前言

在你看到这本书的书名，觉得有趣，把书拿起来的时候，恐怕会不由得想起，这些年已经有了许许多多书名带“生命”“起源”“进化”“简史”之类字样的科学读物，于是怀疑这本书还能有些什么不同，想着在这本书里应该也能看到那些经典而亲切的进化案例，什么奇怪的动物啊，狡猾的植物啊，共生的真菌啊，诸如此类。

但这本书的确非常不同，那些科普读物里引人入胜的进化奇观，这本书的正文里一个都没有。因为我们要讲的故事实在太老，又太新了。

这本书要讲述的事情发生在40多亿年前的冥古宙，那时候整个太阳系也才刚刚安定下来，地球的一天只有9个多小时。月亮距离地球也比今天近得多，在天空中占据的空间足有太阳的9倍大，它正对地球的那一面上还有许多尚未冷却的岩浆海，发着暗红色的光，如同一只只愤怒的眼睛。地壳还带着凝固时的余温，活跃的地质运动此起彼伏，到处都是裸露的岩石。大气中的降水汇集成了年轻的海洋，海水是弱酸性的，与今天的成分相当不同。

总之，一切都是那样的陌生，而如今一切生命的共同祖先，第一批细胞，正是在这样陌生的世界里出现的。根据2017年找到的新证据，最初的生命大约诞生在42.8亿年前到37.7亿年前的深海热液喷口，而地球是在45.4亿年前形成的。如果沿用那个经典的类比，把地球的历史浓缩成24小时，那么，这本书讲的就是凌晨3点钟之前的事情。

但在这个故事之后的整个“白天”，地球上的生命都没有醒目的变化，大都是些通过显微镜才能看清的单细胞生物。宏观的动物直到6亿年前才渐渐繁荣起来，那已经相当于晚上八九点的光景了。至于被无数科学读物津津乐道的“进化奇观”，更是集中在现存的动植物身上，那些独特的性状通常只有区区几百万年，甚至几十万年的历史，都是那浓缩的24小时里最后几分钟的事情。

你看，这本书要讨论的东西，的确是非常古老的。

“生命究竟源自何处”是我们这个物种懂得沉思以来提出的最重要的终极问题。然而在文明史上的大部分时间里，我们并没有能力解答这个问题，或者萌生了“神造万物”的幼稚信仰，或者搪塞出“无机物在原始海洋里随机运动，偶然间变成了第一个细胞”这样泛泛到了荒谬的答案。

这当然不是什么人的过错，该怪那40多亿年的时光磨灭了太多的证据，也要怪生命实在太复杂了，哪怕是最简单的第一批细胞，也包含着数以十万计的蛋白质分子，而一个蛋白质分子又包含着成千上万的原子，它们维持着精密的三维结构和化学平衡，形成了已知宇宙中最微妙的控制系统。

所以，如果要追究遥远的冥古宙是如何出现了第一批细胞，我们必须拥有最先进的技术，能够潜入细胞里面的微观世界，从那形形色色的分子与反应中探寻起源的蛛丝马迹。因此，你会在这本书里看到生命科学在最近60年中取得的许多成果，尤其是最近20年来的突破，其中的大部分还没来得及与公众“见面”。

你看，这又必然是崭新的东西。

在这古老与崭新之间，这本书最雄心勃勃的地方，就是要给出一个其他科学读物都不曾给出的完整回答，这个回答不再是面对海洋与星空的浪漫畅想，而要从无机世界的二氧化碳和氢气开始，一步一步地讨论活跃的有机物要如何产生，遗传基因和新陈代谢要如何建立，直到第一个细胞出现并成熟，获得独立生存的能力。

可以预料，无论是对于这本书的作者还是读者来说，要获得这样一个回答绝非容易的事情。其中最直接的原因是生命的起源问题实在太庞大了，在实际的科学研究中不可能囫囵地交给某一个研究者。恰如我们要吃牛肉并不会把一整头牛摆上灶台，而要经过一番“庖丁解牛”，把牛切割成称手的小块，再拿去煎炒烹炸焖溜熬炖。

“始臣之解牛之时，所见无非全牛者；三年之后，未尝见全牛也”，在我们的心目中，“生命起源”是一个完整的问题，但在现代科学的眼中，它是许许多多个子问题，分派给了生命科学的不同部门：遗传学家要比对现代生物的亲缘关系，寻找继承自祖先的性状；生物化学家要研究细胞如何制造各种必需的物质，推测哪种物质更加基本；分子生物学家要揭示核酸与蛋白质如何协作，找到这种协作的最初样貌；结构生物学家要观察生物大分子拥有怎样的三维结构，重建它们的进化历程；等等。

这种拆解让整个研究变得顺利起来，子问题拆解得越精细，回答也就越具体，但也给我们这些急切的人添了不小的麻烦：我们不能从哪一次研究，或者哪一位研究者那里获得一个完整的答案，而必须调查生命科学的众多领域，搜集不同研究者对每个子问题的回答，再设法像拼拼图一样，把这些局部的回答组织成一个完整的回答。

对作者来说，他会在处理这些拼图的时候遇上很多的难题，不免歧路亡羊。因为不同的研究者从不同的实验现象出发，会得到各不相同的假说。有些假说会互相印证，拼成一幅更大的图景，这很好。有些假说彼此抵牾，作者又不得不做出取舍。然而在许多子问题上，不同的假说达到了众说纷纭的地步，就如同许多套拼图混杂在了一起，这种取舍就变得相当困难了。坦率地说，一个作者不可能准确评估所有的假说，一定会遗漏甚至误解一些什么，所以正如书中强调的，我们最终得到了一幅详细的图景，但那并非盖棺论定的答案，它将对未来的纠正与发现保持着开放的态度，甚至期待另一个作者展开更加精彩的图景。

而对读者来说，我们对生命科学的认识不能只是蜻蜓点水的涉猎，而要对重要的基础知识了然于胸。至少，我们要在高中的生物课上达到良好的成绩，然后在这本书的前两幕里掌握一些更加细节的知识——在很多时候，这需要拿出一些认真学习的劲头来。

你或许已经习惯了那些轻松的读物，与这种劲头暌违已久，但这种劲头是不可或缺的。今天的人们或许觉得太阳系里恒星、行星和卫星的关系是小孩子就该知道的常识，但是牛顿之前的人为了这份知识却付出了不可思议的努力，像“运动的物体不受外力影响就不会停止”这样简单的规律都耗费了2 000多年的光阴才终于得到承认，只因现实中的人类从来没有见过不会停止的运动。

同样，40亿年前那个诞生了生命的环境也超越了所有人的生活经验——它不但是古老的，而且是微观的。那是一个万有引力可以忽略不计，分子间的电磁作用却强大得不可抗拒，物质的运动充满了随机性，在不可测量的瞬间里飘忽闪现的诡异世界。

要理解它，我们就会不可避免地接触许多陌生的知识，尤其是要接触许多化学的术语，这或许会让有些读者感到厌烦与抵触，但这是根本不可能避免的：我们已知的一切生命都是化学反应的集合，要了解它的起源却不想接触化学，这与修建空中楼阁是同一种不可能的贪婪。

的确，这个时代有数不清的通俗科学读物让读者们体验了“在消遣娱乐中不费吹灰之力就掌握了许多知识”的愉悦。对于消遣、涉猎来说，这或许是可行的好办法；而要探究一个千古难题，我们就要做好思想准备，付出必要的努力了。

所以这本书并不期望你能手不释卷一气呵成地通读完全，而更希望你能不断地停下来思考，倒回去阅读之前没有弄明白的章节，再继续向下看——恰似人类探索未知时的寤寐思服，辗转反侧。

但愿这会成为一本值得你在许多年里反复阅读许多遍，仍能找到新的收获的书。