生命何以设计？(2)

darkblackangel

一曲蝴蝶悲歌
约热内卢大学医学生化学院的传染病学专家杰克·伍多尔（Jack Woodall）曾经用一个大蓝小灰蝶（Maculinea arion）的例子去拆穿ID的漏洞，很是得到道金斯的赞赏，放在www.dawkins.com网站上大力推荐。这种蝴蝶曾经生长于英国，1978年被宣告从地球上灭绝。关于其中原因，学术界进行过认真探讨，最后归结为一条，就是该物种所倚赖的极度专化的绝对性共生导致了它在残酷的生存竞争中被攻破。
伍多尔以相当调侃的语气讲述了这个悲剧。
没有什么能比一只小飞虫的设计更煞费了那位设计师的苦心：弱小、精巧、繁复。你看从一粒小小的卵开始，妈妈把它产在百里香的蓓蕾上，一或两个星期后若虫被孵化出来（具体的时间长短要视天气而定）。在七月末八月初的两个星期里，小毛毛虫就靠着进食百里香的蓓蕾长大，隔一些天蜕一次皮。然后就掉到地上，被一种红蚂蚁（Myrmica sabuleti）接回去当作“养子”。蚂蚁喜欢它们，是因为这种毛毛虫身上有一个分泌甜物质的“蜜腺”，通过抚摸就会慢慢渗出来，这当中的意味好似人类喂养奶牛。毛毛虫则依靠这种方式躲过天敌，还可以住在蚁巢中饱食蚂蚁幼虫，也不用出去辛苦觅食，过得消遥自在。十个月之后在那里化身为蛹，重新更换自己的身体，变得不是那么长长的而是有点方方的，还有一对翅膀，用来在一个浩淼的世界里，觅食、寻找配偶，开始下一轮的生命。无论如何，这种复杂的生命循环最终看起来确实是非常智慧的创造，一个环节紧扣下一个环节。
和大蓝小灰蝶共生的红蚂蚁是一种生活在湿热南方草原的蚂蚁。进入1970年代，化肥的使用促成了草的生长，慢慢就把地面遮得密密实实，使得地表温度过低，红蚂蚁无法适应，因此死亡，该片区域被另一蚂蚁种群所覆盖。而事情糟就糟在红蚂蚁和大蓝小灰蝶之间的关系是“专情不二”的，失去了共生伙伴，小灰蝶存活的日子也不长了，此外长得过高的草还会驱逐百里香，导致幼虫的食物被剥夺。
本来当地还有羊群和野兔，可以消耗草料不让长长，可不巧的是，一种多发粘液瘤病病毒把它们都给灭了。于是不到几年功夫，大蓝小灰蝶避无可避落得一个灭种的下场，等到后来环境恢复，却已经回不来了。
伍多尔称：从这里我们可以看到，这是一种依靠一个非常脆弱的生态为生的昆虫，很容易就崩溃了。人为因素的扰动、自然界的风吹草动都会让它陷入绝境。如果我是造物主，永远不会去设计这样一个愚蠢的系统。我至少会选一种种类繁多、生命力强的蚂蚁来充当抚养毛毛虫的“保姆”，也要让它可以食用百里香以外的植物。对我来说，这是智慧设计并不存在的最好证明。

捕鼠器还是领带夹？
在“设计论”和“选择说”两派旷日持久并将不知道继续到哪天为止的争论中，主要的辩论点集中于两个领域：一是分子生物学；一是化石证据。
作为ID代表人物之一，生物化学家迈克·比希（Michael Behe）绝对是让道金斯感到难以对付的家伙，和他相比，神学家和法律学家不值一哂，至少写不出像《达尔文的黑匣子》（Darwin’s Black Box）这种学术上洋洋洒洒、非要专业背景才能看得懂的“挑战书”。据比希本人说，有个叫“智囊”的电视教育节目有意请他和道金斯辩论，他满口答应下来，可是道金斯却拒绝一道出现在屏幕上，理由是咱家不熟悉生物化学，不愿讨论生化的问题。
比希也不厌其烦地反复运用一个器械方面的例子，但这次并非钟表，却是比钟表还要简单得多的捕鼠器。达尔文在《物种起源》中说过这样一句话：倘使能证明有任何复杂器官不是经过无数的、连续的、轻微的变异而被形成的，那么我的学说就要完全破产。这句话被反对者们牢牢抓在手里作为把柄，比希更是由此创生了一个概念：不可约化的复杂性（irreducibly complex）。
众所周知，一个能捉住老鼠的捕鼠器由以下几部分构成：底板，通常是木头制的；一个金属的重锤，用来砸老鼠；一个连接在重锤后面的发条；一个连接发条的挂钩，一个捕获片。为了达到目的，一开始就要把所有5样物件都安放到位，如果不是这样，而是一件件摆放上去，这套设备就会失灵。比希的结论出来了：既然看起来这样简单的功能都无法通过大量连续的跟进得来，而一定需要预先加入智能设计才行，如何想象更复杂的生物系统能从简单系统逐步“进化”而来？因为每一关键部分的缺失都有可能导致过程的失败，所以自然选择不能靠碰运气靠适应，只能在一个各种条件已经在其所在的系统中进行，细胞器官就是这样的系统。
比希的书名有其寓意，他解释说现代科学发展出了一个古怪术语黑匣子，指的是某一机器，有一定功能，但内部运作不明，在达尔文时代，人们无法认识细胞的复杂结构，犹如面对黑匣。而今对微观世界的认识使我们看到了诸如血液凝结的链锁反应、细胞浆中的运输系统、免疫反应、及人体和细菌的鞭毛等非常复杂的分子机器，都是由多种配件合成，缺一不可，并且必须同时组装到位方成为有功能的整体。
这回轮到生物学家肯尼斯·米勒（Kenneth Miller）挺身为进化论辩护了，他指出对方的错误在于只看到最终形态，认为最终形态是唯一的，但忘了尤其是在生命现象中，部件（如蛋白质）会经常性地被借用，改变，从而完成不同情形下的新功能。比如你可以拆除捕鼠器的两个部件，得到一个“完全好使的领带夹”，也是相当不错嘛。

跃进还是渐进？
达尔文生命里最大的困惑，或许有一条就是关于“寒武纪生命大爆发”的。大约6亿年前，在地质学上称做寒武纪的开始，绝大多数无脊椎动物门在几百万年的很短时间内出现了，包括门类众多的无脊椎动物化石(节肢动物、软体动物、腕足动物和环节动物等)，而在寒武纪之前更为古老的地层中长期以来却找不到过渡型化石。他在书中用“化石记录的不完整”来试图解释这一现象，也被“设计论”者大为抨击。而后世科学家则提出了“间断平衡”，这一理论认为，生物进化未必如达尔文及新达尔文主义者所认定那样是一个缓慢的连续渐变过程，而是长期的稳定(甚至不变)与短暂的剧变交替，从而在地质记录中留下许多空缺。大爆发的典型代表是中国云南的澄江动物群，由青年古生物学家侯先光1984年在云南澄江县帽天山首先发现。它是世界上目前所发现的最古老、保存最为完整的带壳后生动物化石群，距今约5.7亿年的化石群，和1910年在北美发现的距今约5.3亿年中寒武纪的“布尔吉斯动物群”以及1947年在澳大利亚南部发现的距今6.8亿～6亿年之间的“埃迪卡拉动物群”一起，成为古生物学家更详尽地探寻进化机制的重要证据。1965年，美国物理学家提出了寒武爆发是由于地球大气的氧水平这个物理因素造成的。早期地球大气中含有很少或根本就没有自由氧，氧是前寒武纪藻类植物光合作用的产物并逐渐积累形成的。后生动物需要大量的氧，一方面用于呼吸作用，另一方面氧还以臭氧的形式吸收了紫外线，使后生动物免于有害辐射的损伤。2002年，从事动物早期进化和古代生态系统研究的学者Guy
Narbonne报道说他们通过测定纽芬兰阿瓦隆半岛的沉积物，得出了5.8亿年前的环境含氧量，数据显示，冰川期过后大气含氧量突然有大幅度提升，其浓度至少增加至现代氧气浓度的15%。这一研究算是初步证实了“自由氧假说”。
设计者，做就做了谁怕谁事实上，不管理论家们吵得有多凶，也不管吵的背后有何政治、宗教目的，实干家们倒是一点不介意扮演一回现实中看得见摸得着的“设计者”。在实验室里模仿一个生命起源过程的念头很早就吸引了无数生物学家。该领域先驱、加州大学圣克鲁兹分校退休教授David W. Deamer在30多年前就提出过，一个“第一细胞”应该具备12个特征：1.有隔膜；2.隔膜可以得到能量；3.隔膜用以维持离子梯度；4.有压缩型的高分子；5.这些高分子各个分开；6这些高分子可通过聚合得到；7.可以进入一条加速增长的进化途径；8.能够储存信息；9.信息中藏有变异的能力；10.用以指导聚合物的酶增长反应。迄今为止，以上10条基本上已经可以在实验室环境实现。剩下来两步却成为难以逾越的天险：11.这种细胞必须有可以复制的基因和生化酶；12.它们必须可以被子代细胞分享。
科学家们认为目前的最大难点是“还没有找到整个催化系统”，全世界大约有十几家实验室正在从事这方面的探索。
洛克菲勒大学的艾尔博特·利比查伯（Albert Libchaber）造出了一个用于表达蛋白质的DNA质粒，把它们放到隔膜囊液中，用这种方法可以产生蛋白质，但是持续时间只有几个小时而已，随着原材料的耗尽，这个过程不能维持，必须不断补充供给。所以，他又和另一位文森特·诺爱洛克斯（Vincent Noireaux）一起设计了一个叫做alpha hemolysin.3的通道形成蛋白质（channel-forming protein），这个已经完成的蛋白质（接有绿色荧光追踪蛋白）被插入到人造隔膜中，并允许核苷和其他分子进入。组装细胞活了4天，算是一个小小的成功了。
大阪大学的野村（Tetsuya Yomo）做的是隔膜绑定系统，其中不仅有基因表达，而且还包括两个阶段的基因事件，试图模拟真实细胞的复杂性。他们用一个承载有细菌质粒和SP4
RNA聚合酶的脂质体产生了一个T7 RNA聚合酶，这对于基因突变有着重要意义。
到底需要多少基因才能完成最基本的功能？这也是“设计者”们非常感兴趣的问题，有专家认为一些细胞功能只需要80个基因就能完成，最初级的细胞甚至只需要15个。J. Craig Venter学院的研究者们在一种叫做Mycoplasma genitalium的细菌身上大做手脚，他们去除了那些次要的非必要物质，评估出了对生命来说必不可少的265~350个核心基因，汉密尔顿·史密斯（Hamilton O. Smith）和同僚们计划用这一“最低限度基因组”合成一个完整的人造染色体，并把它插入到活的细胞当中，在这里要用到从Deinococcus radiodurans细菌那里获得的再结合机制，它具有一种强大的功能，就是在被离子射线破坏之后仍然能够重新构建自己的所有基因。

dreamfly0313

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