头来自格陵兰的阿基利亚岛。1997年，那个岛上发现了极其古老的岩石。那些岩石的年代已达38.5亿年之久，代表了迄今为止发现过的最古老的海洋沉积物。

“我们没有把握，你手里拿着的玩意儿里边去是不是存在微生物。你非得将它敲碎了才能搞明白。”贝内特对我说，“但是，它来自过去掘过最古老的生命的同一矿床，因此它里面很可能有过生命。”无论你怎么仔细搜寻，你也找不到真正的微生物化石。哎呀，任何简单的生物都会在海洋污泥变成石头的过程中被烘烤没了。要是我们把岩石敲碎，放在显微镜下面细看，只会看到微生物残留的化学物质──碳同位素以及一种名叫磷灰石的磷酸盐。二者一块儿表明，那块岩石里过去存在过生物的小天地。“至于那些生物是什么模样的，我们只能猜猜而已，”贝内特说，“它很可能是最基本生命──不过，它毕竟也是生命。它活过。它繁殖过。”

最后，就到了我们这一代。

要是你打算钻进非常古老的岩石──贝内特女士无疑是这么做的，澳大利亚国立大学长期以来是个首选去处。这在很大程度上要归因于一位名叫比尔·康普斯顿的足智多谋的人。他现在已经退休，但在20世纪70年代建立了世界上第一台“灵敏高清晰离子显微探测器”──或者以它的开头字母更亲昵地被称之为Shrimp（小虾）。这种仪器用来测定名叫锆石的微小矿石里铀的衰变率。锆石存在于除玄武岩以外援大多数岩石，寿命极长，能够挺过除潜没以外的任何自然过程。绝大部分地壳已经在某个时刻滑回地球内部，但偶尔──比如在澳大利亚西部和格陵兰──地质学家们会发现始终留在地表的岩石。康普斯森的仪器能以无与伦比的精确度测定这些岩石的年代。“小虾”的样品在地球科学系自己的车间里制造和定型，看上去是为了节省开支而用零件组装起来的，但效果相当不错。1982年进行了第一次正式测试，测定了从澳大利亚西部取回来的一块迄今为止发现的最古老的岩石的年代，得出的结果是43亿年。

“用崭新的技术那么快就发现了那么重要的东西，”贝内特对我说，“这在当时引起了一阵轰动。”

她把我领进走廊，去看一眼目前的型号：“小虾2号”。那是一台又大又重的不锈钢仪器，也许有3.5米长，1.5米高，坚固得像个深海探测器。来自新西兰坎特伯雷大学的鲍勃坐在前面的操纵台，目不转睛地望着荧光屏上一串串不停变化的数据。他对我说，他从凌晨4点起一直守在那里。现在才上午9点，他要值班到中午。“小虾2号”一天运转24小时。有那么多的岩石需要确定年代。要是你问两位地球化学家这工作是怎么进行的，他们会滔滔不绝地谈到丰富的同位素、离子化程度，等等，这些听上去很可爱，但不容易搞明白。然而，简单来说，他们通过用一串串带电的原子轰击样品，就能测定锆石样品中铅和铀的含量的细微差别，从而精确地确定岩石的年代。鲍勃对我说，识读一块锆石的数据大约要花17分钟；这了取得可靠的数据，每块锆石你得读上几十遍。实际上，这个过程似乎与分散进行有着差不多的工作量，差不多的刺激，就像去洗衣店那样。然而，鲍勃似乎很快活。实际上，从新西兰来的人似乎都很快活。

地球科学系的院子是个古怪的组合──部分是办公室，部分是实验室，部分是仪器间。“过去什么东西都在里面制造，”她说，“我们甚至有一名自己的吹玻璃工，不过他退休了。但我们仍有两名敲石头的正式工。”她发现我脸上露出有点吃惊的神色，“我们有大批的石头要敲。你不得不做非常仔细的准备工作，确保那些石头没有被先前的样品污染──上面没有灰尘，干干净净。这是个相当严谨的过程。”她指给我看几台碎石机。那结机器确实很干净，虽然两名碎石工显然是喝咖啡去了。碎石机旁边有几个大箱子，里面放着各种形状、各种大小的岩石。澳大利亚国立大学确实在处理大批的岩石。

我们转完以后回到贝内特的办公室，我注意到她墙上挂着一幅宣传画，以艺术家的丰富想象力展示了看上去很像是35亿年前的地球。当时，生命才刚刚起步。那个古老的年代在地球科学上叫做太古代。该画表现了一幅陌生的情景，上面有巨大的活火山，红得刺眼的天空，下面有一个冒着水蒸气的古铜色大海。前景的阴影里塞满了一种细菌寄生的岩石，名叫叠层石。它看上去不像是个很有希望产生和孕育生命的地方。我问她这幅画是否画得准确。

“哎呀，有个学派认为，当时其实很凉爽，因为太阳已经弱多了。（我后来获悉，生物学家们开玩笑时把这种看法称为“中国餐馆”问题因为我们有个光线暗淡的太阳。）要是没有大气，即使太阳很弱，紫外线也会撕碎早期的任何分子键。然而，在那儿，”她轻轻地拍了拍那几块叠层石，“生命几乎就在表面。这是个谜。”

“那么，我们其实不知道当时的世界是什么模样的？”

“嗯。”她想了想表示赞同。

“无论如何，反正对生命似乎不大有利。”

她和蔼地点了点头：“但是，肯定有适合于生命的东西，要不然我们不会来到这个世界上。”

那个环境肯定不适合于我们。要是你从一台时间机器里出来，踏进那个古老的太古代世界，你会马上缩回去，因为当时的地球上与今天的火星上一样没有供我们呼吸的空气。而且，地球上还充满从盐酸和硫酸中散发出来的毒气，强烈得足以腐蚀衣服和使皮肤起泡。地球上也不会维多利亚·贝内特办公室里那幅宣传画上所描绘的那种干净而又鲜艳的景色。当时的大气里都是混浊的化学物质，阳光几乎射不到地面。你只能借助经常掠过的明亮的闪电，在短时间里看见有限的东西。总之，这是地球，但我们不会认出那是我们自己的地球。

在太古代的世界里，结婚周年纪念日是完全没有的。在20亿年时间里，细菌是惟一的生命形式。它们活着，它们繁殖，它们数量增加，但没有表现出想发展展到另一个更富挑战性的生存层面的特别倾向。在生命的头10亿年的某个时候，藻青菌，或称蓝绿藻，学会了利用大量存在的资源──存在于水中的特别丰富的氢。它们吸叫水分子，吃掉了氢，排出了氧，在此过程中发明了光合作用。正如马古利斯和萨根指出的，“光合作用无疑是本星球的生命史上所创造的最重要的新陈代谢方法”──光合作用是由细菌而不是由植物发明的。

随着藻青菌的增多，世界开始充满氧气，发现氧是有毒的微生生深感吃惊──而在那个年代，那种微生物比比皆是。在一个厌氧的（或不使用氧的）世界里，氧是剧毒的。我们的白血球实际上就是氧来杀死入侵的细菌。氧从根本上说是很毒的，我们听了往往会大吃一惊，因为许多人觉得呼吸氧是很舒服的事，但那只是因为我们已经逐步进化到了能利用氧。对于别的东西来说，它是一种可怕的东西。它使黄油变质，使铁生锈。连我们对氧的耐受力也是有限度的。我们细胞里的氧气浓度，只有大气里的大约十分之一。

新的会利用氧的细菌有两个优势。氧能提高产生能量的效力，它打垮了与之竞争地微生物。有的撤退到厌氧而泥泞的沼泽和湖底世界里；有的也照此办理，但后来（很久以后）又移居到了你和我这样的有消化力地地方。有相当数量的这类原始实体此时此刻就生活在你的体内，帮助消化你的食物，但厌恶哪怕是一丁点儿氧气。还有无数的其他细菌没有适应能力，最后死亡了。

藻青菌逃跑并取得了成功。起初，它们所产生的额外的氧没有积聚在大气里，而是与铁化合，成为氧化铁，沉入了原始的海底。有几百万年的时间，世界真的生锈了──这个现象由条形铁矿生动地记录了下来，今天却为世界提供了那么多的铁矿石。在几千万年时间里，发生的情况比这多不了多少。要是你回到那个元古代初期的世界，你发现不了很多迹象，说明地球上未来的生命是很有前途的。也许，你在这里和平那里隐蔽的水塘里会遇上薄薄的一层有生命的浮渣，或者在海边的岩石上会看到一层亮闪闪的绿色和裼色的东西，但除此之外生命依然毫无踪影。

但是，大约在35亿年前，更加坚强的东西变得显而易见。只要哪里的海水很浅，可见结构就开始展现。在藻青菌完成惯常的化学过程的当儿，它们开始带有点儿黏性。那个黏性粘住了微小的灰尘和沙粒，一起形成了有点古怪而又能坚困的结构──浅水里的叠层石，维多利亚·贝内特办公室墙上挂的画里就是这类东西。叠层石有各种形状、各种大不。叠层石有时候看上去像巨大的花椰菜，有时候又像毛茸茸的地垫（叠层石在希腊语里就是地垫的意思）；有时候，叠层石呈圆柱状，戳出水面几十米──偶尔高达100米。从各种表现形式来看，叠层石都是一种有生命的岩石。叠层岩代表了世界上第一个合作项目，有的种类原始生物就生活在表面，有的就生活在下面，一方利用了另一方创造的条件。世界有了第一个生态系统。

多少年来，科学家是从化石结构了解叠加层石的。但是，在1961年，他们在遥远的澳大利亚西北海岸的沙春湾发出了一个有生命的叠层石社会，着实吃了一惊。这完全是出乎意料的事──太出乎意料了，因此科学家们实际上过了几年才充分意识到自己的发现。然而，今天，沙春湾成了个旅游胜地──至少是一个不着边际的地方有可能成为的那种旅游胜地。用木板架成的人行道伸进了海湾，游客们可以在不的上方漫步，好好看一眼叠层石就在水面之下静静地呼吸。叠层石没有光泽，灰色，看上去很像个大团的牛屎。但是，望着地球上35亿年前留下的生物，这是个令人眼花缭乱的时刻。正如理查德·福泰说的：“这确实是跨越时间的旅行。要是世界与它真正的奇迹合拍的话，这个景致会和吉萨的金字塔一样知名。”虽然你根本不会去猜，但这些晦暗的岩石上充满了生命，据估计（哎呀，显然是估计），每平方米岩石上生活着36亿个微生物。要是你看得仔细的话，你有时候能看到一串串小气泡冒出水面。那是它们在释放氧气。在20亿年时间里，这咱小小的努力使地球大气里的氧增加到了20%，为生命史的下一章也是更复杂的一章铺平了道路。

据认为，沙克湾里的叠层石也许是地球上进化最慢的生物，也肯定是现在最稀有的生物之一。在为更复杂的生命形式创造条件以后，它们接着几乎在哪里都被别的生物挤出局，而那些别的生物的存在恰恰是它们使之成为可能。（它们之所以存在于沙克湾，是因为那里的水对于通常会吃掉它们的生物来说含盐量太大。）

生命为什么花了很长时间才复杂起来？原因之一是，世界不是不等待，直到简单的生物已经在大气里充入了足够的氧。“生物们不会鼓足干劲来干这活儿。”福泰说。花了大约20亿年，即大约40%的地球历史，大气里的氧浓度才大体上达到了现在的水平。但是，一旦条件成熟，显然是突然之间，一种崭新的细胞出现了──那个细胞里含有一个核和几个别的部分，统称“细胞器”（源自希腊语，意思是“小工具”）。据认为，该过程始于某个行为草率或敢于冒险的细菌。它不是受到了侵犯，就是被别的细菌俘虏。结果，双方都感到满意。据认为，那个被俘的细菌变成了一个线粒体。这种线粒体入侵（生物学家喜欢将其称做“内共生事件”）使得复杂的生命的出现成为可能。（植物方面，一次类似的入侵产生了叶绿体，使植物能进行光合作用。）

线粒体支配着氧，释放食物中的能量。没有这种很有用处的戏法，今天地球上的生命不过是生活在污泥里的一大堆简单的微生物。线粒体极小──一粒沙子的空间里可以装上10亿个线粒体，而且老是肚子饿，我吸叫的营养到头来都喂养了线粒体。

要是没有线粒体，我们两分钟也活不到。然而，即使过了10亿年，线粒体的表现显示，它们似乎依然认为我们之间的问题有可能解决不了。它们保持了自己的DNA、RNA（核糖核酸）和核蛋白体。它们与寄主细胞在不同的时候繁殖。它们看上去像细菌，像细菌那样分裂，有时候对抗菌素作出细菌会作出的那种反应。它们甚至不说寄主细胞说的那种基因语言。总之，它们老是把行李准备停当。这很像是你家里来了个陌生人，而这个陌生人已经在你的家里住了10亿年。

新的种类的细胞被称之为真核细胞（意思是“真具有核的”），与之相对的旧的种类的细胞被称之为原核细胞（意思是“在具有核之前的”）。它们似乎突然出现在化石记录里。已知的最古老的真核细胞，即所谓的卷曲藻，是1992年在密歇根州的铁沉积物中发现的。这种化石发现过一次，接着5亿年中杳无踪影。

地球已经朝着真正有意思的行星迈出了第一步。与新的真核细胞相比，旧的原核细胞──借用英国地质学家斯蒂芬·德鲁里的话来说──不过是“几囊化学物质”。真核细胞比它们比较简单的堂兄弟要大──最后要大1万售，能够多带1000倍的DNA。由于这些突破，生命渐渐变得复杂，结果创造了两种生物──排斥氧的（比如植物）和接受氧的（比如你和我）。

单细胞的真核细胞一度被称做原生动物（意思是“动物之前”），但那个名称越来越遭人鄙弃。今天，它们通常被叫做“原生生物”。与之前的细菌相比，原生生物在模式上和复杂程度上都是个奇迹，简单的变形虫只有一个细胞大，除了生存没有别的雄心壮志，但在它的DNA中包含着4亿条遗传信息──正如卡尔·萨根指出的，足以写出80本500页的书。

最后，真核细胞学会了一种更加独特的把戏。这花去了很长的时间──）10亿年左右，但它们一旦成为专家，那还是个挺不错的把戏。它们学会了结合在一起，形成复杂的多细胞生物。由于这项新的发明，像我们这样大而复杂的、可见的实体终于成为可能。地球这颗行星已经准备好进入下一个雄心勃勃的阶段。

但是，在为此感到过分激动之前，应该记住，我们将会看到，世界仍然是不生物的世界。