一百多年以前,達(dá)爾文隨英國科學(xué)考察船進(jìn)行科學(xué)考察時俗孝,在太平洋上一個名叫加拉帕哥斯群島上觀察過一些特殊品種的鳥類酒甸。那些鳥雀種群身體大小的不同和鳥嘴的差別,使達(dá)爾文有一種猜想——這些都是自然選擇直接影響的結(jié)果赋铝。
達(dá)爾文認(rèn)為插勤,在風(fēng)調(diào)雨順的季節(jié),島上各處都生產(chǎn)大量小而軟的種子革骨,這時候嘴小的鳥雀很容易找到食物农尖,而干旱的年頭剩下的只有上年留下的包在堅(jiān)硬粗糙殼里的種子,這種情況下良哲,只有長著粗壯嘴的鳥雀才能打開堅(jiān)硬的殼盛卡,吃到里面的種子。嘴比較粗壯的鳥雀存活下來了筑凫。
他把這種猜想寫進(jìn)了他進(jìn)化論著作——《物種起源》中滑沧,做為支持他理論的一個重要的依據(jù)。
但事實(shí)上巍实,達(dá)爾文這個說法卻根本上站不住腳滓技。
目前人類已知的所有鳥雀的種群,沒有一種鳥類是只食用植物的種子而沒有其它食物來源的棚潦。包括以食花蕊為主的蜂鳥令漂,它也食用昆蟲和其它食物。所以,根本就不存在鳥雀的嘴巴因?yàn)橹皇秤脝我淮蟮牡亍?jiān)硬帶殼種子而改變生命繁衍的可能性外潜。
如果達(dá)爾文說法成立的話,他在加拉帕哥斯群島上應(yīng)該只看到嘴巴大的鳥雀種群才對挠唆。
生物學(xué)有兩大課題:
第一处窥,有象翅膀眼睛這樣新結(jié)構(gòu)的生物體,是怎么從已存在的生物體中產(chǎn)生的玄组。
第二滔驾,地球上的最初的生命是如何起源的。
達(dá)爾文把他一生在大部分時間都花在第一個問題上俄讹。達(dá)爾文把地球上生命的歷史比成一棵枝繁葉茂的大樹哆致,樹的根基部分代表最早的活細(xì)胞,樹枝就是從早期原生質(zhì)中長年累月發(fā)展出的更復(fù)雜的生命形式患膛。
達(dá)爾文試圖解釋生命樹的樹枝是怎樣起源的摊阀,他試圖表明自然選擇如何改造已有的生物,創(chuàng)造出了今天遍布世界種類繁多的動植物踪蹬,但是到了代表最初生命起源的根基胞此,達(dá)爾文卻無法說清楚了。
他在給同事約瑟夫·胡克的一封信中做了如下的猜想:
“關(guān)于最早活的生物的產(chǎn)生跃捣,假設(shè)漱牵,哦,好大一個假設(shè)疚漆,我們可以想象在某個溫暖的小池塘里有各種的氨氣酣胀、磷酸鹽、光娶聘、熱和電流闻镶,然后經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成了一個蛋白分子,并且預(yù)備發(fā)生更加復(fù)雜的變化丸升,雖然這樣的物質(zhì)在今天立刻被吞吃掉铆农,但是在生物形成前的情況可能并非如此》⒍郏”
十九世紀(jì)顿涣,當(dāng)達(dá)爾文還在世的時候,科學(xué)家認(rèn)為生命的基礎(chǔ)——細(xì)胞只不過是簡單的一團(tuán)原生質(zhì)酝豪,就像一小塊膠凍那樣是不難解釋的東西涛碑。但是到了二十世紀(jì)下半葉,有關(guān)細(xì)胞的知識突飛猛進(jìn)了》跆裕現(xiàn)在蒲障,強(qiáng)有力的技術(shù)揭示了復(fù)雜的微觀世界,這個世界是如此之小,以致極小量的培養(yǎng)液就可以養(yǎng)活多達(dá)四十億的單細(xì)胞細(xì)菌揉阎,每一個細(xì)菌都充滿了電路庄撮、組裝指令和微型機(jī)器。
細(xì)胞里面的復(fù)雜程度是達(dá)爾文無法想象的毙籽。從生命最基礎(chǔ)的單元洞斯,也就是分子和細(xì)胞的水平來看,人們發(fā)現(xiàn)了一些機(jī)器坑赡,真的烙如,就是分子機(jī)器。有些很小的分子像上車一樣毅否,可以把物質(zhì)從細(xì)胞的一端運(yùn)送到另一端亚铁,有些機(jī)器捕捉太陽能并把它轉(zhuǎn)化成可利用的能量,在人體內(nèi)有許多分子機(jī)器螟加,人體有多少功能就有多少分子機(jī)器徘溢。
你的聽覺、視覺捆探、味覺然爆、知覺、血液流動徐许、呼吸作用以及免疫反應(yīng)施蜜,這一切都需要一系列產(chǎn)品機(jī)器,當(dāng)我們看到這些機(jī)器的時候雌隅,不禁要問它們從哪里來的?
有一個生物機(jī)器特別引起了科學(xué)家們的懷疑缸沃。
這是一個細(xì)菌鞭毛的圖畫恰起,它有各種精美的部件,有一個推進(jìn)器和鉤狀區(qū)傳動軸趾牧、驅(qū)動機(jī)检盼,任何一個科學(xué)家看了這個精美的裝置,都會得出一個結(jié)論翘单,這是一個地地道道的發(fā)動機(jī)吨枉,它一定是設(shè)計(jì)出來的,這不可能是隨意的盲目組裝而成哄芜。
那些驅(qū)動細(xì)菌在液體中游泳的分子驅(qū)動機(jī),每一臺都是由多個機(jī)械部件組合成復(fù)雜的系統(tǒng)。
當(dāng)細(xì)胞的一部分被放大到五萬倍剧腻,這些部件就顯露出來了拘央。生物學(xué)家利用電子顯微鏡來分辨細(xì)菌鞭毛驅(qū)動機(jī)的組成部件和它的三維結(jié)構(gòu)。在這個過程中书在,他們揭示了一個驚人的微觀工程灰伟。
這些機(jī)器中有些部件,能以每分鐘十萬轉(zhuǎn)的速度運(yùn)轉(zhuǎn)儒旬,并可以連接到另一個信號感測器上袱箱,以便能從環(huán)境中接收到的反饋的信號。
雖然它們旋轉(zhuǎn)的速度如此之快义矛,卻可以立刻停下來发笔,只需要四分之一圈就可以停下來馬上改變方向,以每分鐘十萬轉(zhuǎn)的速度做反方向轉(zhuǎn)動凉翻,這些機(jī)器就像摩托艇后面的驅(qū)動機(jī)了讨,它們有許多驅(qū)動機(jī)工作必須的部件。
細(xì)菌鞭毛有向前的和向后的兩種排擋制轰,是靠水冷卻的質(zhì)子推動前计,它有一個定子、一個轉(zhuǎn)子垃杖、一個U型介面男杈、一個傳動軸、一個推進(jìn)器调俘,它們起到這些機(jī)器部件應(yīng)有的作用伶棒。
科學(xué)家們不是為了方便叫它們這個名稱,它們確實(shí)是有這些部件的功能彩库,自從發(fā)現(xiàn)這些以來肤无,科學(xué)家一直試圖解釋轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機(jī)是怎么通過自然選擇產(chǎn)生的,可是他們無法做出詳細(xì)的達(dá)爾文式的解釋骇钦。
想知道為什么達(dá)爾文的理論無法作出解釋嗎宛渐?
我們要明白分子機(jī)器的特征,就是不可簡化的復(fù)雜性眯搭。這個詞的意思是說窥翩,在任何已知的機(jī)體或細(xì)胞系統(tǒng)中,都有許多組成的部件鳞仙,其中有些部件是它的功能所必需的寇蚊,就是說,如果你去掉一個部件繁扎,系統(tǒng)就會失去功能幔荒。
這個系統(tǒng)是由四十種不同的蛋白分子組成的糊闽,這些成分是必需的,如果缺少任何部件爹梁,鞭毛推進(jìn)器就不能工作右犹,如果缺少鐮刀型的鉤或者缺少傳動軸等等,整個系統(tǒng)就不能在細(xì)胞里面組成了姚垃。
從進(jìn)化論的角度來說念链,你必須解釋怎么才能逐步地建造這樣的系統(tǒng),這個系統(tǒng)只有在所有部件都組裝好之后才能有功能积糯。
分子機(jī)器這個不可簡化的復(fù)雜性掂墓,嚴(yán)峻地挑戰(zhàn)了自然選擇的學(xué)說,根據(jù)達(dá)爾文的學(xué)說看成,即使很復(fù)雜的生物結(jié)構(gòu)君编,比如眼睛、耳朵和心臟都可以隨著時間以較小的步驟累積而逐漸地形成川慌。然而吃嘿,正如達(dá)爾文所闡述的隨機(jī)遺傳變異,只有有利于進(jìn)化中的有機(jī)體生存的時候自然選擇才可以成功梦重。
一百五十多年前兑燥,科學(xué)家還不了解不可簡化的復(fù)雜的分子機(jī)器,但達(dá)爾文已經(jīng)預(yù)料到這樣的系統(tǒng)會給他的理論帶來困難琴拧。
他憂心忡忡地在《物種起源》里寫到:
“如果可以證實(shí)降瞳,確有某種復(fù)雜器官是不可能經(jīng)由無數(shù)漸進(jìn)且微小的變異而形成,那我的理論就會徹底崩潰了蚓胸≌跫ⅲ”
你看,達(dá)爾文其實(shí)早就知道自己的進(jìn)化論理論死穴在哪里赢织!也早已經(jīng)知道亮靴,用不了多長的時間,他的進(jìn)化論理論就會在科學(xué)發(fā)展的陽光里于置,見光死!
(本文重要事實(shí)引自紀(jì)錄片《揭開生命的奧秘》)
附記:今年的諾貝爾化學(xué)獎贞岭,恰恰頒給了分子機(jī)器領(lǐng)域的研究八毯。獲獎的3位化學(xué)家使用分子構(gòu)建出了能夠按照指定方式輸出能量的微小化合物,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和平移運(yùn)動都不在話下瞄桨。這些人工合成的分子话速,模仿了自然界經(jīng)過億萬年演化出的同類——生物體內(nèi)各種組織與器官的內(nèi)外運(yùn)動,生命的所有過程芯侥,在微觀上都是靠這些精巧的小小機(jī)械來完成的泊交∪榧ィ——《南方周末》