本书标题所说的河，指的是一条DNA之河，它是在时间中流淌，而不是在空间流淌。它是一条信息之河，而不是骨肉之河。在这条河中流淌的，是用于建造躯体的抽象指令，而不是实在的躯体本身。这些信息通过一个个躯体，并对其施加影响；然而信息在通过这些躯体的过程中却不受躯体的影响。这条河流经一连串的躯体，不仅不会受这些躯体的经历与成就的影响，而且也不受一个潜在的、从表面上看，更具威力的“污染源”的影响，那就是：性。 

　　在你的每一个细胞中，都有一半基因来自你母亲，另一半基因来自你父亲，这两部分基因肩并肩地相依相伴。来自你母亲的基因与来自你父亲的基因最紧密地结合在一起，创造了你——他们的基因的不可分割的精妙混合体。但是来自双亲的基因本身并不融合，仅仅是发挥它们各自的作用，基因本身都具有坚实的完整性。 

　　进入下一代的时刻到来了，一个基因或者进入这个孩子的体内，或者不参与这样的行动。父亲的基因不会与母亲的基因混合，它们独立地完成重组。你身体内的一个基因，或者来自你的母亲，或者来自你的父亲。这个基因来自你的4位祖辈之一，而且仅仅来自他们中的某一位；进一步推论，这个基因来自你的8位曾租辈之一，而且仅仅来自他们之中的某一位。依此规律，可以追溯到更远的世代。 

　　我们谈到了一条基因之河，但是，同样我们可以说它们是通过地质年代行进的一队好伙伴。从长远的观点来看，繁殖种群的所有基因互相都是伙伴。从短期来说，这些基因存在于个体之内，而且与同享一个躯体的其他基因成为“临时的”比较密切的伙伴。只有基因善于组建个体，而这些个体又能在该物种所选择的特定生活方式下，很好地生存和繁殖，这些基因才能代代相传。为了能很好地活下去，一个基因必须与同一物种（同一条河中）的其他基因良好合作。为了能长久地生存下去，一个基因必须是一个好伙伴。这个基因作为同一河流中其他基因的伴侣，或者在其他基因的背景下，它必须做得很好。其他物种的基因是在另外的河流之中。不同物种的基因不会在同一个体中共存，因此，从某种意义上来说，它们不必相处得很好。 

　　作为一个物种，其特征是：任何一个物种的所有成员流过的基因之河都是相同的，而同一物种的所有基因都必须做好准备，相互成为良好的伙伴。当一个现有物种一分为二的时候，一个新的物种就诞生了。基因之河总是适时分出支流。从基因的角度来说，物种形成（即新物种的起源）便是“永别”。经历一个短期的不完全的分离之后，这支流与主流不是永远分道扬镖，就是其中之一或双方都趋向干涸、消失。两条河在各自的河道之内是“安全”的，通过性的重组，河水互相混合、再混合。但是，一河之水永远不会漫过自己的河岸，去污染另一条河流。一个物种分裂为两个物种之后；两套基因就不再互为伙伴了。它们不会再在同一个躯体中相遇，因此也就无从要求它们和睦相处。它们之间不再有任何交往。这里所说“交往”的字义是指两套基因各自的暂时载体——个体之间的性交。 

　　为什么会发生物种分裂？是什么因素导致两套基因的永别？又是什么原因使得一条河流分成两条支流，并且互相疏远以至永不汇合？尽管在细节上尚有争论，但没有人怀疑这一观点，即，最主要的原因是由于偶然发生的地理上的分离。虽然基因之河是在时间中流淌，然而基因的重新配对，却是发生在实在的个体之内，而这些个体都在空间中占有一定位置。如果北美灰松鼠与英国灰松鼠相遇，它们是有可能交配并繁殖的。但是，它们不大可能相遇。北美灰松鼠的基因之河与英国灰松鼠的基因之河实际上被4800公里宽的海洋隔开了。尽管人们认为，一旦有机会，这两支基因队伍仍然能够成为好伙伴，但事实上它们已经不再互为伙伴了。它们已经互道珍重，当然这还不是一次不可逆转的永别。但是如果照这样再分离数千年，这两条河就会漂离得非常远，以至如果这两种灰松鼠相遇的话，它们将不能再交换基因了。这里的“漂离”两字，说的不是空间上的分离，而是指它们已不能相容。 


　　类似这样的事情，肯定也发生在以前灰松鼠和红松鼠分离之后。这两种松鼠已经不能杂交了。虽然在欧洲的有些地区它们同时存在，而且经常相遇，还在一起争夺坚果，它们已不能再交配产生具有繁殖能力的后代了。这两种松鼠的基因之河流得相距太远了，以致它们的基因在同一躯体中已不再能够互相合作了。许许多多世代以前，灰松鼠的祖先与红松鼠的祖先原本是相同的个体。但是，后来它们在地理上被分隔开了——把它们分开的，或许是山，或许是水，而最终是大西洋。于是灰松鼠的一套基因与红松鼠的一套基因分道而行。地理上的隔离导致它们在生育上缺乏适应性。好伴侣变成了坏伴侣。或者，如果做一个让它们交配的试验，它们将表现出不是好伙伴。坏伙伴会越变越坏，直至现在，它们干脆就不再互为伴侣了。它们之间的分离是永别，两条基因之河分开了，而且注定越离越远。在很久很久以前，我们人类祖先和大象祖先之间也曾发生过同样的事情。或者，鸵鸟的祖先（它也是人类的祖先之一）和蝎子祖先之间，也发生过这种事情。 

　　现在，DNA之河或许已经有了近3000万条支流。所以这样说，是因为据估计现在地球上大约存在着这么多个物种。而且，还有一种估计，现存物种的总数）只不过是地球上曾经存在的物种总数的1％。由此可以得出，地球上总共曾经存在过30亿条DNA河的支流。今日的3000万条支流之间，已经发生了不可逆转的分离。 

　　它们中的大多数将最终消失得无影无踪，因为大多数物种终将消亡。如果你沿着这3000万条河流（为了简洁明了起见，我用“河流”这个词代替“河流的支流”）溯本求源，就会发现它们都曾一个接一个地与其他河流互相汇合。大约在700万年前，人类的基因之河与黑猩猩的基因之河是合在一起的，而几乎在同时，大猩猩的基因之河与黑猩猩基因之河也是合在一起的。再倒退数百万年，我们所加入的非洲古猿基因之河与猩猩基因之河合流。在比这更早的年代，我们祖先的基因之河是与长臂猿的基因之河同流的（而长臂猿的基因之河顺流向下，分裂出几个不同种的长臂猿与合趾猿）。 

　　如果我们在时间坐标上再奋力回溯，曾与我们的基因之河合流的一些河流，在向前流淌的过程中又分出许多支流：欧洲猴、美洲猴，以及马达加斯加狐猴等等。在更久远的过去，我们人类的基因之河曾经与另外一些基因之河合流，一些主要的哺乳动物种群，如啮齿动物、猫、蝙蝠、大象等，就是后来从那些基因之河分裂出来的。再往前，我们又见到另外一些基因之河，各种爬行动物、鸟类、两栖动物、鱼类、无脊椎动物，分别是从这些河流分裂出来的。 

　　在关于基因之河的比喻中，我们必须对一个重要方面加以注意。当我们想到所有哺乳动物的源头支流（而不是说细分至出现灰松鼠的小支流）时，头脑中便浮现出密西西比河和它的支流密苏里河这样宏伟的图象。归根结底，哺乳动物分支，是在不断地分支再分支，直至产生了所有的哺乳动物——从倭鼩鼱到大象，从掘穴而居的鼹鼠到高踞枝头的猴子，等等。人们会这样想：哺乳动物的源流必定是一条滚滚向前的巨大洪流，不然它怎能注满它的千万条重要支流呢？然而，这种联想却是大错特错了。所有现代哺乳动物的祖先从非哺乳动物分离出来，这与任何其他物种的形成相比，并不显得“声势浩大”。如果当时恰巧有一位博物学家光临，这个过程甚至不会引起他的注意。基因之河的新支流就像一条小溪，栖居育着夜间活动的小生灵。这些小生灵与它们的非哺乳动物亲戚之间的差异极小，就像红松鼠与灰松鼠之间的那种关系。只是到了后来，我们才把哺乳动物的祖先当做哺乳动物看待。在最初时，它们不过是另一种貌似哺乳类的爬行动物，与其他十来种有口鼻部的小动物并无显著差别，都是恐龙的一小口美食。 

　　所有大的动物类群，比如脊椎动物、软体动物、甲壳纲动物、昆虫、环节动物、扁虫，以及水母等等，在早期它们的祖先分手的时候，同样也没有什么戏剧性。当软体动物（以及其他动物）始祖的基因之河，与脊椎动物（以及其他动物）始祖的基因之河刚刚分离的时候，这两群生物（可能类似蠕虫）非常相像，以至它们之间还可以交配。它们仅仅是由于偶然地被地理上的障碍所分离，才未能相遇和交配。比如，也许是干旱，陆地把原来的统一水体隔开了。没有人能猜到其中一个群体注定会生出软体动物，而另一个群体注定会生出脊椎动物。这两条DNA之河不过是刚刚勉强分开的小溪，这两种动物类群还很难区分开。 


　　让我们再回到工程师的世界里来。模拟信号只要不被反复地复制，它的缺陷倒也无碍大事。录音磁带可能有嘶嘶声，但它很小，除非将声音放得很大，否则你也许不会注意到这嘶嘶声。然而在你将音乐放大的同时，嘶嘶声也被放大，还带进了新的噪声。但是如果你将磁带复录，复录后再复录，一次又一次地复录下去，经过100次的复录之后，磁带上留下的将只有可怕的嘶嘶声。在全模拟电话时代，这种现象就成了问题。任何电话信号经过很长的一段电话线之后都会衰减，因此必须将它们“提升”，即加以放大，比如每100公里就要放大一次。在模拟信号时代，这是一件令人头疼的事，因为每一级放大都会增加背景的嘶嘶声。数字信号也需要放大，但是，由于我们已经知道的原因，这种放大过程不会引入任何“误差”：不论需要经过多少次放大，我们都可以借助一定的装置使信号得到改善，完美地走向下一程。即使数字信号旅行成千上万公里，嘶嘶声也不会变大。 

　　在我小时候，母亲对我说，神经细胞就是人体内的电话线。然而，它们是模拟的还是数字的？回答是：它们是这两者有趣的混合体。一个神经细胞可不像一段导线。它是一条细长的管子，一种“化学变化波”从中经过，就像炸药包的引线，在地上咝咝作响地燃烧着。然而，又不像引线，神经细胞能够很快地恢复；在经过短暂的休息之后，神经又能“咝咝作响”了。波的幅度（像引线的温度）在波沿神经传播时会有变化，但这没有任何影响。代码不关心幅度的涨落。有化学脉冲和无化学脉冲，这就像数字电话里的两个分立的电平。从这个意义上讲，神经系统是数字式的，但是，神经冲动不会被编码为字节：它们不能组成离散的代码数值。相反，信息的强度（如声音的响度、光线的亮度，甚至情绪的迸发等等）由脉冲的频率表达出来。工程师们把这种方式叫做脉冲频率调制。在出现脉冲编码调制技术以前，曾经广泛采用脉冲频率调制技术。 

　　脉冲频率是个模拟量，而脉冲本身是数字式的：脉冲要么有，要么无，没有其他量值。如同其他数字系统一样，神经系统也从这一特点中获益匪浅。在神经系统中，也有一种相当于“放大器”的东西，但不是每100公里才有一个，而是每1毫米就有一个——在脊髓和你手指尖之间便有800个这样的“放大器”。如果神经冲动的绝对幅度在发挥作用，人的一支胳膊的长度就足以使所传输的信息面目全非，更不要说一头长颈鹿脖子那样的长度了。每一次放大都会引入更多的随机误差，就像进行800次的磁带复录一样。或者，就像用复印机进行复印，复印件再复印，经过800次复印之后，最后得到的将是模糊一片的灰色。数字编码为解决神经细胞的问题提供了唯一的解决办法，而自然选择也充分接受了它，基因的情况也是如此。 

　　弗朗西斯·克里克（Francis Crick）和詹姆斯·沃森（JamesWatson）是揭开基因分子结构之谜的人。我认为他们应当像亚里士多德和柏拉图那样世世代代受到尊敬。他们获得了诺贝尔生物学和医学奖，他们应该获此殊荣。然而，与他们的贡献相比，这奖励是微不足道的。谈论继续不断的革命，在字眼上几乎是矛盾的，然而不仅仅是医学，还有我们对生命的全部理解都会发生一次又一次的革命。这些革命是观念变化的结果，而观念上的变革是这两个年轻人在1953年发起的。基因本身，以及遗传疾病只不过是冰山的一角而已。在沃森和克里克之后，分子生物学真正的革命性变化，是它已变成数字式的了。 

　　在沃森和克里克之后，我们知道，从内部的微细结构讲，基因本身就是一长串纯数字信息。尤其是，基因结构是真正数字式的，像计算机和激光唱机那样完全的数字化，而不是像神经系统那样部分的数字化。遗传密码与计算机代码不同，不是二进制的；遗传密码与某些电话系统也不相同，不是8位码；遗传密码是一种4进制代码，它有4个符号。基因代码完全像计算机的机器代码一样。 


　　除了专业术语不同之外，分子生物学杂志里面的每一页都可以换成计算机技术杂志的内容。关于生命核心的数字革命带来了许多结果，其中最重要的是，它给活力论者们关于“有生命物质与无生命物质有极大区别”的观点以致命的最后一击。直到1953年，人们可能还相信，在有生命的原生质中存在着某种基本的、不可再分的神秘物质。自那以后不再有人这样想了。甚至那些原先倾向于机械生命论的哲学家也不敢期望，他们那最不切实际的梦想能得到满足。 

　　下面这段科学幻想小说的情节还是说得通的，只是技术上与今天不同，比今天的技术略微超前了一些而已。吉姆·克里克森（Jim Crickson）教授被外国的邪恶势力绑架，他们逼迫克里克森在一个生物战实验室里工作。为了拯救世界文明，他所应该做的最重要的事情，就是把一些绝密的信息传递给外部世界。然而，所有正常的联系渠道都断绝了。只有一个例外，DNA密码有64个三联体“密码子”，足够组成一个包括26个大写字母和26个小写字母的完整英文字母表，外加10个数字、一个空格符号和一个句号。克里克森教授从实验室的样品架上取来一种恶性流感病毒，用无懈可击的英语句子将他要传达给外界的完整情报，设计在病毒的基因图谱中。他在设计的基因图谱上一遍又一遍地重复发布他的情报，还加上了一个极易辨认的“标志”序列，就是说，为首是10个引导数字。他让自己感染了这种病毒，然后到一个挤满了人的房间里不停地打喷嚏。一个流感浪潮横扫全球。世界各地的医学实验室都开始分析这种病毒基因图谱的排序，以期设计出一种疫苗来对付它。人们很快就发现，病毒的基因图谱中有一个奇怪的重复的模式。引导数字引起了人们的警觉：这些数字是不可能自发产生的。 

　　于是有人无意中想到采用密码分析技术来解决问题。这样，没费多少工夫，克里克森教授所传递的英文情报就被人们读懂了，消息传遍了全世界。 

　　我们的基因系统（也是我们这颗行星上所有生命的通用基因系统）是彻底数字化的。你可以一字不差地把《新约全书》编入人类基因图谱中由“闲置”DNA占据的部分，这些DNA还没有被利用，至少是没有被人体以通常的方式利用。你体内的每一个细胞都含有相当于46盘巨大的数据磁带的信息，通过无数个同时工作的“读出磁头”将数字符号取出。在每一个细胞中，这些磁带——染色体——所包含的信息是一样的，但不同类型细胞中的读出磁头根据它们自己的特殊目的，挑出数据库中不同部分的信息。这就是为什么肌肉细胞会不同于肝细胞。这里没有受到心灵驱使的生命力，没有心跳、呻吟、成长，也没有最初的原生质，神秘的胶体。生命仅仅是无数比特数字信息。 

　　基因是纯粹的信息，是可以被编码、再编码和译码的信息，在这些过程中，其内容不会退化，也不会改变。纯粹的信息是可以复制的，而且由于它是数字信息，所以复制的保真度可以是极高的。 

　　DNA符号的复制，其精确度可与现代工程师们所做的任何事情相媲美。它们一代代被复制，仅有的极偶然的差错只足以引起变异。 

　　在这些变种中，那些在这个世界上数量增多的编码组合，当它们在个体内解码和执行时，显然能自动地使个体采取积极步骤去保持和传播同样的DNA信息。我们——一切有生命的物质——都是存活下来的机器，这些机器按照程序的指令，传播了设计这个程序的数据库。现在看来，达尔文主义就是在纯粹数码水平上的众多幸存者中幸存下来的。 

　　现在看来，不可能有其他的情况。我们可以想象一下模拟式的基因系统。我们已经知道，模拟信息经过连续若干代的复制之后会产生什么样的后果：变成了一片噪声。在设有许多放大器的电话系统中，在多次转录磁带的过程中，在复印再复印的过程中——总之，在累积退化过程中，模拟信号极易受到损害。因此，复制只能进行有限的几代。然而，基因则不然，它可以自我复制千万代而几乎没有任何退化。达尔文的进化论之所以成立，仅仅是因为复制过程是完美无缺的——除去一些分立的变异，自然选择法则决定了这些变异或者被淘汰，或者被保留下来。只有数字式的基因系统能够使达尔文的进化论在地质时代中永放光华。1953年是双螺旋年，它将被看作是神秘论生命观和愚昧主义生命观的末日，而达尔文主义者则把1953年视为他们的学科最终走向数字化之年。 


　　纯粹的数字信息之河，庄严地流过地质年代，并分解成30亿条支流。它是一个强有力的形象。但是，它在什么地方留下了熟悉的生命特征？它在什么地方留下了躯体、手脚、眼睛、大脑和胡须，树叶、树干和树根？它又在什么地方留下了我们和我们的各个部分？我们——动物、植物、原生动物、菌类和细菌——难道仅仅是供数码式数据从中流过的小河河道吗？从某种意义上来说，是这样。 

　　但是，正如我在前面所说，还不止这些。基因并不仅仅是复制它们自己，一代一代往下传。它们实际上把时间消磨在躯体内，它们存在于躯体内，它们影响一代接一代的躯体。躯体，从外观到行为都受到它们的影响。躯体也是重要的。 

　　就拿北极熊来说。北极熊的躯体不仅仅是数字小溪的河道，它还是一部像熊那么大而复杂的机器。整个北极熊种群的所有基因是一个集体——它们是好的伙伴，肩并肩地走过时间旅途。但是，它们并不把时间都消耗在陪伴这个集体中所有其他成员上：他们在集体的一群成员内更换伙伴。“集体”这个词的定义是，它是一套基因，这些基因有可能与这集体中的任何其他基因（但不是世界上其他3000万个集体之一的成员）相遇。实际的相遇总是发生在某一北极熊躯体的某一个细胞之中。因而，那个躯体并不是消极地接受DNA的一个容器。 

　　每个细胞里都有完整的一套基因，想象一下细胞的巨大数目便足以使你震惊：一只大公熊体内有9亿亿个细胞。如果将一只北极熊的所有细胞排成一队，足以从地球到月球排一个来回。这些细胞分成几百种截然不同的类型，所有的哺乳动物基本上都有几类细胞：肌肉细胞、神经细胞、骨细胞、表皮细胞等等。同一类型的细胞聚集在一起形成组织：肌肉组织、骨组织等等。所有不同类型的细胞都具有构成这种类型所需的基因指令。只有与相关组织相适应的基因才能被激活。这就是为什么不同组织的细胞形状和大小均不相同。更有趣的是，特定类型细胞中被激活的基因导致这些细胞长成特定形状的组织。骨骼并不是没有形状的、硬实而坚固的大块组织。骨骼有它们特定的形状：有中空棒状的，有球状和凹窝状的，还有脊椎骨和骨距等等。细胞由它内部激活了的基因编好了程序，就好像它们很清楚自己的相邻细胞是哪些，自己的位置在哪里。它们就这样形成了自己的组织，长成了耳垂，或者心脏瓣膜、眼球、括约肌等不同的形状。 

　　像北极熊这样的复杂有机体，它有很多层次。北极熊的躯体就是许多具有精确形状的器官（如肝脏、肾脏、骨骼等）的复杂集合体。每一个器官又是由特定组织构成的复杂的大厦，建造这些组织的砖块就是细胞，它们通常是一层层或一片片的，也常常是块状的实体。从更小的尺度上讲，每一个细胞都有高度复杂的内部结构，即折叠膜结构。这些折叠起来的膜，以及膜之间的液体，是发生多种不同类型的、错综复杂的化学反应的场所。在一家化学工业公司或者碳化物公司里，可能有数百种性质截然不同的化学反应正在进行。这些化学反应被烧瓶壁、管道壁等分隔开来。在一个活的细胞里，可能有差不多数量的化学反应同时发生。从某种程度上来说，细胞内部的膜就如同实验室里的玻璃器皿。当然，从两个方面来看，这种比喻不太恰当。其一，尽管有许多化学反应是发生在膜之间，但也有不少化学反应发生在膜上。其二，还有更重要的手段将不同的反应分隔开来。每一种反应都是由它自己特殊的酶来催化的。 

　　酶是一种非常大的分子，它的三维立体结构提供了能促进反应的表面，从而加速特定类型的化学反应。由于对生物分子来说最重要的是它们的三维立体结构，所以我们可以把酶分子看作一台大型机床，它通过仔细筛选，形成一条制造特定形状分子的生产线。因此，在任何一个细胞里面，都同时独立地发生着数以百计的不同化学反应，这些化学反应都是在不同的酶分子表面发生的。在一个特定的细胞中，发生哪些特定的化学反应，取决于存在哪些特定类型的酶分子。每一个酶分子，包括其十分重要的形状，都是在特定基因的决定性影响下装配出来的。确切他说，基因中数百个密码符号的精确顺序，根据一套完全已知的法则（遗传密码），决定了氨基酸在酶分子中的序列。每一个酶分子都是一条氨基酸长链，而每一条氨基酸长链都自动盘绕成一个独一无二的、特定的三维立体结构，就像一个绳结。在绳结中，长链的某些部分与另一些部分形成交联键。绳结确切的三维结构是由氨基酸的一维顺序决定的，因此也就是由基因中密码符号的一维顺序决定的。这样，细胞里发生什么化学反应，就取决于究竟是哪些基因被激活了。 


　　然而，在一个特定的细胞中，是什么决定了应该激活哪些基因呢？回答是：那些存在于细胞内的化学物质。这里包含着一个鸡和蛋的悖论，然而并非不可超越。实际上，对这一悖论作出解答，虽然在细节上很复杂，但是在原理上却很简单。计算机工程师把这种解答叫做“引导程序”。我第一次开始使用计算机是在60年代，所有程序都必须通过穿孔纸带来输入（那时美国的计算机通常使用穿孔卡片，但原理是一样的）。在你装入大型程序纸带之前，你必须先装入一个小的程序，称为“引导装入程序”。这引导装入程序只做一件事：告诉计算机怎样装入纸带。但是，这里就有了鸡和蛋的悖论：这“引导装入程序”自己又是怎样“装入”的呢？在现代计算机中，相当于“引导装入程序”的功能已经由计算机里的硬件来完成了。但是在早期，你必须按照规定的顺序操作键盘才能开始工作。这一系列按键告诉计算机怎样开始阅读引导装人程序的第一部分。然后，引导装人程序纸带的第一部分又告诉计算机，如何阅读引导装人程序的下一部分等等。待引导装人程序全部输入计算机后，计算机就知道如何阅读任何纸带了，这时它才变成一台有用的计算机。 

　　胚胎是这样开始形成的：一个单细胞（也就是受精卵）分裂成两个；这两个又分别分裂，这就变成了4个细胞；每个细胞再分裂，变成了8个细胞等等。用不了多少代，细胞数就增加到了万亿个，这就是指数分裂的力量。但是，如果仅此而已的话，那么这数以万亿计的细胞就全是一模一样的了。如若不是这样，它们又是怎样分化（请允许我使用技术术语）成为肝细胞、肾细胞、肌肉细胞等等，并且各有不同的基因被激活，各有不同的酶在活动呢？通过“引导”。它是这样工作的：尽管卵子看上去像是个球体，实际上它内部的化学物质存在极性。它有顶部和底部，很多情况下还有前后之别（因此也有左边和右边）。这些极性的表现形式是化学物质的梯度。 

　　某些化学物质的浓度从前向后逐渐升高；另一些化学物质的浓度自上而下逐渐升高。这些早期的梯度虽很简单，却足以构成引导运作的第一步。 

　　例如，当一个卵子分裂成为32个细胞的时候，也就是第五次分裂之后，这32个细胞中的某些细胞会得到多于平均数的顶部化学物质，另一些细胞得到了多于平均数的底部化学物质。细胞首尾之间化学物质也可能出现不平衡。这些差异足以在不同细胞内激活不同的基因组合。因此，在早期胚胎各不同部分的细胞中，会出现酶的不同组合。这就使得在不同的细胞中有更多的不同基因组合被激活。因此，细胞不再与胚胎内它们的克隆祖先保持一致，细胞出现了世系趋异。 

　　细胞的世系趋异完全不同于前面谈到的物种趋异。这些细胞趋异是依程序进行的，并且可以预见其细节。而物种趋异是由于地理上的突然变化所带来的偶然性结果，并且是不可预见的。此外，当物种趋异时，基因本身发生趋异，这种情况我曾充满想象力地称之为“永别”。当胚胎中发生细胞世系趋异时，分裂双方都接受相同的基因——全都相同。但是不同的细胞接受化学物质的不同组合，而不同的化学物质组合会激活与之相配合的不同基因，而且有些基因的使命就是激活或阻断其他基因。“自我引导”就这样进行下去，直到我们有了不同类型细胞的全部指令系统。 

　　正在发育的胚胎不仅仅是分化为数百个不同类型的细胞。它的外部和内部形态还同时经历了精致的动态变化。或许最具戏剧性的是最早期的一个变化——原肠胚形成的过程。著名胚胎学家路易斯·沃尔波特（Lewis Wolpert）甚至这样说：“虽然不是出生、结婚或死亡，但它真正是你一生中最重要的时刻，这就是原肠胚的形成。”在原肠胚形成时到底发生了什么呢？一个由细胞组成的空球经弯曲变形之后变成了一只带衬里的杯子。一般来说，整个动物界的所有胚胎都要经历相同的原肠胚形成过程，这是胚胎学多样性的共同基础。在此，我只是把原肠胚的形成作为一个例子，一个特别引人注目的例子提出。在胚胎发育中经常见到，整层细胞不停地做着类似折纸的动作，原肠胚形成只是这类动作中的一个。 


　　在折纸能手的表演结束后，经过一层层细胞无数次的折叠、伸展、鼓起和拉平后，在胚胎的一些部分生机勃勃而和谐有序地生长，另一些部分被消耗后；在分化为化学性质和物理性质上各异的数百种细胞后，当细胞的数量达到以万亿计的时候，这最终的产物便是一个婴儿。不，婴儿诞生并不是终点，因为个体的整个生长——还有，躯体的某些部分比另一些部分生长得快——包括经由成年直到老年的过程，应该视为同一个胚胎学过程的延伸，这才是完整的胚胎学。 

　　个体之间的不同之处，就在于它们在整个胚胎学过程中在数量细节上存在差异。一层细胞在折叠起来之前长得有点过头，这结果是什么呢？可能是鹰钩鼻子，而不是朝天鼻子；还可能是扁平足，这也许能使你免于战死疆场，因为扁平足者不准参军；也可能肩肿骨的形状特殊，它使你长于投掷标枪（或者掷手榴弹，或者打板球，这取决于你所处的环境）。有时，细胞层折纸动作的个别变化会带来悲剧性后果，比如天生胳膊残疾或无手的婴儿。由纯粹化学因素而非细胞层折纸动作引起的个体差异，其后果也同样严重：不能吸收牛奶、同性恋倾向、对花生过敏，或者吃芒果时感觉像吃松节油一般恶心。 

　　胚胎发育是一种非常复杂的物理化学过程。在它的发展进程中，任何一点细节上的改变，都会给全过程带来不可估量的影响。 

　　你只要回忆一下这个过程在多么大的程度上借助于“引导”，对这一点就不会感到太惊奇了。许多个体发育过程中的差异是由环境不同引起的——例如缺氧，或者受到引起胎儿畸形的药剂的影响。 

　　许多其他个体差异是由基因的不同引起的——不仅仅是那孤立的基因，还有那些与其他基因相互作用的基因，还有与环境差异发生相互作用的基因。胚胎发育是个复杂的、千变万化的过程，又是个错综复杂、互相影响的自我引导过程。胚胎发育过程既强有力又很敏感。说它强有力，是因为它排除了许多潜在的变异，对抗着有时看来势不可挡的种种可能，产生出一个活生生的子代。与此同时它对变化非常敏感，以致不存在两个所有特征都完全一样的个体，甚至没有一模一样的双胞胎。 

　　现在，这一讨论已渐渐引到这个论点上。在由于基因所引起的个体问差异（差异的程度可大可小）面前，自然选择可能倾向于胚胎折纸动作或胚胎化学的后代，而淘汰其他个体。就你的投掷手臂受到基因的影响来说，自然选择有可能接受它，也可能淘汰它。如果善投掷对个体存活时间是不是够长，是否能有自己的孩子产生了一定影响（不管这影响是多么轻微），而投掷能力又受基因的影响，这些基因便有较大的可能性传到下一代。任何一个个体都可能因为与他的投掷能力没有关系的原因而死去，但是，导致个体善投掷的基因（有这个基因的人比没有这个基因的人更善于投掷）将寄居于很多人体内，延续许多世代。从这个特定基因的角度来看，其他的死因将是均等的。以基因的观点来看，存在的只是流经世世代代的DNA之河，只是在某一个躯体内临时寄居，只是与伙伴基因临时共享同一个躯体，而这些伙伴基因可能是成功的，也可能是失败的。 

　　经过很长一段时期之后，基因之河里充满了历经万难仍存活的基因。成功的原因是多种多样的：有的基因使人投掷长矛的能力略有提高，有的基因使人辨别毒物的能力略有提高，以及其他等等。作为一种平衡，有些基因对生存不利：可能会使具有它的人眼睛散光因而标枪投不准，或者使具有它的人缺乏吸引力因而找不到配偶。它们最终会从基因之河中消失。在所有这一切中，要牢记我们在前文指出的论点：在基因之河中能够长期存活下去的基因，将是那些有利于这一物种在一般环境中存活下去的基因；所谓“一般环境”，或许最主要是指这个物种的其他基因，即指这个基因不得不与之在同一个躯体中共存的那些基因，与之在同一条基因之河中共同游过地质时代的那些基因。 

　　原注：严格他讲，例外的情况是存在的。有些动物，比如蚜虫，是无性繁殖。现在，采用人工授精之类的技术，人类不经交媾就可以有孩子，甚至，鉴于体外繁殖的卵子可以从女性胎儿体内取得，人类不等发育成熟即可生育。但就论题而言，我的观点的说服力并未减弱。

　　显然，我们在某个地方出了差错。但是，错在哪儿呢？我们的计算正确无误。错就错在假设每上溯一代祖先数目增加一倍上。事实上，我们忘记了表亲之间的通婚。我原来假设，我们每个人都有8位曾祖。但是嫡表兄妹婚配所生的孩子，只有6位曾祖。这是因为，就嫡表兄妹而言，一人的祖父母是另一人的外祖父母，而这共同的祖父母（外祖父母）就是他们孩子的曾祖父母兼外曾祖父母。 

　　你也许会问：“那又怎样呢？”人们偶有表亲联姻的情况，达尔文的妻子埃玛·伟奇伍德（Emma Wedgwood），就是达尔文的嫡表妹，但这种情况肯定不刽良多，不至于造成很大差异吧？不，它会的。因为我们所说的表亲之间通婚，还包括三代、五代、十六代以至更远的远亲之间的通婚。如果你把表亲关系算得那么遥远，每一个婚姻就都成为表亲之间的婚姻了。有时，你会听到有人夸口说自己是女王的远亲，这是在自我吹嘘。因为，追根究底，通过多得难以追溯的途径，我们大家都是女王的远亲，也是其他每一个人的远亲。皇族和贵族唯一与众不同的是：他们的家系可以明确地追溯上去。正如十四世霍姆伯爵（Earl of Home）在回答政敌针对他的头衔所作的嘲讽时说：“我猜，威尔逊先生，您碰巧会想到，自己是十四世威尔逊。”综上所述，我们互相之间的亲属关系要比我们通常所意识到的近得多，我们祖先的实际人数比我们通过简单计算得到的数字要少得多。一次，为了使一个女学生按照这一思路推理，我要她估猜，她和我两人最近的共同祖先生活在多久以前？她盯着我的脸，毫不犹豫地用缓慢的土音答道：“在类人猿时代。”出于直觉的迅速反应，可以原谅，却百分之百地错了。它意味着分隔的时间数以百万年计。实际上，她和我最近的共同祖先，很可能就生活在二三百年之内，在威廉一世（1066～1087）之后很久。而且，我们之间肯定具有多重亲属关系。 

　　导致我们错误地多算祖先人数的那个世系模式，是一棵不断分杈，从分杈上再分杈的树。将它调过头来，是一棵同样错误的子系模式树。一个典型的人有2个子女，4个孙子孙女，8个曾孙曾孙女……，经过几个世纪之后，后裔的数目就会多到不可思议。一种远为真实的世系模式是流动的基因之河，我们已在第一章中作过介绍。在河流的两岸之间，基因有如永远滚滚而下的水流，在时间中流淌。基因纵横交错，沿时间之河而下，水流打着漩涡时分时合。 

　　沿着河流每隔一定距离取一桶水。桶中的一对对分子，在顺流而下的过程中曾问歇地成为伴侣，以后还会再次成为伴侣。它们过去也曾经被远远地隔离，将来还会再被远远隔离。要追寻它们接触的地点极其困难，但是我们可以确信无疑地肯定有接触——确信无疑地肯定，如果两个基因在某一点没有接触，那末，无论是向上游还是下游，沿基因之河不用走很远，它们又会再次相遇。 

　　你可能不知道，你就是自己丈夫的表亲。其实从统计角度看，你不必追溯到太久远的祖辈，就很可能会找到与丈夫在血统上的连接点。再换一个方向，让我们面向未来。显然，你有很好的机会与丈夫（或妻子）共有后代。然而，这里有一个更惊人的想法。下次你同一大群人在一起的时候，比方说，出席音乐会，或观看足球比赛，你看看周围的听众或观众，想想如下的假设：假设你有后代生活在遥远的将来，这个音乐会上或许就有人与你同是这些未来后代的祖先，你可能还跟他们握过手呢。一般说来，孩子的祖父母与外祖父母都知道他们是这些孩子的共同祖先。不管他们是否合得来，这一层关系必定会给他们带来亲情感。他们可能互相瞧着对方说道：“唷，我并不大喜欢他，但他的DNA混和了我的DNA，存在于我们共同的孙辈体内。可以预期，在我们死后很久，我们还会有许多共同的后代。这当然在我们之间形成了一种联系。”我的意思是，如果你有幸在遥远未来拥有后代，在音乐厅里的陌生人中，就很可能有人是你后代的共同祖先。你可以环视观众席，推测哪一位命中注定会与你共有后代，哪一位不会。不管你是谁，无论你是什么肤色，什么性别，都可能和我同是未来某人的祖先。你的DNA也许注定会与我的DNA混合在一起。敬礼！现在，假设我们乘坐时间机器回到过去的岁月，也许回到了罗马圆形剧场中的人群中，或者回到了更早的乌尔国集市上，甚至更古老的地方。环视人群，就像看待现代音乐厅的听众那样。你可以把这些已逝去很久的人分为两类，而且只有两类：一类是你的祖先，另一类不是你的祖先。这是再明显不过的，但由此我们得出了一个非凡的真理。如果时间机器能够把你带回足够久远的过去，你可以把所遇到的人分成两类：1995年存活的每一个人的祖先，或者不是1995年存活的人的祖先。决无介于两者之间的人。跨出你的时间机器，你所看到的每一个人或者是全人类的祖先，或者不是任何人的祖先。 


　　这首诗何其令人陶醉！因此我真的不情愿煞风景地指出，这里也有一个无可置疑的变异。像现今的译文那样，在“乌龟”（turtle）后面加上dove，改成“斑鸠”，固然正确，却很呆板，听起来韵律被破坏了。然而，当文章既不是成千上万份地印刷出来，也不是刻蚀在高保真度的计算机光盘上，而是由老朽的抄写员从稀有而易碎的莎草纸文稿传抄再传抄，那么，这些就已经是我们所能企盼的最小差错，属于不可避免的轻微退化。 

　　但是，现在引人了性（我的意思不是把性引入《雅歌》），我所说的性的作用是，将一份文件撕去一半，而且随机地撕成一片片，然后与另一份文件的乱得不相上下的一半混合。这听起来难以置信，甚至是野蛮的破坏，但确实是在生殖细胞形成时所发生的。例如，当一个男人制造一个精子细胞时，父亲遗传给他的染色体与母亲遗传给他的染色体就结成一对一对，而且其中很多都改变了位置。 

　　一个孩子的染色体，实际上是他祖代染色体无法复原地混杂、拼凑而成的大杂烩，而且一直回溯到远祖都是如此。原想要的古代经文，它的字母，可能还有单词，也许能够原封不动地代代相传。然而章、页、甚至于段，却被无情而有效地撕碎后重新粘贴到一起；这种破坏可以说是非常无情，以至从跟踪历史踪迹的角度来看几乎一无用处。凡涉及世系，性总是一个巨大的障碍。 

　　只要性确实没有牵涉进来，我们就能利用DNA档案来重现历史。我想到两个非常重要的例子。一个就是非洲夏娃，我下面会讲到她。另一个例子，是重现更久远的祖先——着眼于各个物种之间的亲缘关系，而不是物种内的亲缘关系。我们在前一章中已经看到，有性繁殖只发生在物种之内。当一个亲本物种建立了一个子代物种时，基因之河就分成两条支流。等到它们分岔时间足够长，远离它作为档案管理员的障碍之时，每条支流中的有性繁殖实际上有助于重建物种问的世系和亲缘关系。只是在涉及物种内部的亲缘关系时，性才把证据搞乱。对于种间的亲缘关系来说，性只有助益：它倾向于自动地确保每一个体都是整个物种的优良遗传样本。 

　　在搅拌均匀的河水中，你从哪里打一桶水都一样，哪一桶水对那条河的水都具有代表性。 

　　为了画出物种的系谱，事实上已对取自不同物种典型样本的DNA文本进行过逐字的比较，并且很成功。根据一个有影响的学派的说法，甚至能够在分岔的地方标出日期。这种机会来自尚有争议的“分子钟”概念，该假说认为：基因文本任一区域内每百万年发生突变的速率是恒定的。我们很快就要回到关于分于钟的假说上来。 

　　在我们的基因中，描述一种称为细胞色素C的蛋白质的“段落”共有339个字母。马与我们的亲缘关系相当远，人类细胞色素C与马的细胞色素C有12个字母的改变。猴子是我们相当近的亲戚，人类细胞色素C与猴子的细胞色素C只差一个字母。驴是马的近亲，马与驴的细胞色素C也仅有一字之差。此外，猪与马的亲缘关系稍远，它们的细胞色素C之间有3个字母不同。人与酵母的细胞色素C之间有45个字母的差别，而猪与酵母之间，也同样是45个字母的差别。这两组数字的相同并不令人奇怪。沿着人类的基因之河溯流而上，就会发现，人与猪的基因之河汇合的时间，要比它们一起与酵母的基因之河汇合的时间近得多。但是，在这些数字当中也有一个小小的污点。马与酵母的细胞色素C相差46个而不是45个字母。这并不意味着对酵母来说，猪比马的亲缘关系更近些。它们同为脊椎动物，并且，实际上，还同为兽类，与酵母的亲疏程度是完全一样的。或许，在与猪的最近的共同祖先之后，在演变到马的世系中，不知不觉地出现了一个额外的变化。这并不重要。总体说来，各对生物之间细胞色素C字母差异的数目，与前述进化树分杈的想法所推断的情况十分吻合。 

　　前面提到的分子钟学说认为，一个基因文本每百万年的变化速率是大体固定的。关于区分马与酵母的46个细胞色素C字母变异，一般认为，其中大约一半是发生在从它们共同祖先到现代马的进化过程中，大约另一半发生在从它们共同祖先到现代酵母的进化过程中（显然，这两条进化途径经历的时间是完全相同的）。最初，这种假设似乎令人惊讶。毕竟，它们的共同祖先很可能更像酵母，而不那么像马。自从著名的日本遗传学家木材元（MotooKimura）率先表示支持之后，对于该假设的一种调整，即基因文本中的大部分可以自由改变，而不影响基因文本的含义，已经逐渐被接受。 


　　在一句句子中采用不同字体就是一个很好的比拟。 

　　“马是一种哺乳动物”。“酵母是一种真菌。”尽管在这两个句子里，每个词都采用了不同的字体，但它们的意义却十分明晰。数百万年间，分子时钟滴嗒滴嗒地送走了相当于毫无意义的字体变化的那些东西。由自然选择决定的变化和描述马与酵母之间差异的变化——也就是句子在意义上的变化，则是冰山的尖顶。 

　　有些分子的时钟速率较另一些分子快。但细胞色素C的进化相当缓慢：大约每2500万年有一个字母变化。这或许是因为，细胞色素C对生物生存极其重要，其作用主要取决于它的具体形状。 

　　在这种形状至关重要的分子里发生的大多数变化，是自然选择所不能容忍的。其他一些蛋白质，如血纤维蛋白肽，虽然也很重要，却有多种能同样起作用的形式。血纤维蛋白肽能使血液凝固，你可以改变它们大部分的细微结构，却不会损害它们的凝血能力。这些蛋白质的突变速率为每60万年左右发生一次变化，比细胞色素C快40多倍。因此，血纤维蛋白肽可以用来再现比较晚近的世系，比如在哺乳动物范围内，但是，却不能用它们来再现古老的世系。不同的蛋白质有几百种，每一种都有自己特有的变异速率，因此，每一种都可以独立地用于重建系谱。它们产生出的都是几乎一模一样的系谱。顺便说一句，这就很好地证明（如果需要证据的话）了进化论是正确的。 

　　我们已经认识到，性的混杂搞乱了历史记录，并由此展开了我们的讨论。我们已经找出两条途径，可以避开性的干扰。前面就其中之一进行了详细讨论。我们的讨论基于这样一个事实，即：性不会把不同物种的基因混合在一起，这就为我们提供了这样的可能性：利用DNA序列来重建我们远祖的系谱，这些远祖生活在我们成为人类之前很久。但是，我们已经同意，如果我们回到足够久远的过去，那么无论怎么说，我们全人类肯定都是同一个体的后裔。 

　　我们还曾企图找出，最近到什么时候，我们仍然可以宣称与其他所有的人是同一血统。为了找到答案，我们不得不转而求助于另一类DNA证据。由此，非洲夏娃走进了我们的故事。 

　　非洲夏娃有时也称为线粒体夏娃。线粒体是微小的菱形小体，成千上万地充满我们的每个细胞。它们内部基本上是空的，但具有复杂的膜结构。这些膜的面积，比你从线粒体外表所能想象的要大得多，而且很有用。这些膜是一座化学工厂（更确切他说是一座发电厂）的生产线。受到精确控制的链式反应沿着这些膜进行，这个链式反应的步骤，比任何人类化工厂里的反应步骤都要多。结果，源自食物分子的能量在控制之下一步步地被释放出来，并且以可再利用的形式储存下来，以便往后不论体内什么地方需要，随时都可以用于燃烧。若没有线粒体，我们一秒钟内就会死去。

　　如同姓氏一样，Y染色体只由父系传下来，从理论上来说也同样是适用的，但是它所包含的信息太少而派不上用处。把线粒体《次经》用于确定同一物种内共同祖先的年代是非常理想的。 

　　一组研究人员曾与伯克利加州大学已故的阿伦.威尔逊（ALlan WiLson）合作研究线粒体DNA。80年代，威尔逊和他的同事们曾从全世界抽样了135名妇女进行线粒体DNA序列调查。这些妇女中有澳大利亚土著人、新几内亚高地人、美洲土著人、欧洲人。 

　　中国人，以及非洲多个民族的代表等。他们逐对研究了每个妇女与其他各个妇女线粒体DNA字母差异的数目。他们将这些数目输入计算机，要求计算机构建出它所能找到的最简便的家族树系。 

　　“最简便的”在这里是指尽量排除假设性一致。这点需要作些解释。 

　　回顾一下我们在前面进行的关于马、猪、酵母等的讨论，以及对细胞色素C字母序列的分析，你就会回忆起，马与猪之间只有3个字母不同，猪与酵母之间有45个字母不同，而马与酵母之间，这种不同的字母有46个。我们曾指出，从理论上讲，由于有比较近的共同祖先把马和猪互相联系在一起，所以它们各自与酵母的距离应该完全一样长。45与46的差异是一种畸变，在一个理想世界里不应存在。它或许是由于在马的进化过程中出现过一次额外的突变；或许是在猪的进化过程中出现过一次相反的突变。 

　　这儿确实存在着一种荒谬的观点。在理论上可以设想，猪与酵母的关系要比它与马的关系近。在理论上，猪和马逐步形成如许相以之处（它们的细胞色素C文本只有3个字母不同，而它们的身体基本上是一模一样的哺乳动物模式），有可能是出于种种巧合。 

　　我们之所以不相信这一观点，是由于猪和马相像的地方比猪和酵母相像的地方多得多。不可否认，在一个DNA字母上，猪与酵母更为接近，然而这被猪与马之间其他方面无数的相似之处压倒了。 

　　理由是最简便。如果我们假设猪与马的关系近，我们只需接受一个因巧合形成的相似之处；如果我们假设猪与酵母的关系近，我们就必须假定一连串的相似之处都是互不相干地因巧合而形成的，其数量多到不现实的程度。 

　　在马、猪和酵母的相互关系问题上，上述的简便理由是显而易见，无可置疑的。但是，人类不同种族的线粒体DNA相似程度极高，这是没有什么可怀疑的。“简便”的理由仍然存在，但只表现为微不足道的数量上的论据，而不是有力的、决定性的论据。从理论上说，计算机要做的工作是：列出全部有关135名妇女的可能的家族树，然后检验这一系列家族树，从中选出最“简单化”的一种，即因巧合而致的相似之处最少的一种。我们必须面对这样的事实：即使是最好的家族树，也可能迫使我们去接受一些小的巧合，就像我们被迫接受如下事实：从一个DNA字母的角度看，酵母距猪更近些，离马更远些。但是，至少在理论上，计算机应该能够轻易地完成这一任务，并向我们展示，在众多可能的家族树中，哪一棵是最“简便”的，也就是巧合最少的。 

　　这只是在理论上。但在实际上存在着一个障碍。可能的家族树的数量，比你、我，或任何数学家所能想象到的要大得多。在马、猪和酵母一例中只有3种可能的家族树。显然正确的一种是[（猪、马）酵母〕，猪和马一起，被放置在内括弧里，而酵母则是无关联的“局外者”。另外两种理论上的家族树，是[（猪、酵母）马〕和[（马、酵母）猪]。如果我们再加上第四种生物，比如就鱼，家族树的数目就会上升到15个。我不想一一列出所有这15种家族树，但是愿举出正确（最简便）的一个，即「（猪、马）鱿鱼〕酵母。猪和马作为近亲又一次舒适地被放置在最内层的括弧里。下一个参加该俱乐部的是鱿鱼。跟酵母相比，它与猪／马世系拥有更为晚近的共同祖先。其他14个家族树中的任何一个，比如「（猪、鱿鱼）、（马、酵母）]，肯定都不够简便。如果猪真是鱿鱼的近亲，马确实是酵母的近亲，那么，猪和马极不可能各自独立地发展了如此多的相似之处。 


第三章　暗中为善 


　　神创论具有持久的吸引力，其原因并不难找到。这并不是因为人们相信《创世纪》或其他有关部落起源的故事句句是真（至少我所见到的多数人不是），而是人们自己发现了生命世界的美妙和复杂，并断定它“显然”是早已设计好的。一些神创论者认识到对他们的圣经教义来说，达尔文进化论至少提供了另外一种不同的学说。为此，他们常常采取一种稍稍高明些的反驳意见，他们否认存在进化中间环节的可能性。他们说：“ＸＸ必定是由造物主设计好的，因为半个ＸＸ一点用都没有。ＸＸ的各个部分都是同时组合在一起的；它们不可能是逐步演化成的。”例如，我在开始写这一章的那天恰巧接到一封信。信是一位美国部长写来的，他原本是无神论者，但在读了《国家地理）杂志中的一篇文章后改变了看法。下面就是他来信中的一段：这篇文章讲的是令人惊异的适应性问题：为了成功地繁殖后代，兰花适应了周围环境。 

　　我阅读这篇文章的时候，该物种的繁殖计谋勾起了我的兴趣。这一计谋需要一只雄黄蜂的配合。显然这种花与雌蜂十分相像，包括在适当的位置也有个小孔，诱使雄黄蜂与花朵交配，交配时，刚好够到花中的花粉。然后，雄黄蜂又飞到下一朵花重演同一过程，从而完成了异花授粉。吸引雄黄蜂的，首先是这种花所散发出的外激素（一种特别的化学引诱剂，昆虫常用以吸引异性）。花散发的外激素与雌黄蜂散发出的完全一样。我怀着兴趣将这篇文章的照片细细看了足有一分钟。于是，我怀着极大的震惊意识到，为使这种繁殖计谋发挥效用，从一开始它就必须完美无瑕。逐步达到这一境地是不可能的，因为如果兰花的外形和气味不都像雌黄蜂，如果没有一个适宜于与雄黄蜂交配的孔，或者孔内的花粉不能充分接触到雄黄蜂的生殖器官的话，那么整个计谋就完全不能成功。 

　　我永远不会忘记当时那种身陷灭顶之灾的感觉。因为我突然省悟，一定有某种上帝以某种形式存在着，并且必定与生命形成的过程有着不断发展的关系。简言之，造物主上帝不是大洪水之前的神话，而是确实存在的。虽然很不情愿，我还是立即感觉到，我必须设法更多地去了解这位上帝。 

　　毫无疑问，其他人转向宗教的过程各有不同，但是肯定有许多人的经验与这位部长相似。他们见到或读到过大自然的某些奇迹。 

　　在通常情况下，这往往会使他们对大自然充满了畏惧、惊奇，甚至崇敬。更甚者，如像上述那位来信者，他们认定，这种具体自然现象——诸如蜘蛛网、鹰眼或翅膀，或者其他什么东西——不可能是逐级进化而成的，因为那些中间的、只形成一半的阶段根本毫无作用。本章的目的，就是要驳倒这种质难：复杂的装置要起作用的话，它就必须是完善的。顺便说一句，兰花是达尔文偏爱的例子之一，他专门写了一本书，以阐明通过自然选择而逐步进化的原理在解释兰花用以吸引昆虫为它授粉的“各种设计”时经受的考验。 

　　那位部长的质难关键在于这一断言：“为使这种繁殖计谋发挥效用，从一开始它就必须完美无暇，不存在达到这一步的中间阶段。”关于眼睛的进化，也可以提出同样的质难——实际上这样的质难已经频频被人提出。在本章里我还会回到这个话题。 

　　当我听到这种论断的时候，发言者的自信每每使我感到惊奇。我想请问这位部长，您凭什么如此肯定酷似黄蜂的兰花（或者眼睛，或者其他东西）的各个部分必须从一开始就完美无缺、并且在准确的位置上，否则就毫无用处呢？您对这件事实际上有过片刻的思考吗？您确实知道兰花（或者黄蜂，或者黄蜂用以观看雌性和兰花的眼睛）最初的情形吗？是什么使您敢于断言黄蜂是如此难于受骗，以至于兰花必须在所有方面都与它十分相像才行呢？请你回想一下，上次你偶然被某种相似所欺骗的情形。也许，你曾在大街上向一个陌生人脱帽致礼，然而，你却错把她当成熟人了。电影明星们常用替身演员代替他们从马背上坠地或者跳下悬崖。通常，替身演员与真正的明星只是“形似”，但快速动作摄影使替身演员完全可以哄骗住观众。杂志上的一张图片就能激起男人的性欲。图片只不过是印在纸上的油墨而已。它只是平面的，不是立体的；图片的大小不过几十厘米。它甚至可能仅是由几道线条勾勒出的漫画，而不是非常逼真的照片。尽管如此，它还是能引得男人的性欲。大概一只快速飞行中的雄黄蜂在试图去与雌黄蜂交配之前所见到的雌黄蜂只能是惊鸿一瞥。它注意的只是少数几个关键的刺激因子。 


　　我们有各种理由认为黄蜂可能比人更容易受骗上当。刺鱼就是如此，而鱼的脑子比黄蜂大，视力也比黄蜂好。雄刺鱼的腹部都是红色的，它们不仅恫吓其他雄性，甚至也恫吓有“红肚子”的相似的东西。我的老师，曾获诺贝尔奖的行为学家尼科尔·廷博根（Niko Tinbergen）曾讲过一个有名的故事。一辆红色邮车从他的实验室窗外驶过，鱼缸中的红刺鱼都冲向窗户那一侧，起劲地“恫吓”红色邮车。成熟的雌刺鱼腹内充满鱼卵，鼓胀的大肚子非常显眼。廷博根发现，一个极其粗糙的、略现细长的银白色模型，尽管以我们的眼光看，一点不像刺鱼，但由于它有个鼓鼓的圆“肚子”，所以引得雄刺鱼对它作出全部交配动作。在廷博根创建的研究院里，最近用所谓的“性炸弹”做过一些实验。“性炸弹”是个梨形物体，圆圆的、鼓鼓的，但并不长。无论怎么看，没有人会把它想象成鱼的样子。然而，它却能更有效地激起雄鱼的性欲。刺鱼“性炸弹”是超级刺激因子——比实物（雌鱼）更有效的刺激因子——的一个典型例子。还有一个例子。廷博根发表过一张照片，在照片上，一只蛎鹬正欲伏到一只像鸵鸟蛋那么大的蛋上去。鸟类的脑子比鱼的大，视力也比鱼好，当然比黄蜂就更不用说了。尽管如此，蛎鹬显然“认为”，一只像鸵鸟蛋那么大的蛋是最好的孵化对象。 

　　鸥、鹅以及其他在地面筑巢的鸟类对于滚到巢外的蛋都有一种固定不变的反应。它们用喙的下缘去够巢外的蛋，将它拨回巢内。廷博根和他的学生们发现，鸥不仅这样对待自己的蛋，也同样对待母鸡下的蛋，以至圆木棒或野营者丢弃的易拉罐。幼银鸥从父母那里取得食物。它们啄父母喙上的一个红点，刺激它们的父母从自己鼓胀的嗉囊中反刍出一些鱼来。廷博根和他的同事表明，用硬纸板做一个幼鸥父母头部的简单模型，能非常有效地引起幼鸥的乞食行为。真正需要的，只是一个红点而已。对于幼银鸥来说，它们的父母就是那个红点。它们也许能看到父母身体的其他部分，但似乎并不重要。 

　　这种明显有局限性的视力，不仅限于幼鸥。成年黑头鸥的头脸是黑色的，十分显眼。廷博根的学生罗伯特·马什（Robert Mash）将木制的鸥头模型涂黑，用来研究黑脸对其他成年鸥有多大重要性。每个木鸥头钉在一根木棍顶端，木棍与装在一个盒子里的电动机相连。通过遥控，马什可以使假鸥头上升下降和左右转动。他将盒子埋在一个鸥巢附近，木鸥头降至沙土之下，不为真鸥看到。以后，他每天都来到鸥巢附近的一个掩蔽体内，观察巢里的鸥对升起来并左右转动的模型木鸥头有什么反应。黑头鸥对木鸥头和木鸥头转动的反应就如同看到了真鸥一样，尽管这不过是装在木棍上的一个模型，既没有身体，又没有腿、翅膀和尾巴，除了机械地、毫无生气地升降、转动之外，既不能发声，又不会走动。看来，对于黑头鸥来说，脱离了躯体的一张黑脸简直就是一个可怕的邻居，至于有没有身体、翅膀或其他部分，都无所谓。 

　　为了进入隐蔽地点去观察这些鸟，马什利用了久为人知的鸟神经系统的局限性：鸟类天生不是数学家。世世代代的鸟类学家都利用这个局限性。他们这样做：两个人走进掩体，然后其中一个人离去。如果不耍这么个花招的话，那些鸟就会对这个掩体保持警惕，“知道”有人进了掩体。但是，如果它们看到有一个人离开了，它们就“认为”两个人都走了。如果鸟连一个人与两个人部分不清的话，那么，雄黄蜂可能被长得不完全像雌黄蜂的兰花所蒙骗，难道还是令人吃惊的事吗？在这方面，还有一个关于鸟的故事，但这是一出悲剧。火鸡妈妈是她的孩子们的凶悍的守护者。她们必须保护自己的孩子免受黄鼠狼和食腐肉的家鼠等“强盗”的袭击。火鸡妈妈惯用的区别入侵者的方法，既简单粗暴又令人惊愕：攻击任何在自己巢穴附近活动的东西，除非它能发出像小火鸡那样的叫声。这是奥地利动物学家沃尔夫冈·施莱特（Wolfgang Schleidt）发现的。有一次，施莱特看到一只火鸡妈妈凶狠地咬死了她所有的孩子。原因很简单，也很不幸：它聋了。对于火鸡的神经系统来说，掠夺者的定义就是“不能发出像小火鸡叫声的活动物体”。因此，尽管那些小火鸡不仅看起来像小火鸡，动作像小火鸡，并且像小火鸡那样充满信任地跑向它们的妈妈，却成为它们妈妈对掠夺者所下严格定义的牺牲品。她为了保护她的孩子免受它们对自己的袭击，而把它们全部杀了。 


　　在有些昆虫之间，也会发生像火鸡这样的悲剧。在蜜蜂的触角上有一些感觉细胞只对油酸（一种化学物质）敏感（它们也有对其他化学物质敏感的细胞）。腐烂的蜜蜂尸体会产生油酸，刺激蜜蜂作出“殡仪员动作”，把死尸从蜂巢中清除出去。实验者往一只活蜜蜂身上涂了一滴油酸，虽然这只蜜蜂明显地还活着，还是蹬着腿挣扎着被拖出去，和死蜜蜂扔在一起。 

　　昆虫的脑比鸡脑或者人脑要小得多。昆虫的眼睛，甚至蜻蜓的大复眼，其敏锐性也比人眼或鸟眼差得多。除此之外，我们知道，昆虫眼睛观看世界的方式与我们的眼睛完全不同。伟大的奥地利动物学家卡尔·冯·弗里奇（Karl von Frisch）在青年时代就发现，昆虫看不见红光，却可以看见紫外光。紫外光是昆虫独特的色彩，我们看不见。昆虫的眼睛往往易被东西的“扑动”所吸引，“扑动”看来部分地替代了我们所说的“形状”，至少对快速飞翔的昆虫来说是如此。人们曾看见雄蝴蝶向从树上飘落下来的死树叶“求爱”。我们看到雌蝴蝶拍打着一对大翅膀上下飞舞，一只正在飞行的雄蝴蝶看见了它，并出于对“扑动”的高度注意，向它求爱。你可以用一盏频闪闪光灯来骗它上当。频闪灯本身并不动，只是一闪一闪地发光。如果你把闪光频率调得对，雄蝴蝶就会像对待另一只正以那种频率振翅飞行的蝴蝶那样对待频闪灯。条纹对于我们来说是静态的图案，而在飞过的昆虫眼中，就成了某种“扑动”的东西，可以用闪光频率相同的频闪灯来模仿。昆虫眼中的世界与我们看到的世界大相径庭，因而，以我们自己的经验为根据，去讨论兰花应如何“完美无瑕”地模仿雌黄蜂的形态，只不过是人们的臆断罢了。 

　　黄蜂本身就是一个经典实验的实验对象。这实验最初是由伟大的法国博物学家简·亨利·法布雷（Jean-Henri Fabre）做的，后来为许多人重复，其中也包括廷博根研究院的成员。雌泥蜂带着因被她蜇过而瘫痪的猎物回到它的土巢。它把猎物放在土巢外面，然后自己钻进去。显然它是要检查一下里面是否一切正常。然后，它再出来把猎物拖进去。在雌泥蜂钻入土巢后，实验者将猎物从它所放的位置移开了几英寸。泥蜂重新出现的时候，发现猎物已经不在了，但很快便又找到了。然后，它再次把猎物拖到土巢入口。这时离它检查蜂穴内部仅仅过了几秒钟。我们认为它实在没有什広理由不按惯例进行下一步——把猎物拽进蜂穴，完成这一过程。但是，它的程序已经重新调到前一个步骤上了。它认真负责地将猎物再一次留在土巢入口外边，重新进到里面察看一番。实验者可以毫不掩饰地把这个游戏重复40遍，直到实验者自己感到厌倦为止；而泥蜂的表现则像一台程序已被定在早期步骤的洗衣机一样，也不“知道”这些衣服已经被不停地洗了40次。杰出的计算机科学家道格拉斯·霍尔斯塔特（Douglas Hofstadter）用二个新词“泥蜂式的”来形容这种不灵活的、无头脑的自动性。因此，至少在某些方面黄蜂旱很容易上当的。这是一种与兰花所设计的完全不同的愚弄。 

　　无论如何，我们必须谨防用人类的直觉来断言“为了使这种繁殖策略发挥效用，从一开始它就必须完美无瑕。”我可能把说服你相信黄蜂很容易受骗这件事做得太好了。而你呢，可能正在对我所说的产生怀疑，而且想法与我所提到的写信人的疑问完全相反。如果昆虫的视力真这么差，黄蜂真这么容易受骗，为什么兰花还伤脑筋使自己的花长得如此象黄蜂呢？黄蜂的视力并不总是这么差。在有些情况下，黄蜂的视力就非常好：比如，在长时间寻食飞行之后，确定它们蜂穴的位置的时候。廷博根观察了一种捕食蜜蜂的泥蜂（Philanthus）的行为。他等一只泥蜂落入了蜂穴。在它重新出来之前，廷博根迅速地将一些“标志物”，诸如细树枝、松果等，放在蜂穴入口周围。然后他隐蔽到一旁，等待泥蜂飞出来。它出来以后，先围着蜂穴飞了两三圈，好像是在脑子里给这个地点“照相”，然后飞去觅食了。等它飞远以后，廷博根就把细枝和松果移到几英尺以外。泥蜂飞回来的时候，找不到它的蜂穴了。