生命的跃升-读书笔记
作者尼克·莱恩，英国著名生物化学家，伦敦大学学院遗传、演化与环境系教授，专门研究生物进化。
这本内容丰富的作品试图解读进化论的十个伟大“发明”，从生命的原初，经过它的创造期，到它的终结。在整个过程中，会出现很多非同一般的神来之笔，如DNA、光合作用、视力和意识。NickLane以清晰而智慧的笔调，探究了进化过程中十个伟大的“发明”。
这本书围绕着生物学、地质学、化学和物理学领域所取得的新研究进展来组织叙述，重现了地球上生命的历史，而且带着精彩而出乎意料的细节，这些细节必定会吸引非专业读者、学生、科研人员等不同的读者群体。我从这十大发明中提取出7个着重解释一下。
生命的起源
地球上的第一个生命，至今还在我们体内传承。诺奖得主杜维认为，从化学反应的本质来说，生命更应该在1万年内诞生，而不是100亿年。虽然时间不确定，不过从化学角度来看，随着38亿年前的地球自转，生命不可避免地出现了。
作者说，生命来自一锅汤。这如何说起呢？最早的生命诞生在距今38亿年前，那个时候的地球完全被海水覆盖，称这个星球为“地球”其实根本名不副实，“海球”还差不多。
1953年，米勒在一个大烧瓶里装满水和混合气体，他选择了氨气、甲烷和氢气，用来模拟地球大气的原始组成。这是因为当时的人们认为这些气体是木星的大气组成成分，所以米勒认为年轻的地球很可能也充斥着同样的大气。接着米勒在这瓶混合物中用电火花来模拟闪电，然后静置几天、几个礼拜或数月后，把样品拿出来分析，看看他到底煮出了些什么。实验结果出乎意料，远远超过他的想象。
米勒所煮的是一锅原始汤，一锅近乎谜般的有机分子，其中还包括一些蛋白质的基本组分，也就是氨基酸，生命诞生了！这或许就是当时最能代表生命的分子了，因为那时DNA还默默无名。更惊人的是，米勒煮出的氨基酸正好就是生命使用的那几种，而不是大量可能生成的组合中随机抽取的。
换句话说，米勒仅仅电击了很简单的混合气体，构筑生命所需的最基本成分就这么凝结而出，好像它们早就等待已久随时准备登场。霎时，生命的起源看起来变得非常简单。米勒的实验轰动了整个世界，他将自己的实验比作一锅原始汤，这锅汤恰恰解释了生命是怎么诞生的。
米勒的“原始汤”理论不久之后便被推翻，因为研究发现38亿年前的大气组成与米勒设想的根本就不一样，缺少了关键的配料，“原始汤”没法炖出我们想要的味道。既然天上的气体不行，科学家们就潜入深海，他们注意到海底岩浆形成的热泉口，这些热泉口的最高温度可达400℃，喷出许多致命的含硫矿物。正是在热泉口附近，科学家发现了微小的空腔结构，而氢气和二氧化碳就在这些空腔里“鬼混”，形成了有机分子，这些有机分子恰恰就是生命的原材料。就在38亿年前黑暗海底的某个热泉口处，生命已经蠢蠢欲动啦。
DNA
双螺旋结构代表了一个时代的科学，更神奇的是所有生命都使用相同的DNA编码，似乎表明在地球上，生命只诞生了一次。很多微生物每次增殖时如要把自己的DNA传给下一代，那它只须解开自己的双螺旋链，做出两条一模一样的双螺旋链即可。
生命在海底热泉口诞生只是迈出了第一步，下一步便是如何将生命延续下去。生命自诞生之时就有了好办法，热泉口高浓度的核苷酸与核糖核酸反应合成了脱氧核糖核酸，也就是 DNA 。DNA 的功能是信息储存，其中的许多信息可以遗传给后代，这些有遗传效应的 DNA 片段也就是基因。DNA 具有神奇的双螺旋结构，组成这个结构的最小单位是碱基对，人类的 DNA 有多达30亿个碱基对。
人体是由15万亿细胞组成的怪物，每个细胞都带有相同的DNA模板。从一个受精卵发育成人，这套双螺旋长链要被解开，当作模板至少复制15万亿次。细胞复制的精确度堪称奇迹，它要把这些DNA长链从头按顺序写起，每写10亿个字母才出一次错。用人类抄书来做比较的话，那就等于要把整本《圣经》抄280次才错一个字母。而人类抄写的精确度远低于此。现在已知被保存下来的手抄本《新约全书》约2.4万本，没有任何一本是完全相同的。
每种动物的 DNA 都有差别，正是这种差别才让地球上的生命变得如此丰富多彩又变幻莫测。其实就算是人类的 DNA 也没有完全一样的，这也正是孩子不会与父母长得一模一样的原因。尽管动植物外貌形态上存在着天壤之别，但是 DNA 之间的差别却并没有看上去那么大，要知道我们人类与黑猩猩的 DNA 只有1.4%的不同。不同物种 DNA 的相似证明了今天地球上的生命来自同一个 DNA ，而这个 DNA 几乎是与生命同时诞生。
光合作用
光合作用产生氧气是件难以置信的事，因为不管在地球上、火星上或宇宙的任何一个角落里，光合作用都可以不依赖氧气进化出来。如果没有氧气的话，生命或许只能停留在细菌等级，而我们只是茫茫细菌世界里某种有感知的生物而已。
氧气是支撑地球生命的关键物质，如果没有氧气，动植物都无法生存。生命诞生之初的地球上并没有氧气，空气中满是二氧化碳、甲烷等气体。那么氧气又是怎么出现的呢？许多人会想到植物的光合作用。
光合作用是今天地球上最高效的超级生物制氧机，但是却并不是最早产生氧气的参与者。最早的氧气由一群不安分的细菌产生，这些细菌为了抵御来自太空的紫外线辐射，于是吸收了海洋中的锰元素来保护自己。被细菌吸收的锰元素形成锰原子簇，锰原子簇除了当保镖还会从水中获得电子同时释放出氧气，这就是地球上最早的氧气。
体内藏着锰原子簇的细菌首次造氧之后，叶绿素才带来了光合作用，地球大气中的含氧量在距今26亿年前突然飙升，这就是著名的“大氧化事件”。氧气的存在将会带来动植物的高级化和大型化，同时还为生命撑起保护伞，这就是臭氧层。进入高空的氧气受到来自太阳的紫外线辐射之后变成游离的氧原子，氧原子与氧气结合成为臭氧。
臭氧层的存在有三个方面的好处：首先是保护了地球上的生命免受短波紫外线的伤害；第二是臭氧层将吸收的紫外线以热量的形式给大气加热；第三是臭氧层会像一层隔膜防止地球热量的散失。无论是氧气的产生还是臭氧层的存在，太阳在其中都起到了关键性的作用，其无意中为地球生命的演化创造了重要条件。
运动
我们太熟悉运动了，以至于忽视了运动的重要性。是运动使我们能在特定时间出现在特定地点，这种生活给了动物目的，也让开花植物有了意义。而使运动成为可能的是组成肌肉的各种蛋白，谁能想到从这些蛋白质中还能看出我们和苍蝇的亲缘关系呢？
俗话说生命在于运动。运动的核心是肌肉，人类的一举一动都需要肌肉的参与，动物身体上不同部分有不同类型的肌肉，这些肌肉在运动时分工明确。肌肉由肌纤维构成，能够将化学能转化成机械能。当肌肉收缩时便产生了力量，今天世界上收缩速度最快的肌肉，是果蝇身上的飞行肌，这些肌肉的收缩能够保证果蝇翅膀每秒拍打几百次之多。
运动又是在何时出现的呢？运动的起源可以追溯到真核细胞诞生之初，而寒武纪大爆发才算是真正拉开了地球生命运动会的大幕。运动的目的性非常强，就是捕食与躲避捕食，于是在吃与被吃的生存竞争中，生命加快了演化的速度。
运动决定了演化的节奏，让生命变得更强壮、更敏捷、更巨大，运动让地球上的生命活力四射。经过几十亿年，人类以全新的方式诠释运动的意义，比如，奥林匹克运动会也包含了和平、交流、合作等含义。
视觉
今天地球上95%的动物都有眼睛，眼睛也是对进化论最大的挑战，如此复杂又完美的东西，怎么能通过盲目随机的自然进化发展出来？追踪视网膜上的视觉色素，最终将看到眼睛的共祖和叶绿体的祖先有千丝万缕的联系。人类眼睛消耗氧气的能力甚至超过了整个大脑。包括达尔文在内的许多人认为眼睛是生命设计的巅峰，如此复杂又如此完美。
化石记录中最早的眼睛属于生活在距今5.4亿年前的三叶虫，差不多就是进化“大爆发”要开始的时候，也就是寒武纪大爆发开始的时候。那时候动物突然留下大量化石，记录之多样，令人叹为观止。其实早在三叶虫出现之前，所有动物眼睛的祖先——感光细胞就诞生了，这种细胞包含了视觉色素视紫红质，能够感受到光的存在。
在后来的演化过程中，脊椎动物的感光细胞变成了眼睛，而无脊椎动物的感光细胞变成了负责昼夜的生物钟。在生命演化的历史上，感光细胞只演化了一次，却成为视觉的起点。假如没有眼睛，植物就不需要鲜艳的花朵，孔雀也不需要艳丽的羽毛，女孩儿们更不需要漂亮的衣服和鞋帽，这个世界会变得单调而且毫无色彩。
意识
我们总觉得自己的意识有些“非物质”，但当有了基本的情绪、动机、痛觉等知觉，其他的高级认知，如语言，都只不过是一堆复杂的脑回路，被设定在复杂的社会中工作而已。那我们的大脑是如何产生意识的呢？
意识是我们对这个世界和自我的反应，看上去似乎与看得见摸得着的物质无关。正是由于意识看上去高于物质，宗教才据此认为意识是神赋予我们的，科学无法解释。研究证明，不同的意识是大脑特定区域的属性，当我们用物理手段刺激特定区域时就会产生指向性的意识。
当大脑的某一区域出现疾病的时候，我们的意识就会产生相应的病例反应。如果对大脑的某一区域用药，则能够很好地缓解精神类疾病。所以，意识并非神赐，它是依托于物质而存在的，这个物质就是大脑中的神经元。
意识可以分为两种：一种叫做“基本意识”，包括对自己和周围世界的认知、情绪、饥饿等；另一种叫做“眼神意识”，是以社会、语言为基础的心智。如果以“基本意识”作为衡量标准，那么几乎所有的脊椎动物都具有意识。尽管我们还无法清晰解释意识产生的原因及背后的奥秘，但是意识毫无疑问也是演化的产物。
死亡
死亡并不可怕。死亡是我们最不想面对的事情，但又是每一个人最终不得不面对的事情。死亡不只无法避免，它根本由命运所控制，是在生命创造之初就预先写入的程序。我们无法人为的改变死亡，地球上所有生命都将死亡作为终点。
生命的演化为什么要以死亡这种极不受欢迎的事件结尾呢？早在30亿年前，地球上还只有细菌的时候，为了与噬菌体对抗，细菌演化出了程序性死亡，可以说，死亡完全是它们故意的。对包括人类在内的多细胞生物来说，死亡也有不可替代的意义。
比如，当我们的寿命延长时，隐藏在基因中那些不利的因素就会被启动，各种老年病接踵而至，这些疾病摧残着人们的身心健康。今天，突飞猛进的现代医学大大延长了人类的寿命，但是却没法改变身体不断衰老的事实。尽管各种老年病看上去与年龄相关，实际上与机体的衰老存在直接联系。
导致衰老的原因是自由基，自由基调节着几种重要的信号蛋白，这几种信号蛋白又进一步调节着上千种基因和蛋白。在生命体中，呼吸和新陈代谢越快，自由基的泄漏也就越快，寿命也会变短。
眼睛原初的形态只是藻类用于调节光合作用的感光小点；DNA的基本成分会在热液喷口中自行形成；素食者容易产生烦躁情绪。直到现在，我们才可以将生命不凡历史中的形形色色拼凑在一起，并看到它所拥有的丰富细节。
