把氢和二氧化碳放进试管，热力学想要细胞，却什么也没发生

Nick Lane 对 Lex Fridman 说，你去问任何一位研究生命起源的人，他是怎么开始的，都会得到一个各不相同、说得很投入的答案。每一种观点都有科学依据，但在目前这个阶段，它们仍然只是一种看法，因为这个课题太大，没有谁能完整掌握，每个人只能抓住其中一块。Lane抓住的是生物学家的那一块。为什么生命由细胞构成，又以碳为基础？为什么它要靠膜上的电荷来驱动？他说，只要去找一个符合这些条件的早期地球环境，答案就会一下子跳出来。只要有一颗潮湿的岩石行星，就会有水热喷口（hydrothermal vents）、大量的氢气，以及类细胞孔隙上的电荷，而这些电荷能驱动生命至今仍在使用的那些化学反应。

这份配方简单得几乎令人失望。生命由碳构成。从空气或海水中取来的那块“乐高积木”就是二氧化碳，要把它变成有机分子，就得给它接上氢。这正是生命所做的事：把从喷口里冒出来的氢，接到二氧化碳上。“就是这么简单。”他说。在实验室里做这些实验，得到的分子，恰恰就是生物化学核心位置上的那些分子。他补充说，氧气对生命起源最重要的作用，在于它当时并不存在。他刚主持了一场分会场，讨论氧气在生命史上是否重要。当然重要。可在最开始的时候，关键恰恰在于它不在场。

这里没有弗兰肯斯坦式的“火花”，有的是一个持续进行的化学反应，以及一股持续的电荷在推动它。Lane说，我们往往把生命想成一次电击，之后某个东西就活了，却不去追问，接下来是什么在维持它。我们靠氧气维持，靠一个持续进行的反应维持：把塑料袋套在头上，大约一分钟就完了。生命起源时的能量来源，是二氧化碳和氢气之间的反应，其中大多数步骤是放能的，也就是会释放能量。把氢气和二氧化碳加热到 50°C，放进一支离心管，加两种催化剂，摇一摇，什么也不会发生。从热力学上看，这两种气体的稳定性不如细胞，按理说应该冒出细胞来。是动力学壁垒挡住了它们。这正是需要火花的地方，而且它必须持续运行。

生命能不能起源不止一次？Lane 说可以，不过有两个前提。其一，大气中一旦有了氧气，氢就会先和氧反应，而不是去和二氧化碳结合，那反应剧烈得像火箭燃料爆炸，所以今天的喷口已经不会再催生生命。其二，我们能看到的只是一个共同祖先，也许历史上有过许多次起源，只是全都没留下痕迹。让他偏向“只起源过一次”的，是细菌与古菌之间那道很深的分界。两者在显微镜下几乎分不出来，多样性也差不多，可它们的膜不一样，复制 DNA 所用的酶和基因完全不同。遗传密码却一模一样，从 DNA 转录成 RNA、再翻译成蛋白质的步骤也基本相同。它们显然有共同祖先，只是很早就在根本处分开了。

想象一下，有几百万个喷口，也就有几百万个可能的共同祖先。最后只有一个谱系率先冲出去，占领整个世界，把其他的全部清除。那样你看到的依然只会是一个共同祖先。奇怪的是，有两个谱系似乎是从同一个地方逃出来的，因为它们共用同一套遗传密码。待在喷口里时，它们可以依靠喷口自身的电荷，驱动氢和二氧化碳的反应，从而得以生长。一旦离开喷口，就得自己为膜供能，需要能搬运离子、制造电荷的泵。两个谱系的泵看起来并不相同，好像两者都来自同一个祖先，然后很快就分道扬镳了。DNA 复制的方式也不同，因为 DNA 是和膜连在一起的，而两者的膜不一样。Lane不认为最早的自我复制体是在努力求生存，在他看来，它们“算是地球的一种延伸”。

对于“泛种论”（panspermia），甚至对于一种较温和的说法，即氨基酸和核苷酸是随陨石到达地球的，Lane都不认为有帮助。物质从太空送到地球，这一点毫无疑问。关键是接下来发生了什么。最好的情况，是你得到了一锅汤。然后这些原料要“咕嘟”一声，变成活的东西。“你不如直接说发生了奇迹。我不相信这锅汤。”喷口则是一个持续的过程，把一股分子流不断转化为更多的自身，从一开始就是自组织。按定义，汤是没有结构的。让二氧化碳和氢气发生反应，会得到羧酸，其中包括那些像肥皂泡一样形成双层膜的脂肪酸。这是热力学带来的自发秩序，即使宇宙的熵仍在增加。泛种论只是把问题推到了别处。他想要的是一条可以检验的路径，从一颗无菌的行星到细胞，一个分叉接一个分叉，一个实验接一个实验地验证。

Fridman 希望有一个框架，能分辨一块石头和一个细菌，无论是在地球上还是在别的星球上。Lane 不太想回答。他说，这个问题既答不了，又没什么意思：并没有标准答案，只能描述一个过程随时间如何变化。定义大概有四五十种。NASA 的工作版本，大意是“能够自我维持、并能演化的系统”。他马上对“自我维持”提出异议：生命其实是靠环境维持的。较真的人会指出，照这个标准，一只兔子不算活物，只有一对兔子才算，因为单独一只兔子没法复制自己。生物学家至今也没统一，病毒算不算活的。而一种比病毒还简单的跳跃基因，能把周围环境改造成自己的拷贝。Lane 说，这算不上定义，只是一种描述：生命寄生于环境，制造出信息上精确无误的副本，植物、动物、细菌和病毒都是如此。

在他看来，生命真正开始的时刻，是基因被引入一个本来就在生长的系统的那一刻。哪怕只是把随机的 RNA 放进一个已经在分裂繁殖的原始细胞里，任何能让它长得更好或更差的改变，都会被普通的自然选择抓住。信息从一开始就在细胞系统之中。不存在先造好硬盘、再开机的故事。Fridman当时正准备录制一期节目，聊的正是迈克尔·莱文（Michael Levin）的涡虫研究。这项研究提示，演化也可能出现跳跃式的变化：敲掉一个离子泵，一条扁虫就会长出一个类似 1.5 亿年前那种的头，或是一个从没有人见过的头。这种改变只涉及一个基因。至于这种“希望怪物”（hopeful monster）能否延续下去，则取决于世代之间的选择。

如果说生命有一个走向，那它是行星尺度的。地球中心有铁和电子，表面则因为太阳和火山气体而更加氧化。这颗行星就是一块巨大的电池。在水热喷口里，电子从内向外流动，这和细胞的拓扑结构是一样的。“细胞基本上就是行星的微型版本。”水几乎无处不在，也非常基础，而且在它擅长的事情上表现极好；碳在水里尤其好用。Lane说，如果我们找到一千种生命形式，他预计其中有995 种是碳基的，并生活在水里。但是，一汪水并不能说明这里有生命，或者曾经有过生命。需要的是一颗“活的行星”：它能让地表翻动，把电子从内部输送到外部，还能把水变成氢。有了这些，剩下的就是热力学的事了。就算把地球重新运行一百万次，他预计细菌会出现几十万次。他的学生 Stuart Harrison 在遗传密码里发现了一些规律：如果从二氧化碳和氢气出发，得到的密码会与我们现在的密码非常相似。火星上的生命，或许不需要经过转移，也能拥有相似的密码。

各种形式的光合作用，核心动作都一样：在太阳能的驱动下，把氢接到二氧化碳上。问题在于氢从哪里来。在植物中，氢来自水。阳光把水分解，氢接到二氧化碳上，氧气则作为废物被排出。Lane称之为地球历史上最大的一次行星级污染事件。这种污染物就是氧气。它也让大型、活跃的动物成为可能，至少是我们所知的那种动物。没有含氧的大气，也许还能有某种动物，但不会有那种互相捕食的动物，也不会有我们所知道的那些生态系统。

这项发明只出现过一次。分解水需要大量能量：要把电荷分隔在膜的两侧，一旦电荷猛然回流，就会在原地炸开。接线必须极其精妙。植物体内的叶绿体，原本是蓝细菌，而蓝细菌是唯一会进行产氧光合作用的细菌类群。其他细菌会从硫化氢中取氢，把硫排出去；或者在早期海洋里，从亚铁中拿走电子，然后把自己埋进铁锈里。氧气的优势在于，它的废物是气体，会直接冒泡散去，所以不会很快积累。我们吃的植物靠太阳获得能量，而我们燃烧食物所用的，正是它们排出的废物。这种循环本身，才是关键所在。

细菌和古菌都是原核生物（prokaryotes），也就是没有细胞核的小细胞。在超分辨显微镜下，它们展示出令人惊叹的分子机器；但在普通显微镜下，它们看起来小而简单。能被看见的最早的生命痕迹是叠层石，即由蓝细菌等生物堆叠而成的生物膜结构，大到足以留在化石记录里。它们从未演化出动物或植物。丝状蓝细菌只是一串细胞连成的线，并不是有组织分化的生物体。真核细胞（eukaryotic cell）的起源，看起来是一次内共生（endosymbiosis）：一个细胞钻进了另一个细胞里面。Lane个人认为，这是整个生命史上最大的发明。它改变了能量的上限，结果是一个能量充足的细胞，能够支撑大得多的细胞核，容纳多得多的基因。

可以把它理解成没有额外开销的“多细菌动力”。寄居在里面的细菌提供了能量货币，但每一个细菌仍然带着自己的基因组，表达这些基因本身就要耗费能量。线粒体原本是细菌，却把其中几乎所有的基因都扔掉了。人类线粒体只保留 37 个基因，一些原生生物保留 70 到 80 个，数字总是很小。Lane把它们比作一个被精简过的动力包，控制单元几乎被砍光了。功率不变，用在管理开销上的部分大大减少，因此可以支撑大得多的核基因组。基因数量大约涨了四倍，而基因组的规模，以及把基因转化为蛋白质的能力，则涨了十万倍以上。植物、动物乃至真菌，都从一个细胞开始发育：卵细胞和精子融合成合子，于是每个细胞的 DNA 完全相同，只是开启和关闭的基因不同。标准的解释是，这样能抑制冲突。生物膜中的细菌，基因各不相同，无法在这一层级上合作，它们只会争斗。

这件事大约花了二十亿年，据我们所知，此后再没有发生过。Lane 确定，如果没有它，地球上就只会有细菌。单靠信息解释不了这个瓶颈。大肠杆菌（E. coli）的一个细胞可能只有约 4000 个基因，但该菌株的宏基因组约有 3 万个基因，比人类大约 2 万个基因的基因组还多。细菌已经有了两倍之长的演化时间，种群规模也大得多，但它们依然是细菌。问题出在结构上。如果最早的细胞要靠外膜上的电荷才能生长，那么把细胞做大时就会撞上工程上的墙。极端的多倍体，也就是单个细胞内同时保有数万套完整基因组的拷贝，耗能高到不可承受，结果只能停在大细菌的规模上。真正需要的，是细胞内部有带电荷的能量单元，控制单元保持完好，并且不会与宿主发生致命的冲突。冲突往往比合作更常见。一旦成功，拓扑结构就会改变：一个巨大的核基因组，外面环绕着许多负责产能的小基因组。这种新设计不会一夜之间出现，可能要几百万年。一旦细胞里住进了细胞，就会出现过去没有的潜力，包括一颗卵子里有足够的基因来运行发育程序。

为什么所有真核生物都有性？Lane的博士生 Marco Colnaghi 刚刚在 PNAS 上就这个问题发表了两篇论文。“大家都对性感兴趣，”Lane说，“生物学家的工作，就是把性搞得枯燥无味。”性大约在二十亿年前随真核生物一起出现。所有真核生物都遵循同一套基本流程：单倍体配子融合，恢复出两份基因组拷贝。染色体两两配对，整体加倍成四份，然后片段相互交换，也就是重组；接着经过两轮细胞分裂，再次产生单倍体配子。这就是减数分裂和配子融合。单细胞真核生物也这样做，植物和动物的做法也几乎相同。细菌则不同。它们用同样的分子机器来重排 DNA，从环境中摄取一段段 DNA，再换进换出。

Colnaghi 的论证是一个工程问题。假设你是一个有 4000 个基因的大肠杆菌细胞，想要 2 万个基因，同时还需要借助横向基因转移，防止突变把基因组打成碎片。你知道有什么地方出了问题，因为调控系统在报警，但你不知道是哪一个基因。基因组小的时候，捞到正确片段还有可能。到了 2 万个基因，你就得整天不停地摄取 DNA，而且是大片段，但仍然会捞到错误的 DNA。最后，你只能把染色体对齐。“借用一句说法，你就是被逼进了性。”线粒体为大基因组提供了能量预算，而大基因组一出现，马上就会带来维护质量的难题。性是唯一的出路。性选择，比如孔雀、雌性择偶，以及把劣势当作广告的那类信号，是之后才出现的。甚至藻华也有类似的筛选：细胞释放毒素，能扛住的会形成抗性孢子，扛不住的则触发程序性细胞死亡。细胞的基因几乎完全相同，生活史却各不相同，这是一个非此即彼的选择。

DNA 作为硬盘是一项了不起的发明，但遗传密码存在于 RNA 中，而且 RNA 几乎肯定更早出现。“RNA 世界”的想法已经有几十年历史：RNA 既能自我复制，又能催化反应，从而打破了“先有鸡还是先有蛋”的循环。核糖体至今仍然是一个巨大的核酶。Lane认为，从零走到 RNA 并不那么难。在一个随机群体中区分信使 RNA、转运 RNA 和核糖体 RNA，仍是一个悬而未决的问题，也许是一次相变。RNA 基因组的规模上限大致停留在 HIV 这类病毒的水平。从化学上看，DNA 只是一个小小的改变，却是一种稳定得多的存储方式。这一转变有多容易，他并不清楚。对异源核酸（XNA）的研究表明，在一定限度内，可以替换碱基、替换骨架，甚至尝试用砷酸盐代替磷酸盐。他越来越倾向于认为，我们是被引导着走向核糖、磷酸盐和现在使用的这些字母的，而不是它们在一场相互竞争的化学混战中胜出。Fridman打了个比方：JavaScript 是一门混乱的语言，却因为最先在浏览器里运行而占了上风。Lane很喜欢这个类比。生物学同样建立在混乱之上。人类基因组里满是残缺的序列和古老的病毒，其中一部分至今仍会变成功能性的基因。

捕食从细菌就已经开始了。Bdellovibrio 是林恩·马古利斯生前特别喜欢提到的一种细菌。它能钻穿另一个细菌的细胞壁和细胞膜，然后在周质空间里把对方吃掉，同时复制出自己。捕食是杀死对方，寄生是依附于对方而活。往前推 5.6 亿至 5.7 亿年，也就是寒武纪大爆发之前，是埃迪卡拉动物群，也称文德生物（vendobionts）。它们有柄，顶端是叶状的扇叶，分枝呈分形图案，生活在 200 多米深的水里。那里没有波浪，也没有风暴造成的破坏，所以它们不靠光合作用。它们是滤食者，固定在原地，像海绵和珊瑚一样，从水中滤取食物。Lane描绘的是一个温和、美丽，却又相当有限的世界。后来氧气发生了变化，化石记录里开始充满我们认得出来的动物：有眼睛，有爪子，有外壳，明显是在捕杀，或者在逃跑。我们熟悉的是这样一个残酷的世界，演化也进入了军备竞赛。猎豹跑得再快，也要看斑马能不能逃掉。捕食迫使生物做出适应，没有捕食，这些适应根本不可能出现，最终换来的是一个更美的世界。

没有氧气，就不可能有那样的世界，因为这关乎从食物中能榨取多少能量。没有含氧的行星，大约只能榨出 10%；有了氧气，能榨出约 40%。这就是只有一两个营养级，和有五六个营养级的区别：东西吃东西，吃的东西又被别的东西吃。Fridman引用了亨特·汤普森的话，说美需要被踩碎的灵魂来换取。Lane没有回避。在生存竞争中，有数以万亿计的生物被杀死，而这种暴力正是演化创造力的催化剂。“演化只因死亡而发生。”他说，适者生存，翻过来看就是弱者死亡。从道德上讲，我们不能把社会建立在演化的运作方式之上。但在某些方面，我们其实也这么做了：科学是相互竞争的假说，表现不好的假说会被淘汰；城邦、大学和公司也在竞争，竞争推动创新。问题在于，如何保留创新，又去掉死亡。这需要社会规则，而且要有人来制定。比如，是像演化那样让银行倒闭，还是施加监管，但银行家随后又会钻监管的空子？

把时钟拨回五六百万年前，再让它运行，那么我们今天这样的人类，就不是高概率的结果。如果外星人发现地球上到处是斑马和长颈鹿，他们看到的会是一个美丽的星球，而不是一个会航天的文明。Lane认为，从大型哺乳动物到人类之间的额外步骤，主要与大脑和群体有关。UCL 的 Mark Thomas 提出，人口密度和群体之间的互动，像横向基因转移那样，让人们彼此流动，使得知识和技能得以积累。隔绝的群体（复活节岛就是其中之一）往往会失去文化的复杂性。火、工具和语言的出现，在考古轨迹上的吻合程度，远不如人口密度。Lane的另一个观察是，人类既极度社会化，又极度自私：这两面之间的拉扯，就是社会主义本能与资本主义本能之间的拉扯。黑猩猩是以攻击性强的雄性首领为核心的社会，倭黑猩猩则是以雌性为主导的社会，雄性只有按它的规则才能加入。我们与这两者都有很多共同之处。尼安德特人的线粒体 DNA 大约在 60 万年前分化，看起来几乎没有混合；但核基因组显示，两者之间有相当多的交配。Lane认为，基因主要是从人类流向尼安德特人，是单向的。至于尼安德特人为什么消失，他并不知道。他猜测，他们可能没那么好斗，没那么聪明，人口也没那么多，也不那么愿意战斗，最后在欧洲的边缘地带被逼到灭绝。

Lane说，视觉和运动极其重要，它们在寒武纪的动物身上就已经出现了。“半只眼睛有什么用”这句老话，经不起一个简单模型的检验。从扁平组织上的一个感光斑，到带晶状体的眼球，假设每一代只变化 1%，大约 50 万年就能走完。这并不是演化实际走过的路，但它说明这些步骤可以被重建出来。眼睛一旦出现，就无处可躲，捕食者与猎物之间的逻辑随之接管。他猜，会回声定位的蝙蝠，构建世界图像的方式与我们大体相似，区别只在于心理上的重建方式。有些单细胞生物拥有晶状体、视网膜和角膜，一个细胞里就是一台相机式的眼睛，却没有大脑。它们能造出这种结构。眼睛存在之后，中枢神经系统就面临巨大的压力：弄清楚这些信号意味着什么，以及该怎么应对，是逃跑还是按兵不动。

Fridman提出了唐纳德·霍夫曼（Donald Hoffman）的观点：演化并不奖励人看清世界的本来面目，所以感知是一种远离物理的幻觉。Lane更愿意说“气泡”，而不是“幻觉”。我们只接收可能感官输入中的一小部分，然后解释那些能让我们活下来的东西。树确实在那里；你撞上去，那一下碰撞不是错觉。小孩撞到桌子，感到疼，摸到桌角，看见桌子，然后把这三种输入绑在一起：下次别这样了。把一个人关在黑暗里好几年，他的视觉神经线路就发育不起来。Lane说，这是有限的现实，但仍然是真实的现实。学不会它，你就会被吃掉，或者被公交车撞上。《黑客帝国》式的构造很难说不可能，但要让模拟足够可信，就必须把触觉、疼痛、视觉，以及告诉你事物是什么的社会世界全部接上。婴儿生下来并不会用眼睛，他们是靠撞到树来启动这套系统的。Fridman认为，人类渴望对被交到手上的任何现实都有一个简单的理论，这也许会让人很容易被骗。Lane同意，我们会试图把各种输入整合成一个假设，而且我们从来不是独自完成这件事的。

话题最后落到了意识上。Lane虽然没有很强的看法，但还是有自己的观点。十年前，他为《Life Ascending》写过一章，这本书的副标题是“演化的十大发明”，写这样一本书，意识是绕不开的。他并不研究意识，只是忍不住好奇。他的结论是，没人知道答案，而且主要有两大派观点。一派认为，意识是物质的一种基本属性，是某种尚未知晓的物理定律，也就是泛心论：太阳和石头都有意识，只是程度不同。他觉得这种说法不太有说服力。我们能分辨一个东西是否活着。另一派认为，意识是复杂神经系统的涌现属性。他对“涌现”这个词有意见，因为它常常被用来掩盖无知。作为生物化学家，他的问题很具体：一个去极化的神经元会产生疼痛、爱和愤怒。那么，从生物物理的角度看，感受究竟是什么？是哪一段线路产生了它？他从没见过哪种解释能让他信服。他认为，如果想理解意识，这是唯一值得回答的问题。

在他看来，一个在信息处理上超过人类的 AI，只是时间问题，甚至可能已经出现了。设计一个至少与人类心智相当的心智，并不是障碍。人们最珍视的东西，比如感受、情绪、对世界极其个人化的体会，可能和计算一样重要，而他认为，AI 不一定会因此拥有意识。他认为，意识是生命的属性。Fridman引用了《Transformer》尾声中的一段话：我们原则上能理解，并行处理怎样能展现出惊人的智能；但我们在原则上无法回答，这种智能会不会体验到快乐或忧伤。“什么是一份慰藉的量子？”Lane自己的猜想要回溯到单细胞。细胞并不知道自己存在，却以惊人的精确度作为一个整体行动。他把这一点和膜上的电场联系起来：电场提供了一种实时反馈，告诉细胞“我相对于环境表现得怎么样”。如果判断错了，细菌身上就会出现一阵放电，像是在发出“恐慌”的信号，于是它就跑。经过许多代，这种电相位与这种反应绑定在一起，感受便从后门溜了进来。把系统复杂化，他对相变没有异议。至于仅凭语言能否做到这一点，他不清楚。

Fridman想把僵尸和爱留给哲学家，只保留那种“真他妈感觉很真实”的感受。如果一台烤面包机让你想念它，也许那就是一台有意识的烤面包机。Lane问，这在心理上和一条狗有什么不同？大多数人承认狗有意识，却不承认烤面包机有，因为你能看进狗的眼睛里。Fridman认为，下棋和蛋白质折叠，与情感交流、开车或走路，并不属于同一层次的智能。人们往往低估自己擅长的事情。Lane后来讲到自己的山地越野跑经历，也说明了同样的道理：你可以在意识关闭的情况下从山上飞奔而下，而一旦你想去控制每一步落脚的位置，就会摔倒。下棋要求人往前算很多步，而人类从来不是为此被选择出来的，两三步、三四步就够了。死亡与社会不同，它会为每一个生物决策悬着一份惩罚。这种丰富性（环境、寿命、世代、序列的变化），本质上很难模拟。他认为，一个足够聪明的存在，在看着《2001：太空漫游》里的 HAL 被拔掉电源时，会有某种形式的意识。至于它是否会像生物意识那样，他并不知道。

尤瓦尔·赫拉利的《21 世纪的 21 堂课》让Lane感到不安。赫拉利把生物化学看作一种算法，认为 AI 会比人类更好地破解它：创作出超越莫扎特的音乐，写出超越莎士比亚的文字，因为只要知道该拨动算法的哪些部分就行。作为生物化学家，Lane觉得这个论证“近乎无可辩驳，但听起来一点也不让人愉快”。他不喜欢它的调子，这是他作为人的本能反应。赫拉利在书的最后一章，又突然换了一套语言，谈冥想和内在的意识，仿佛那是逃出算法的一条路。Lane的区分在于：反馈回路无疑是算法性的；但我们决定做什么，可以依靠另一种货币来运行，那就是感受，而我们对它几乎没有个人的控制力。在他看来，意识的作用，正是在信息相互冲突、理性无法做出决定时，替人做出“那就这么干，看看会怎样”的判断。Fridman反驳说，这句话一说出口就无可辩驳，但它把某种根本性的东西简化掉了。就像把宇宙称为信息处理系统一样，它忽略了熵如何在局部形成机器的口袋，而这些机器随后又会演化。Fridman认为，要把人类整个生化算法逆向工程出来，还需要几个世纪。但捕捉狗迎接主人时那种奇妙的东西，也许会早得多。

Lane确信，DeepMind 和 AlphaFold 会对生物学有所帮助。但他仍然认为，这个领域常常问错了问题。从核糖体中伸出的蛋白质，是从一条带电的通道里一个氨基酸一个氨基酸地出来的，它被这个环境压成某种形状；当默认的折叠方式不是所需要的时候，伴侣蛋白会介入。从第一性原理出发，一条序列拥有庞大的构象空间。而生物学让这个问题变得简单。对所有结构做模式识别，也许能找到答案；但看看出口的那条通道，就能知道为什么是这个答案。全基因组关联研究，在他自己的领域也犯了同样的错误。双胞胎研究说，癫痫这类疾病大约有 50% 是遗传的，但人们找到的单核苷酸多态性，往往只能解释不到十分之一。一种应对办法是去寻找一百万个作用较弱的变异。另一种情况是，研究者因为线粒体 DNA 很小，就把它丢在一边，但那里的几个字母变化，恰恰控制着能量和生物合成；而癌细胞会把线粒体重新编程，使其更多地制造构件，而不是 ATP。果蝇中核基因与线粒体之间的相互作用，会改变发病风险。人类的直觉，以及对一个被忽视的系统那种执拗，才能注意到缺失的那一块。Lane说，假说是一个可以检验的故事，是一次跳入未知的跨越。他不确定模式识别能不能发明出这样的故事。马格努斯·卡尔森（Magnus Carlsen）告诉Fridman，AlphaZero 做出的一些着法，很容易被误认为是创造力。Lane那个关于山地跑的道理依然成立：解决了下棋，并不等于解决了下坡跑。

对Lane来说，发育过程中的电场，是 21 世纪的生物学，但大多数生物学家仍把它当作故弄玄虚的东西。人们对基因组如何变成一个有线路的有机体，了解得太少了。脑电图能告诉我们大脑的功能，却没有说明是哪些细胞产生了这些信号；神经元内部的线粒体膜，比质膜拥有更大的表面积和更高的电势，其中平行排列的嵴，可能会让电场在一定距离上得到增强。果蝇大脑里的线粒体会形成令人惊讶的矩形阵列。没人知道这是否与意识有关。有人告诉他，类器官可以表现出某种感受，甚至是某个已经不在的大脑的记忆。在我们能控制那些支配发育的电场之前，他怀疑我们无法把类器官变成一个真正的系统。他怀疑，反向工程人类心智，或许超出了人类心智本身的能力范围。不过他终究是个生物学家，他是在努力理解那些粗略的轮廓。

Fridman说，卡帕西（Andrej Karpathy）投票认为，Lane的下一本书应该写费米悖论。外星文明有多少？宇宙非常大，所以应该有一些。但不会像大多数人希望的那么多。从细菌到人类，并没有不可避免的进程。真核细胞是最大的缺口，光合作用是另一个。从真核生物到第一批动物之间相隔十亿年。从大氧化事件到大气中的氧气足以让动物呼吸，花了将近二十亿年，显然是行星和地质层面的原因，具体原因我们并不真正清楚。Lane说，没有真核生物，别的什么都不会发生：这等于说，不可能用细菌细胞造出人来。大多数生物学家不会同意。一个古菌细胞摄入一个内共生体，然后与复杂性有关的几乎一切就都发生了。植物、动物和真菌的生活方式截然不同，却共享同一种细胞类型，这说明它们适应的是体内那些麻烦的内共生体，而不是海洋与陆地的差异。也许一旦有了内共生体，这个过程几乎是不可避免的。也许冲突几乎每次都会导致战争和灭绝。两种解读都有点阴沉。他无法判断哪一种才是真的。

他预计，有细菌的行星有数十亿、甚至数百亿颗。每颗恒星有五到十颗行星，他希望其中至少有一颗上面有细菌。复杂生命不会自动随之而来。把时钟拨回五百万年前，一个满是长颈鹿的星球，值得去殖民，却不值得去交谈。在火星上发现生命会让他非常高兴；他最想知道的，是它和地球生命有多相似。火星与地球之间的物质转移完全可行，所以只要有一种相似但不完全相同的密码，就会被解读为共同起源。另一种解读是，在一颗潮湿的岩石行星上，从二氧化碳和水出发，化学反应是确定的，会产生一种和我们相去不远的密码。立体化学就能给出答案。生命使用 D 型糖和 L 型氨基酸；细菌和古菌的脂质已经分别使用相反的立体异构体，而且两者都行得通。乔治·丘奇（George Church）一直在尝试用相反的异构体构建生命。如果火星上的生命使用相反的立体化学，那就是毫无疑问的独立起源。欧罗巴和土卫二看起来像是带有水热系统的酸性海洋。土卫六的液态甲烷，则会要求完全不同的生命形式。

在他看来，光合作用是第二难跨过的一步，大概是因为其中的接线很难，而不是因为生态位已经被占了。到 22 亿年前，已经有了毫无疑问的产氧光合作用，也许更早。之后，是超过十五亿年的停滞期，也就是“无聊的十亿年”（Boring Billion）。产氧者与耗氧者达成平衡，氧气含量在数亿年间维持在 21%。演化不是沿着斜坡一步步往上爬。它会停留在平衡之中，直到临界点出现，而下一个稳定状态可能离这里还很远。大氧化事件之后，那种状态很像今天的黑海：表层有氧，深层含硫，稳定了十多亿年，看起来并不明显地在进步。雪球地球（赤道也结了冰）迫使变化发生。Lane讨论了一个听起来很偏门的机制：硫酸盐被冲进海洋。酶更喜欢碳-12，因此被埋藏的有机碳会让氧气留在大气中，并在石灰岩里留下碳-13 的信号。寒武纪之前出现过一次巨大的负同位素漂移，如果它是氧气氧化碳-12造成的，那么大气中的氧气就会被耗尽，可其他指标表明，当时确实有氧。质量平衡指向硫酸盐是氧化剂，它被细菌还原，最后以黄铁矿的形式埋藏起来。大陆碰撞把蒸发岩中的硫酸钙抬到了山上，又送进了海洋。他说，没有这些，寒武纪大爆发几乎肯定不会发生，动物也不会出现。演化可以在五十万年里发明出一只眼睛，也可以在十亿年里什么都不做。寒武纪不是生物学最大的谜团，意识才是。

为什么我们没有见到过访客？最简单的答案，也是他认为最有可能的答案，是他们不在宇宙中正确的地方，也不在正确的时间。人类只出现过一次。在他看来，我们能否再活过接下来的几百年，甚至接下来的五十到一百年，几率相当小。也许人类唯一能留下的只有 AI，一旦它能自我复制，把人类排除在外，它也许就会接管整个宇宙。但这里有个问题。他看不出一颗无菌的行星怎么能直接孕育出 AI。得先有有机生命，然后才会有智能设计者。弗雷德·霍伊尔（Fred Hoyle）的《The Black Cloud》让少年时代的Lane意识到，不该在碳的问题上那么狭隘。光速限制，以及需要有受选择的群体，使得太阳系规模的尘埃心智，在Lane后来看来是个糟糕的赌注。理查德·道金斯（Richard Dawkins）说得对：没有别的东西能产生这种复杂性。地球并不是作为生命体的盖亚。詹姆斯·拉伍洛克（James Lovelock）那些带着诗意的想法，后来变成了地球系统科学，也就是那套让世界保持宜居的调节机制。地球只有一个，所以它无法通过自然选择来演化。夜里抵达的外星人，会先注意到城市。Lane依然不会把城市称为活的。

Lane在《Transformer》开篇描写了从太空看到的城市：灰色、结晶状，像寄生的划痕，抹去了活地球的蓝绿色，丑陋不堪，直到夜里亮起灯来。有受控的能量流动，有信息，也有某种代谢，它们算活的吗？当然不是。它们是城市。他认为，足够聪明的外星人会明白这一点。我们常常忘记细胞，把生物学想成信息；而他想要的，是把能量在城市中的流动与在细胞中的流动拿来比较。城市的管理是松散的。伦敦大火之后，克里斯托弗·雷恩规划了巴黎式的大道，却没有给酒馆和咖啡馆留位置。这个规划没有实现，大概是因为缺钱。真正的伦敦，是在杂乱的街道里生长出来的，伦敦金融城的生意，正是在那些没有规划的场所里做成的。细胞也是以同样的方式没有规划的，它不像教科书所说的那样由细胞核中的基因来统治，而是一个演化出来的实体，有着流动和生气。Lane不愿把这个比喻推到底。城市不会生出城市的后代。如果说它们会繁殖，那也是以模因的方式，通过人类社会繁殖，而人类社会之所以存在，是因为个体的人在繁殖。没有人，其余的一切都不存在。“我从没遇到过比演化更好的想法。”他其实希望自己在很多事情上都是错的，因为这套世界观并不振奋人心。科学关心的是什么是真实的，他认为这里面也有美。

为什么人类的心智会走进那么黑暗的地方，比如抑郁、自杀，或者觉得生活毫无意义？这是生命的特征，还是故障？他不知道。如果这是一种特征，那其他生物也应该有。狗在主人死后，可以闷闷不乐好几天。他怀疑这是生物学的特征，大概与死亡有关。人也可以算一算，得出结论说一切都毫无意义，社会也很快就会消失，于是仅凭逻辑就走进一个荒凉的地方。Fridman觉得，人竟然还能找到任何意义，本身就很令人惊讶。Lane则问，这也许正是意识介入的地方：短暂的喜悦，也伴随着短暂的痛苦。生物学几乎从来没有把调节做对过。总会有一条钟形曲线。有些人处在喜悦的一端，有些人处在痛苦的一端。这就是大脑的接线方式，他怀疑这种状况无法逃脱。性也是如此：没法调节，因此什么事都可能发生。

他写作时只问几个问题：这个故事讲的是什么？我想弄清楚什么？我想传达什么？它对谁有意义？最大的那些问题，往往是孩子式的，大家都想问，却怕显得傻，于是忍住不问。在科学里待得越久，越会发现没人知道答案，提问并不傻。他尽量去问十五六岁时的自己会问的问题：饥饿，懂得不多，想走到知识的边缘，眼睛干净地盯着那个问题。读者是谁？说到底，只能是那个年纪的自己，因为你不知道对方是在泡澡、坐地铁，还是半听着有声书。你能做的只有让自己满意。先说清楚我们已经知道什么。早期写书时，他很惊讶自己几乎马上就撞上了我们尚未知道的东西。后来指导物理和数学的博士生，他发现建模也是同样的功夫：什么该放进方程，最简单的单位是什么，然后意识到，如果这个像那个，那么那件事就不可能成立。你是在一片不知道通往哪里的地形里摸索前行。他认为，书之所以能读下去，靠的就是这种行进的感觉。《Transformer》的编辑等了两个月，然后说前两章对读者来说是一道难以跨越的门槛。Lane 把书稿放了一个夏天，然后几乎把那两章从头重写。编辑回信说，现在它有了奔涌的力量。正因为对方第一次就说了实话，Lane 第二次便相信了他。

他给学生的唯一建议，就是去追自己真正感兴趣的东西。科学界的职业路径既有，又可以说没有：读博，去另一个大洲做博士后，签两年一期的合同，不保证能拿到教职；之后是终身教职、各种奖项，而在物理学里，诺贝尔奖则永远够不着。“幸福不在那里。”他在工业界待过一小段，短短时间里被裁员两次，那条路同样没有保障。别人看见你眼里有光，才会愿意帮你。也许两年后你没有了工作。如果你在乎自己眼下做的事，事情会自己找到出路。Fridman 补充说，你还得去找导师，而不只是找课题；走廊里的一段闲聊，可能就会改变一个人的人生方向。Lane 同意，并补充说，还要有一点痴迷：如果你热爱它，它就不再是工作。不要到成功里去找幸福。他引用罗伯特·路易斯·史蒂文森（Robert Louis Stevenson）的话：“人生中没有什么比达成目标更令人幻灭的了。”他认识一些人，因为觉得自己本该拿到某个奖却没拿到，就被刻薄的怨恨啃噬。Fridman 提到另一种失败：奖拿了不少，自我却膨胀得太大，再也享受不了惊喜。“天哪，这一点我完全同意。”让他用一个词概括地球，他第一个想到的是“活的”。最有辨识度的词是“真核的”（eukaryotic），它赶人离场的速度和“三羧酸循环”（Krebs cycle）不相上下，于是他改用“复杂的”，结果也一样失败。放到宇宙的尺度上，“基本无害”大概才算准确。眼下，人类并没有危险到能扰动宇宙。卡帕西那个笑话（光子进去，火箭出来）被 Lane 纠正了一下：火箭发射之前，要先有海量的光子。Lane 担心的与其说是核战争，不如说是在我们找不到位置的时候越过了一个临界点，而人们还以为二十年后再修也来得及。他不怀疑人类能解决这些问题，只怀疑人类有没有以整个星球为单位、尽快行动的政治意愿。他宁可自己是错的，也不愿只说些令人振奋的话。