得獎紀錄：2010年英國皇家學會科學圖書大獎名人推薦：各界學者強力推薦

呂光洋　台灣師範大學生命科學系名譽教授

周昌弘　中央研究院院士、中國醫藥大學講座教授

林仲平　東海大學生命科學系教授

林勇欣　交通大學生物資訊及系統生物研究所副教授

邵廣昭　中央研究院生物多樣性研究中心研究員兼生物多樣性資訊中心執行長

胡哲明　台灣大學生態學與演化生物學研究所副教授

孫以瀚　中央研究院分子生物研究所特聘研究員

徐堉峰　台灣師範大學生命科學系教授

彭鏡毅　中央研究院生物多樣性研究中心研究員兼生物多樣性研究博物館主任...

第五章 性

地球上最偉大的樂透獎

愛爾蘭劇作家蕭伯納一生有無數的趣聞軼事，其中一則故事是關於在某場晚宴上，一位漂亮的女演員前來調情。「我想我們應該生個小孩才對，」據說那個女演員如此向他建議，「因為如此一來這個幸運的小孩就會兼有你的頭腦跟我的外貌。」「啊，」蕭伯納有點狡獪的回答說，「但是如果不巧這小孩有我的外貌跟妳的頭腦，那怎麼辦？」

蕭伯納是對的。對於眾多已知的成功基因來說，性是最詭異的隨機產生者。或許也只有性的隨機力量可以創造出聰明的蕭伯納或是美艷的女演員，然而一旦進一步製造出兩者的優勝混合體之後，性又會馬上把它們拆解掉。有個無害但臭名遠播的組織：諾貝爾精子銀行，恰好可算落入這個圈套的代表。它曾邀請諾貝爾獎得主，美國生化學家瓦爾德貢獻他那些得獎精子，結果被婉拒。瓦爾德說，精子銀行所需要的並非他本人的精子，而是他父親那種人的精子：一個一貧如洗的裁縫師移民，從外表完全看不出有可能是孕育天才的搖籃。「我本人的精子對世界有什麼貢獻？」這位諾貝爾獎桂冠如此問道，「就兩個吉他演奏者而已。」天才，或者廣義的來說，聰明的特質，絕對是可以遺傳的，也就是說它們受到基因的影響大於環境的影響。但是性卻會讓這一切都變得像難以預料的大樂透一樣。

所有人都看得出來性這位魔術師（以繁殖的面貌出現在我們面前），有這種製造變化的超能力，每一次都可以從大禮帽裡拉出不同物品。然而當遺傳統計學家細細檢視這個現象之後，從變異的角度來看，卻難以理解這種變異真的會是件好事。為什麼要打破優勝的組合？大自然為什麼不直接就複製它？複製一個莫札特或是蕭伯納或許會因太過企圖扮演上帝而讓世人震驚，因為這嚴重挑戰了人類過度膨脹的自尊，不過這其實也不是遺傳學家想做的。科學家的想法其實頗為世俗，那就是由性所製造出毫無節制的變異，其實很有可能直接導致悲劇、疾病或死亡，而完完全全的複製品卻不會。複製的話，因為會保有經天擇淬鍊後的成功基因組合，往往才是最佳賭注。

舉個簡單明瞭的例子，想想看鐮狀血球貧血症好了，這是一種嚴重的遺傳性疾病，病人的紅血球會扭曲成僵硬的鐮刀狀，所以無法擠壓通過細小的微血管。造成這種疾病的原因，是因為病人同時遺傳到兩個「壞的」基因。或許你會問，為什麼天擇不把這個壞基因篩選掉呢？因為事實上，如果只遺傳到一個「壞的」基因是有好處的。如果我們從父母那裡各得到一個「壞的」基因跟一個「好的」基因，我們不但不會得到鐮狀血球貧血症，也比較不容易得到瘧疾（瘧疾是另外一種跟紅血球有關的疾病）。一個「壞的」基因會改變紅血球表面細胞膜的結構，讓引起瘧疾的寄生蟲難以進入感染，但是卻不會讓細胞扭曲成有害的鐮刀狀。唯有複製（也就是說，透過無性生殖來繁殖）才可以將這種有益的混合基因型每一次都順利傳給下一代，而性，卻會無動於衷地把基因傳來傳去。假設有一對父母，兩人都帶有這種有益的混合基因型，那麼他們的孩子們有一半可以遺傳到混合基因型，而有四分之一會遺傳到兩個「壞的」基因，這會讓他們得到鐮狀血球性貧血。剩下的四分之一會遺傳到兩個「好的」基因，因為瘧疾是由蚊子傳播，而如果他們住在有蚊子的地方（也就是地球上大部分的地方），那就會讓他們成為容易得到瘧疾的高危險群。換句話說，過大的變異會讓整個族群至少一半以上暴露在嚴重疾病的威脅下。所以，性，是有可能直接摧毀生命的。

這還僅僅只是一小部分性的害處而已。事實上，性造成的損害清單可以一直列下去，若看到它的長度，我想任何正常人都不會覺得這是好事。戴蒙曾經寫過一本書名為《性趣何來？》，卻很奇怪地略過這個問題不答。他一定覺得答案其實十分明顯，如果性不好玩的話，那應該沒有任何正常人會躍躍欲試，這樣的話我們又會變成什麼樣子？

讓我們就假設蕭伯納當時把警惕當成耳邊風，大膽的試試自己的手氣，在小孩的頭腦跟外表上賭一把。我們也可以合理假設（這假設雖不公平但可清楚解釋）那位傳說中的女演員，真的過著維多利亞全盛時期，她這種職業的人傳聞中的生活。她或許有性病，比如說梅毒。這兩人相遇時抗生素還沒出現，梅毒仍然在貧窮的士兵、音樂家與藝術家之間肆虐，這些人經常在夜晚造訪那些同等貧窮的可憐煙花女子。在那個年代，因梅毒感染而發瘋致死的人如尼采、舒曼跟舒伯特是如此讓人印象深刻，宛若對輕微踰矩性行為之嚴重懲罰。而在那個時候，所有的治療方法像是使用砷或是汞所帶來的痛苦，可不比疾病本身小到哪兒去，彼時有句諺語說，一晚耽溺在女神維納斯臂彎裡，終生被囚禁於水銀之星上。

當然，梅毒只是所有惱人的性病其中之一，其他更致命的性病如愛滋病，今日在全球各地的盛行率更是不斷飆高。愛滋病在非洲撒哈拉以南地區的竄升程度，讓人既震驚又憤慨。當我在寫本書之時，感染愛滋病的非洲居民已高達兩千四百萬左右，它在青年人族群中的盛行率約是百分之六，在感染最嚴重的國家盛行率甚至會超過百分之十，並且讓全國的平均壽命短少超過十年。當然這種危機是由許多因素共同造成，比如不足的醫療資源、貧窮以及同時感染其他疾病如結核病等共病現象，然而最大的問題還是在於不安全的性行為。但不管致病原因為何，這問題嚴重的程度剛好讓我們對於性所造成的蠢事有個概念。

現在再回到蕭伯納的故事，與女演員發生危險的性行為，可能會生下集父母缺點於一身的小孩，同時讓蕭伯納自己得病甚至發瘋。不過他也會得到一些好處，而不像大多數我輩之流的芸芸眾生。當女演員追求他的時候，蕭伯納已經是一位有錢的名人，這代表他特別容易產生緋聞，說白一點，更容易產生小孩。至少，接受性行為，他的基因有機會在時間長河中流傳下去，而不必像其他大多數人一樣，因為遍尋不到終生伴侶（甚或只是一夜春宵）而煩悶苦惱著。

我並不擬在這裡討論已經吵得過於火熱關於性的政治議題。不過很明顯的是要找到伴侶需要成本，因此把自己的基因傳下去也要成本。我所指的不是經濟上的成本，雖然這種成本對於那些剛起步要付初次約會帳單的人，或是對那些跌跌撞撞要安排離婚費用的人來說，再現實不過了。我所指的成本，是那些花在滿滿的徵友啟示與如雨後春筍般冒出的交友網站上，無數的時間與情感。但是其實真正巨大的成本，也就是生物上面的成本，今日人類社會恐怕難以理解，因為它們已被掩蓋在各種文化與禮節之下。如果你對這點有所懷疑的話，只要想想看孔雀的尾羽就好。那些華麗的羽毛，象徵著雄性的生殖力與適應力，其實對於生存來說危害甚大，一如其他眾多鳥類求偶時所露出的多彩羽毛。或許所有例子裡面最極端的要算是蜂鳥了。蜂鳥看起來很出鋒頭，但是地球上三千四百多種蜂鳥都要面臨配對的成本，並不是與另一隻蜂鳥配對（這毫無疑問的也很難），而是幫開花植物配對。

植物因為根著於一個定點，本來應該是最不可能行性生活的生物才對，然而地球上絕大多數的植物卻都是實實在在的有性生殖生物，只有蒲公英與少數種類植物才對性不屑一顧。大部分的植物都發展出自己的策略，其中最戲劇化的，莫過於各種精巧的開花植物，它們從約八千萬年前開始布滿世界各地，把原本單調無趣的綠色森林如魔術般地染成今日我們熟知的自然景觀。不過開花植物其實很早就演化出來了，約在侏羅紀晚期，也就是距今約一億六千萬年前。但是它們卻要等很久之後才占領全球，並且開始跟後來才出現的昆蟲傳粉者，像是蜜蜂等緊密地結合在一起。花朵對於植物來說是純粹就只是成本。它們必須要用各種誇張的顏色跟形狀，以及甜滋滋的花蜜去吸引傳粉者（花蜜有四分之一的重量都是糖），讓牠們願意光顧，同時藉由牠們把花粉適切的分布出去：這範圍不能太近（否則近親繁殖就失去性的意義）也不能太遠（否則就沒有傳粉者能幫它們尋找伴侶繁殖）。既然這取決於傳粉者的選擇，花朵跟傳粉者的演化命運因此連在一起，端看彼此要付出的成本跟獲得的利益而定。不過恐怕沒有其他傳粉者需要為植物靜態的性生活付出像蜂鳥這樣極端的成本了。

蜂鳥的體型一定要小，因為再大的鳥類就無法維持懸停在空中的飛行，藉此深入細長的花朵中，為了如此飛行，蜂鳥的翅膀每秒要拍擊五十次。微小的體型加上為了懸停飛行所需的龐大代謝速率，代表蜂鳥必須發了瘋似的進食。牠每天需要造訪數百株花朵，攝取超過自己體重一半以上的花蜜。如果強迫蜂鳥長時間停止進食（約數個小時），牠就會陷入如同冬眠般的昏迷狀態。心跳與呼吸速率會降至比平常睡眠時還慢，而體內的中心溫度卻會無止盡地下滑。牠們受到花朵的魔法藥水所誘惑，過著一種如奴隸般地生活，必須無休無止地在花朵間移動散布花粉，否則就會陷入昏迷狀態，而很有可能死亡。

如果你覺得這還不夠糟，那性這檔事裡還有一個更難理解的謎。找到一個伴侶所花的成本，根本無法與維持一個伴侶所需的成本相比。那可是差勁透了的雙倍成本。有些憤怒的女性主義者會抱怨說這世上根本不該有男人，其實非常有道理。老實說，男人的的確確是一種巨大的成本，而一個能想出辦法讓處女生子的女人則會是了不起的聖母。雖然有些男人試圖舉例證明男性存在的意義，比如像是分攤養育責任或是提供資源等等，但是也有一樣多的例子可以證明從低等生物到人類社會中，男性往往是打完炮就走人。儘管如此，懷孕的女性還是很公平的生下兒子跟女兒。她所有的努力將有一半要浪費在把忘恩負義的男性帶到這個世界，然後他們只會讓問題變得更糟。在任何一個物種中的任何一隻雌性動物，假如可以不受限於需要雙親，可以永遠不需要雄性而自行解決繁殖問題的話，她將可以提高一倍的生育成功率。一個靠複製雌性來繁殖的族群，每一代都可以將族群數目增為兩倍，然後在幾代之內就可以完全消滅依賴有性生殖的親戚。從純粹計算的觀點來看，一隻自我複製的雌性個體，可以在五十代之後就超過一百萬個透過有性生殖繁殖的個體。

如果從細胞的角度來看這件事，那透過複製，或者說透過處女生子繁殖，是細胞一分為二。而有性生殖則恰恰反其道而行。它需要一個細胞（精子）與另一個細胞（卵子）結合形成一個細胞（受精卵）。兩個細胞合而為一，對複製來說這是退步。反應在雙倍成本上的就是細胞裡面的基因數。每一顆生殖細胞，不論精或卵，都只會傳百分之五十親代的基因給下一代。只有當細胞結合的時候基因數目才會恢復。從這個角度來看，任何一個個體，如果有辦法可以透過複製，把自己的基因百分之百傳給下一代，那就可以算是內建了雙倍優點。因為這樣一來每一株細胞傳給下一代的基因數，都會是有性生殖細胞的兩倍，這株細胞的基因應該可以很順利地傳遍全族群，最終取代有性生殖者的基因。

有性生殖還有更糟的事。只傳一半基因給下一代，等於開了一扇大門給各式各樣可能來搗蛋的自私基因。從理論上來講，性行為讓所有的基因都有百分之五十的機率被傳給下一代，但是從現實的角度來講，這只會讓某些基因更有機會作弊：為了自己的利益而傳給超過百分之五十的下一代。這可不只是理論上會發生，而是確確實實正在發生。有許多例子顯示了衝突存在基因之間，存在於破壞規則的寄生性基因，與其他大多數遵循規則而聯合起來對抗它們的基因之間。有些基因會殺死不含它們的精子，甚至殺死不繼承它們的子代；有些基因會讓雄性不孕，也有基因會讓來自其他親代的對手基因失去活性；還有跳躍基因會不斷在整個基因體中自我複製（這種基因會在染色體中跳來跳去，跑到不同的位置，導致基因變異或染色體中基因數量的變化）。許多生物包含我們人類的基因體裡面，都塞滿了跳躍基因的殘骸，我們在第四章看過，它們以前曾在整個基因體中到處自我複製。人類的基因體現在是死去跳躍基因的墳墓，至少有一半的基因體都是退化後的跳躍基因殘骸。其他的基因體還有更糟的，好比說麥子的基因體裡有百分之九十八都是死掉的跳躍基因，這可真是令人難以置信呀。相反的，大部分依靠自我複製來繁殖的物種，它們的基因體都十分苗條，顯然不容易受到跳躍基因或類似東西的侵擾。

總結來說，用有性生殖作為繁殖方式看起來幾乎沒有贏面。一些有想像力的生物學家或許會認為有性生殖中某些獨特的現象可以證明它們是有利的，但我們其他大部分人在親眼目睹性的各種古怪現象後，卻不得不用一種面對奇特異國風俗的好奇心來看待它。跟處女生子相比，它要妳付出兩倍的成本；它助長自私的寄生基因擴展到甚至癱瘓整個基因體的程度；它在你身上加上尋找伴侶的重擔；它會傳染最可怕的性病；它還會持續不斷地摧毀所有最成功的基因組合。

然而儘管如此，性卻惡作劇似的分布在幾乎所有複雜的生物之間。幾乎所有的真核生物（就是那些由有核的細胞所組成的生物，請見第四章），至少在生命中某些階段裡，都會沉迷於性行為。而絕大多數的動物跟植物更是非性不可，也就是說像我們一樣，一定要靠性來繁殖。這絕不能只用怪癖來看待。誠然無性生殖的物種（也就是僅靠複製的物種）十分稀少，但是其中有一些倒是相當常見，像蒲公英。不過最讓人驚訝的是，這些複製株都屬於比較新的物種，一般說來它們只出現了數千年而非數百萬年。它們從生命樹上的末梢發展出來，接著毀滅。其中許多物種會重新開始複製，但卻絕少發展成為成熟的物種：它們常常就這樣無緣無故地消逝。只有很少數已知的物種是數千萬年前就演化出來，然後漸漸發展成一支龐大的親戚家族。這些罕見的物種像是蛭形輪蟲，可算是生物學家眼中的知名人物，堅貞而特立於這個沉溺於性的濁世中，一路走來宛如一群穿越紅燈區的和尚。

這樣看來，如果性真的是件非幹不可的蠢事，是一種荒謬的存在，那麼無性的生活結果似乎更糟，因為在大多數的例子裡它只會招致滅亡，更像是荒謬的不存在。因此，性一定有一個極大的好處，好到讓我們不顧危險義無反顧地去做它。然而這個好處卻是出乎意料地難以評量，以至於性的演化成為二十世紀演化論問題中的皇后。看起來似乎是，沒有性的話，大型而複雜的生命幾乎不可能產生：我們很可能會在數代之後就開始衰變，一如Y染色體般毀滅性的退化。無論如何，性是區隔寂靜行星與自我變革行星之關鍵，它聚集了一群倔強而會自我複製的玩意兒（這讓我想起《老水手之歌》裡面說到成千上萬條滑膩的蠕蟲），同時也開展了充滿歡樂與光輝的世界。沒有性的世界將沒有男人、女人、蟲、魚、鳥獸發出愉悅的旋律，沒有艷麗顏色的花朵，沒有競技場般的競爭，沒有詩歌，沒有愛也沒有喜悅。這將會是一個無趣的世界。性絕對是生命中最偉大的發明之一，但它為什麼會在地球上演化出來，又是如何演化的呢？

第五章 性

地球上最偉大的樂透獎

愛爾蘭劇作家蕭伯納一生有無數的趣聞軼事，其中一則故事是關於在某場晚宴上，一位漂亮的女演員前來調情。「我想我們應該生個小孩才對，」據說那個女演員如此向他建議，「因為如此一來這個幸運的小孩就會兼有你的頭腦跟我的外貌。」「啊，」蕭伯納有點狡獪的回答說，「但是如果不巧這小孩有我的外貌跟妳的頭腦，那怎麼辦？」

蕭伯納是對的。對於眾多已知的成功基因來說，性是最詭異的隨機產生者。或許也只有性的隨機力量可以創造出聰明的蕭伯納或是美艷的女演員，然而一旦進一步製造出兩者的優勝混合體之...

窺探新視窗，驚豔新十大

程延年

前科博館館長的孫兒酷愛恐龍，每年返台，吵著要到科博館看恐龍。我總是拿出貓頭鷹出版的中文譯本《恐龍與史前動物百科全書》，伴隨著恐龍化石、模型，和小小年紀的他一起沉醉。這個孩子回到加州和他爸爸說，他們科學家把問題都答完了，把謎都解開了，我以後長大了怎麼辦？好急，好急，急著長大！一代大師牛頓臨死前直言：「我僅是個孩子，在海邊玩耍、解悶，尋找卵石與貝殼。而汪洋大海了不起的真相，在我面前與內心中，依然有著諸多未解之謎，讓我深深著迷、嬉戲，永不疲倦！」

「著迷、嬉戲，永不疲倦」，這正是追求宇宙間奧祕的真精神。我在科博館出版的專書《水中蛟龍：史前水棲爬行動物》，獲得第二屆國家出版獎優等大獎的感言中，詮釋：

閱讀，使一個民族壯闊、優雅，而有品味。閱讀的前提，在於這個社群中，有寫好書、出版好書、傳頌好書的「文化產業鏈」，運轉不息。「人」終究是關鍵！看著歐陸，「科普」書刊的瀰漫、渲染。大師們跳出象牙塔，為九歲到九十九歲的孩子們，寫精采的好書。典範，吾心嚮往之。

貓頭鷹書房，中譯英國倫敦大學大師尼克．連恩的科普大書《生命的躍升》，正是推動這個文化產業鏈生生不息的一雙巨手！

當代古生物學家與演化生物學家的研究，從「未知生，焉知死」的物種源始，到「既知生，探究死」，著迷於地質史中，生物大滅絕的真相與意涵，有所謂「五大」（Big Five）滅絕事件的暱稱。從「五大」到「新十大」，跨越地球科學與生命科學的兩個界域，嬉戲於生命大浩劫與大創新的光譜兩極，有趣極了！

連恩教授是一位生物化學家，專精於分子世界的細節。他的三本書，前呼後應，一以貫之，是三位一體。二○○二年出版了《氧氣：創造世界的分子》；二○○五年出版《力量、性、自殺》，獲得《經濟學人》年度好書提名與《時代》學人獎，並入圍英國皇家學會科學圖書大獎決選名單。而這第三本寫給普羅大眾的專書（原文二○○九年出版），更是登峰造極——《生命的躍升》一出版即獲二○一○年英國皇家學會科學圖書大獎、《時代》與《獨立報》年度書獎，至今已譯成西班牙等二十國文字。他以老練的文采，讚頌生命演化創新的「發明才能」（inventiveness），以及我們人類自身的卓越潛能，去解讀幽冥之過往，並且試圖重新建構地球上生命的悠悠歷程。

這本書，不容易念！至少對於欠缺生命科學背景訓練的讀者，要花一陣「勉力為之」的苦功。但是，一旦走進那有趣的分子世界，又很難脫身。本書的每一個章節，從誕生到死亡，從第一顆細菌的亙古幽冥到不朽的終極代價，都關係到我們存活在當下的步步維艱；抽絲剝繭，進入到「微觀世界」的神奇與奧妙。這些，都是最近半個世紀甚或近十年來，科學的重大發現與重大突破，徹底重新建構了我們對諸多議題的嶄新視野。像是「生命起源」的深海煉獄假說，挑戰著達爾文著名的「那一汪溫暖的小池塘」之隱喻。人類心智根源的「意識」，如何在分子層級上探究其起源與演化。「死亡」，這永恆價值的起點，與有形實體的終結，如何跳躍在「老年基因」「老化疾病群」，與「永生」的科學、哲學、人道與倫理的天空中翱翔！

經由第一手科學家原創性的發現，連恩提起生花妙筆，平鋪直敘的描繪，字裡行間有畫面，具影像。他將艱深難解、象牙塔中的「甲骨文字」，轉譯成為白話文字的詩篇——這就是我們一直欣羨歐陸「科普寫作」市場的成熟與不凡。他們沒有象牙塔中鐘樓怪人的自命不凡，也不像當下「秀場」中半吊子的「科學人」，裝模作樣，言不及義。

在書案上，堆放近十年來出版的七本專書，都是在探究生命演化的各種關鍵歷程。一流的科學家與大師，坐擁不同的視窗，探視三十八億年來，從巨觀化石到微觀分子的神奇世界。像是諾貝爾獎得主杜維（Christian de Duve）一九九五年出版的專書《生命盎然的塵埃：生命乃宇宙之必然》，從視窗中擷取了化學年代、訊息年代、原細胞年代、單細胞年代、多細胞年代、心智年代與未知的年代七大議題。而歐陸演化生物學首席史密斯（John Maynard Smith）與薩思麥利（Eörs Szathmáry）一九九五年出版的專書《演化中關鍵過渡事件》，則在視窗中透視各式起源的議題：生命、遺傳密碼、細胞、性、多細胞動物、社群及語言的六大溯源與尋根。大師們從各自的萬花筒中，探視芸芸眾生的繽紛多采！

去年的秋季，漫步在英格蘭西部，達爾文的故居小鎮舒茲伯利。小鎮中主要的購物中心入口，高懸「Darwin 200」的巨大吊布。再往前步行在高街的書房，出版商期望搭上全球達爾文風潮的列車，櫥窗中整排裝飾的就是《生命的躍升》這本新書的首版精裝本，成為了路人注目的耀眼標幟！

貓頭鷹書房，繼二○一○年精選《第一隻眼的誕生：透視寒武紀大爆發的祕密》，今年又選譯了這本好書。譯者旅居法國，既專業又是行內人，譯筆高明。我幸運地得以先睹為快，也開啟了我一扇嶄新的視窗。我滿心歡喜，毫不吝惜地推薦這本好書給愛好讀書的朋友們！

程延年　國立自然科學博物館古生物學資深研究員，國立成功大學地球科學研究所合聘教授，專長為化石與演化生物學。論文發表於《自然》《科學》《古脊椎動物學報》等學術刊物。致力於科普教育，最新科普專書《水中蛟龍》獲二○一○年國家出版獎優等獎。

■深度導讀

生命演化過程中的「偶然」與「必然」

呂光洋

在所有已知的生物中，「人」是最令人費解的動物了！還有哪些動物會用千奇百怪的方式將自已的身體剖開來，看看裡面有什麼器官，看看器官是如何配置的？更有甚者，是以近乎凌虐的方式，將身體以不同的電極、不同的電流強度通電，測試會產生什麼反應。科技愈發達，這種近似自虐的實驗方式更是日新月異。其他的生物，包括植物在內，整天在體內或體外的忙碌活動，都只為了攝取能量及繁衍後代。我們人類在飽食及履行傳宗接代的任務之外，竟然還有時間去問自已「從何而來？將往何處？為何會長成這幅模樣？」這些都是跟「演化」息息相關的問題，也是本書作者企圖替讀者解答的謎團！

這雖然是一本科普書，但讀者可以發覺作者是以懸疑推理小說的方式在撰寫。從第一章講「生命的起源之自然發生」，第二章談「遺傅密碼的形成、自我複製到自私的基因」，一直到第九章討論「心智的起源」及第十章的「老化及死亡」。作者在每一章的開頭，都會提出一個演化科學的基本問題，然後試著以合乎邏輯的推理方式提供解答，但總在答案感覺呼之欲出之際，作者卻馬上指出這個答案的漏洞，然後再藉由另一個已經發表過的科學報告，提出更合理的解釋。如此一再地求證、推理，透過科學的證據，來追尋更進一階的答案。其所尋求及提供的證據，都有當代學理與實驗的辯證支持，證據擺在眼前，令讀者不得不接受他的說法。在這樣的過程中，作者也明確指出「演化」已可用科學方法來證明，對學生來說，光是閱讀的過程就是很好的科學訓練。

關鍵中的關鍵—天擇

前面提到作者隨手援引新的科學報告帶領讀者探求更高階、更合理的答案。讀者在閱讀時也可以發現，這些證據不僅僅局限於生命科學的領域，還包括化學、熱力學、量子物理學、經濟學、心理學，甚至是宗教。例如在第一、二章，討論在早期地球環境中，那些無機的化學元素如何藉著純化學的作用，自深海熱泉、冷泉對流的煙囪區形成建構生命所需的有機化學物質。這裡所涉及的領域，只有化學及物理學。不過，生物演化怎會牽扯到這兩個領域呢？這就要從基本的化學理論講起了。讀者知道任何化學作用都需要「能量」來支持，生命的「生化作用」及「代謝作用」自然也同樣需要能量。達爾文的演化理論，重點是在「天擇」。何謂天擇？簡單的說亦即各種環境因子都在扮演篩選或選汰的角色。那究竟在篩選什麼？以化學作用為例，如果不同的作用都能得到同樣的產物，就要將那些相對「節能」的生化作用或代謝過程保留下來，而選汰會消耗太多能量的作用過程。因此，在第一個生命誕生以前，涉及同樣產物的各種純化學作用，就已經受到天擇的選汰，相對粍能較多的化學作用必然不會被保留下來。書中提到熱泉冷泉區就因為在早期地球環境中，相較之下較易提供能量去進行有機分子的合成，因此也比較容易成為生命孕育的場所。

作者另外也提到，在鹼性溫泉噴發口的空腔壁富含硫化鐵礦物。空腔可累積保存濃縮的有機分子，而硫化鐵則可提供具有強力催化能力的亞鐵離子。這不僅能大大降低化學作用的能量需求，且能加速化學作用的進行。天擇再次在此篩選出這些有催化作用的地區，來作為孕育第一個生命的場所。古細菌在此形成也就不奇怪了。至此，生命的演化很神奇卻又很合理地進入到有催化劑化學作用的階段。

談到化學，有不少金屬離子是具有催化作用的。有機分子自然形成之後，有不少機會可和這些金屬離子結合，組成有機化學分子。當這個有機化學分子帶有一個含鐵、鎳跟硫原子的核心，更會具備強力的催化作用。在各種不同的蛋白質演化出來後，部分蛋白質和上面提到的那些具有催化作用的化學分子，便合成了酶（酵素）。因為「酶」的催化速度快，天擇當然會將這些既節能，反應又快速的生化作用留下來。如此一來，生命中的生化作用進入到酵素系統的階段。（學過生化的學生必定看過細胞內到處充滿酵素作用的生化反應。）可見只要有必要的有機生物分子及機遇存在，天擇會在不知不覺中，隨時發揮作用。

再更仔細檢視這些生化反應，有不少是「循環反應」。所有上過高中生物學的學生一定忘不了「克氏循環」及「光合作用反應循環」。但有多少人會去追問，為何生物體內形成的生化反應，有那麼多屬於「循環反應」？這當然也是天擇的產物：這些作用不僅節能、快速，而且細胞也不必再依賴外界提供反應所需的材料。循環作用就是最佳的分解及合成的反應，也是最佳的代謝作用方式。

當形成早期生命必備的有機物質及遺傳分子都出現在所謂「生命高湯」中以後，會出現兩種可能的情形。一種可能是那些有機分子會隨意分散在高湯中，另一種可能，則是分子會遵循化學及物理定律而聚集成大分子，分子也會聚在一起，形成與外界隔離的小環境（可能是圓球形）。在天擇的篩選下，比較可能會出現哪一個情況呢？唯一的答案只有可能是後者。因為，一個與外界隔離的環境比非隔離的環境要穩定得多，相對的也更有利於各種生命反應的進行。同樣的，那些遺傳的分子如果隨意分散在細胞質內，在細胞分裂時，遺傳分子能忠實無誤地平均分配到子細胞的機率便很低很低；遺傳分子若包裹成染色體，複製後再平均分配到子細胞的機率，就可能達到百分之百。葉綠體、粒線體、高基氏體等胞器，也是在這種背景下由天擇所選汰下來的產物。

在細胞形成後，細胞仍然需要外界提供物質及能量。要無憂無慮地生存下去，最好是細胞內部便能儲存大量的物質及能量，以減少對周圍環境的依賴。此種需求下，天擇會選擇單細胞或多細胞的答案就很明顯了！多細胞生物體的內在環境要比單細胞穩定，故多細胞的生物就逐漸演化形成了。作者在第八章詳細地討論到變溫及恆溫的利弊，還有它的演化過程，這也同樣遵循著上述天擇的作用及演化的脈絡。

依照上面的討論，生物演化似乎有種趨勢—天擇使得生物透過演化，愈來愈獨立於環境之外，最後能不看老天的臉色更好。那未來的生物能否完全脫離周圍生存的環境呢？未來，即使我們對心智意識的成因與運作方式的研究都已經非常透徹，也完全找出了控制死亡、令人長壽的基因，屆時「孫悟空」能否就有機會逃離如來佛的手掌心？讀者可去深思。

靜下心來，想想「偶然」與「必然」

三十多年前，就有一本標題是《偶然與必然》的書。這本書的內容也是在討論生命的演化。《生命的躍升》這本書，幾乎每個章節也都有「偶然」與「必然」的字眼出現。「偶然」涉及到機率的問題，表示事情有發生的可能。在三十五或四十五億年前，生命所需的各種分子如本書所言都已俱備。在「偶然」出現的機遇下，讓天擇（環境中物理及化學因子）可以發揮作用。在眾多可篩選的化學分子及反應過程，那「相對」有利（節能又快速）的一方「必然」被篩選下來。因此在生命漫長的演化過程，「偶然」與「必然」必定涉及在其中。

另外，演化是否成功，其實也是一種相對的比較。經天擇作用後，誰產下的後代有較高的存活率，誰就算成功。所以在演化上，有五十一個子代的父母就比僅有四十九個子代的雙親成功。作者在談到眼睛的演化時，就引用《盲眼鍾錶匠》一書中的例子：「演化出一半的眼睛就比沒有眼睛的個體在存活上要強得多」。所以在共祖的現存生物中，只要多一個感光點、多一個透光的結晶蛋白，細胞或個體在覓食或避敵上就更有利。故成功與否完全是相對，沒有絕對的！畢竟要追求不變的終極完美，不就也得要有永恆穩定的環境？

本書作者嘗試為我們回答十個和生物演化有關的問題，他的辯證回答完全合乎邏輯，但每一章仍舊沒有提供終極的答案。因此，在生命科學的世界中，還有很多問題可發問及思考，以及許多有趣的答案有待挖掘。那什麼問題值得繼續發問呢？

著名的族群遺傳及演化學者，杜布贊斯基以果蠅做實驗，解決了很多生物演化上的問題。所有生物演化教科書，都必定印著他說過的一句很值得深思的話：「如果不從演化的角度去看，生物學就沒有意義了。」他指出學生在提出有關生命科學的問題時，必定得從演化的角度去思考，否則便無法窺探到生命世界的奧祕及意義。不過，因為生物的演化和環境有密不可分的關係，因此後來又有學者在那句話的後面再加上一段：「如果不從生態學的角度去看，演化就沒有意義了。」相信這兩句話，也有助於讀者跟我們一起，思考一些有意義也有深度的生命科學問題。

呂光洋　台灣師範大學生命科學系名譽教授

窺探新視窗，驚豔新十大

程延年

前科博館館長的孫兒酷愛恐龍，每年返台，吵著要到科博館看恐龍。我總是拿出貓頭鷹出版的中文譯本《恐龍與史前動物百科全書》，伴隨著恐龍化石、模型，和小小年紀的他一起沉醉。這個孩子回到加州和他爸爸說，他們科學家把問題都答完了，把謎都解開了，我以後長大了怎麼辦？好急，好急，急著長大！一代大師牛頓臨死前直言：「我僅是個孩子，在海邊玩耍、解悶，尋找卵石與貝殼。而汪洋大海了不起的真相，在我面前與內心中，依然有著諸多未解之謎，讓我深深著迷、嬉戲，永不疲倦！」

「著迷、嬉戲，永不疲倦...

推薦序　窺探新視窗，驚艷新十大　程延年
深度導讀　生命演化過程中的「偶然」與「必然」　呂光洋

引言
第一章　生命的起源——來自旋轉的地球之外
第二章　DNA——生命密碼
第三章　光合作用——太陽的召喚
第四章　複雜的細胞——命運的邂逅
第五章　性——地球上最偉大的樂透獎
第六章　運動——力量與榮耀
第七章　視覺——來自盲目之地
第八章　熱血沸騰——衝破能量的藩籬
第九章　意識——人類心智的根源
第十章　死亡——不朽的代價
後記

致謝
中英對照表

推薦序　窺探新視窗，驚艷新十大　程延年
深度導讀　生命演化過程中的「偶然」與「必然」　呂光洋

引言
第一章　生命的起源——來自旋轉的地球之外
第二章　DNA——生命密碼
第三章　光合作用——太陽的召喚
第四章　複雜的細胞——命運的邂逅
第五章　性——地球上最偉大的樂透獎
第六章　運動——力量與榮耀
第七章　視覺——來自盲目之地
第八章　熱血沸騰——衝破能量的藩籬
第九章　意識——人類心智的根源
第十章　死亡——不朽的代價
後記

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