從分子進化到動物多久

A. 為什麼動物進化的那麼慢

其實，關於生物進化的速率，一直就有爭論。目前就有好多證據，有的能夠說明有些生物形態進化非常快，有些則說明某些生物形態進化速率較慢。例如一般認為馬的進化速率是中等的，而鱟自兩億年前至今就沒太大的變化，加拉帕格斯群島上的達爾文地雀就是很快適應輻射形成14個不同的物種，而維多利亞湖中的百餘種麗魚則在短短幾百年中由少數幾種經過適應輻射進化形成。一般來說，動物的形態進化速率其實比植物真菌等進化都快。不過從分子來看，分子生物進化率在各種動物中大致相同，沒有什麼顯著差異。因此生物進化的速率仍舊存在很大爭議。至於祖孫這么短的時間內，如果隨機漂變或自然選擇作用很強，也有可能進化速率加大，不過至於長相和體毛差異究竟和遺傳因素與進化有多大關聯，是和環境，生活狀況，營養條件的關系更大，還有待於考證。

B. 我想知道生物的起源和進化過程

原始的生命是從哪裡來的？這個問題的實質是生物如何從無生命的物質發展而來的問題。

最早的化石是35億年前的包括疊層石在內的微化石，但這些都是已經具有細胞形態的生命了。從這些化石中我們只能獲得有關原始細胞的大小、細胞壁形態、細胞分裂等方面的資料，不可能了解有關核酸、蛋白質以及信息的轉錄、翻譯系統的來源等問題，而這些問題正是研究生命起源必須要解答的。在達爾文時代，單純用描述和比較的方法可以得出生物進化的可信結論，卻不能解決生命的起源問題。現在，人們經過幾十年的努力，進行了多種復雜的實驗，對於生命從無機界發展而來的歷史已經有了一些了解。

（一）有關生命起源的幾個假說

歷史上關於生命的起源問題有多種臆測和假說，也有很多爭論。一個假說是「神創論」，它把生命起源這一科學命題劃入神學領域，因而是不科學的。

第二個假說是自然發生說（spontaneous generation）。這是 19世紀前廣泛流傳的理論，認為生命是從無生命物質自然發生的。古代中國人相信「腐草化為螢」（即螢火蟲是從腐草堆中產生的），腐肉生蛆等；埃及人認為尼羅河谷的蛙和鱔魚是淤泥經日光照射而產生的。在西方，亞里士多德（公元前384—公元前322）就是一個自然發生論者，他甚至還編制了一個能夠從無生命的物質中自然發生的物種名錄。例如，他認為腐爛屍體和排泄物能產生絛蟲，粘液能產生蟹、魚、蛙和蠑螈等。中世紀的西方雖然神創論佔了統治地位，但自然發生學說仍大有發展。例如，「鵝樹學說」認為針葉樹的樹脂和海水的鹽分結合可生出鵝和鴨，因而鵝、鴨肉曾一度被劃為素食。17世紀荷蘭人J． van Helmont在光合作用的研究中雖然有所貢獻，但對於生命起源問題卻主張自然發生說。他還用「實驗」證明，將穀粒、破舊襯衫塞入瓶中，靜置於暗處， 21d後就會產生老鼠，並且使他十分驚訝的是，這種「自然」發生的老鼠竟和常見的老鼠完全相同。J．van nelmont的實驗沒有排除老鼠從外界進入的可能性，他們的結果顯然是錯誤的。

17世紀義大利醫生 Francesco Redi第一次用實驗證明腐肉不能生蛆，蛆是蒼蠅在肉上產的卵孵化而成的（見圖）。

Redi的實驗嚴謹而有說服力，此後人們才逐漸相信較大的動物如蠅、鼠、象等不能自然發生。但是，由於雷文虎克發現了到處都有小的動物，如纖毛蟲以及細菌等，人們覺得小的動物是可以自然發生的。主張生物進化的先驅拉馬克也認為小的滴蟲（如鞭毛蟲、纖毛蟲條）等可以自然發生，其他生物則是從這些自然發生的小生物進化發展而來的。義大利生物學家 L． Spallanzani（1729年—1799年）的實驗證明小生物也不是自然發生的。他將肉湯裝入不封口的瓶中煮沸，靜置數日後，肉湯中出現微生物；如將瓶口封蓋，然後煮沸、靜置，肉湯中不出現微生物（見圖）。

他的結論是肉湯中的小生物來自空氣，而不是自然發生的。但自然發生論者則認為他把肉湯「折磨」得失去了「生命力」，並且在封蓋的瓶中空氣也變了質，不適於生命的生存了。

法國微生物學家巴斯德的實驗才最後地否定了自然發生說。巴斯德根據他的發酵研究認為，生物不可能在肉湯或其他有機物中自然發生，否則滅菌、菌種選育等就都是無意義的了。巴斯德做了一系列實驗，證明微生物只能來自微生物，而不能來自無生命的物質。他做的一個最令人信服、然而卻是十分簡單的實驗是「鵝頸瓶實驗」（見圖）。

他將營養液（如肉湯）裝入帶有彎曲細管的瓶中，彎管是開口的，空氣可無阻地進入瓶中（這就使那些認為Spallanzani的實驗使空氣變壞的人無話可說），而空氣中的微生物則被阻而沉積於彎管底部，不能進入瓶中。巴斯德將瓶中液體煮沸，使液體中的微生物全被殺死，然後放冷靜置，結果瓶中不發生微生物。此時如將曲頸管打斷，使外界空氣不經「沉澱處理」而直接進入營養液中，不久營養液中就出現微生物了。可見微生物不是從營養液中自然發生的，而是來自空氣中原已存在的微生物（孢子）。1864年巴斯德在法國國家科學院報告了他的工作。原定和他辯論的有名的自然發生論者F.A.Pouchet撤銷了辯論。「生命來自生命」，即生源論（Biogenesis）取得了勝利。

第三個假說是宇生論（Cosmozoa theory）。這一學說認為地球上的生命來自宇宙間其他星球，某些微生物孢子可以附著在星際塵埃顆粒上而落入地球，從而使地球有了初始的生命。但是宇宙空間的物理條件（如紫外光、溫度等）對生命是致死的，生命怎能穿過宇宙空間而進入地球呢？像微生物孢子這一水平的生命形態看來是不可能從天外飛來的，但是一些構成生命的有機物質有沒有可能來自宇宙空間呢？有些人認為這是完全可能的。1959年9月澳大利亞落下一顆炭質隕石，其中含有多種有機酸和氨基酸。這些氨基酸與構成蛋白質的氨基酸不同，不是L型的，而是以D型和L型的消旋混合物的形式存在的。有些氨基酸還是地球上生物所沒有的，可見它們不是來自地面上的污染，而是隕石本身所含有的。此外，宇宙空間的研究表明，星際物質中含有塵埃顆粒。塵埃的直徑大的有0．6 μm，小的只有0．04 μm。塵埃的溫度在10K左右，因此空間很多氣體都凍結在塵埃的表面，它們經光、電、紫外線的沖擊，可以完成有機合成的過程，因而一些有機分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子就可在塵埃的表面產生，光譜分析證明確實如此。有人認為，帶有這些有機分子的塵埃由慧星帶到地球上。慧星是星際物質組成的，在地球形成的早期，慧星的尾部把大量有機分子撒落到地球上來，從而使地球有了生命。地球以外確實存在著有機物，當然也就有存在生命的可能，不過這不能證明地球上的生命就是來自天外的。但無論生命是來自天外，還是來自地球本身，生命總是從無生命的物質經過化學進化的階段而來的，而地球形成的條件是能夠滿足化學進化的要求的。

此外，還有人主張生命和物質、能量一樣是永恆的，沒有發生和起源，只有傳播和變遷。這種見解對於研究生命起源問題顯然是無益的。

（二）生命來自無生命物質——新的「自然發生」

巴斯德的工作雖然證明了在現在的條件下，生命不可能自然發生，但是卻不能解答這樣的問題：既然生命來自生命，最早的生命來自哪裡呢？

1924年前蘇聯生物學家奧巴林（A·I·OParin）用俄文發表了《生命起源》專著。 5α以後，英國遺傳學家霍爾丹（T．B．S．Haldane）也發表了論文，提出了與奧巴林相同的觀點。 1936年奧巴林改寫了《生命起源》，增加了內容，並被譯成多種文字。從此，生命起源的問題也重新引起人們的廣泛重視，很多人進行了研究。20世紀50年代以後，人們利用更先進的實驗技術進行了更深入的實驗研究，取得了很好的成果。

這些研究表明，生命與無生命之間沒有不可逾越的鴻溝，這和自然發生論好像很相似，其實卻有根本不同，可稱為新的自然發生學說。按照這個學說，生命是在長時期宇宙進化中發生的，是宇宙進化的某一階段無生命的物質所發生的一個進化過程，而不是在現在條件下由非生命的有機物質突然產生的。這個學說因為有比較充分的根據和實驗證明，因此得到多數科學家的承認，很多研究者也都以此學說為根據繼續深入研究。

（三）宇宙的進化和地球的形成

生命的起源是宇宙進化的一部分，因此首先簡單了解一下宇宙的進化，特別是地球的形成是必要的。

現在流行一種觀點：這個宇宙始於 150±30億年前的一次突發的大爆炸，之後，宇宙出現了由氫和氦組成的巨大星雲，這個星雲分裂而成許多較小的星雲。由於某些還不知道的原因，星雲開始緩慢地收縮，並發生旋轉運動。先收縮成為扁平的圓盤狀，同時旋轉速度逐漸增加，收縮時內部收縮較快，外部較慢，到一定程度時，內部逐漸形成了一個密度較大的實體。這就是正在形成的恆星，又稱為原始星。一些物質繼續不斷地落在它的表面，使它增大，質量增加。在收縮之前，星雲的溫度很低，由於引力收縮，密度的加大，分子間磨擦產生的熱量不能很快地輻射出去，因而溫度上升，這一過程不斷進行，溫度繼續上升，直到中心發生極高的壓力，氫原子在高溫下發生熱核反應，釋放出巨大的能量，這時就形成了一顆恆星。太陽就是這樣形成的。

在原始星周圍還有大量的氣體和塵埃，它們一部分落到原始星上，另一部分由於旋轉的加速而被摔出去。被摔出去的物質，第一，會繼續圍繞著原始星旋轉；第二，它們會彼此吸引、碰撞而聚合成為小的團塊。這些小的團塊在旋轉過程中也會吸引外部的物質而逐漸增大。這一過程導致了許多行星的形成，地球就是這樣形成的一顆行星。形成的行星還可以吸引附近更小的物體，成為它的衛星。

我們的太陽系就是如上述方式形成的（這是目前一般接受的學說），地球就是太陽形成時摔出去的物體的一部分，月亮是被地球捕獲的一個小的球體。

初形成時的地球與現在的地球環境是完全不同的。這一點十分重要，因為只有在當時的條件下生命才會出現。所以我們先來看一下地球初形成時的物理條件。

地球在初形成時，它的組成成分主要是氫和氦以及一些固體塵埃。起初它的溫度比較低，最初形成的地球有一個內核，是固體塵埃聚合形成的，外麵包圍著一層氣體，形成第一次大氣層，即初級大氣圈。地球逐漸收縮，溫度便逐漸升高，到溫度高達一定程度時，外面的大氣便完全消失。這是由於相對分子質量較小的氣體脫離了地球的引力，加上強烈的太陽風的作用而逸散開去之故。

然後地球表層的溫度又逐漸下降，內部溫度仍然很高，表現為頻繁的火山活動。地球內部的物質分解產生大量的氣體，沖破地表出來，這就形成了第二次的大氣層，即次生大氣圈。這個大氣層也不同於現在地球的大氣層，它是還原型的，不含氧、氮，一般認為它所含的都是氫的化合物，如氫與氧合成的水蒸汽（H2O），氫與氮合成的氨（NH3），氫與碳合成的甲烷（CH4），氫與硫合成的硫化氫（H2S）等。這些新產生的氣體所形成的大氣層是穩定的，因為它們的溫度不足以使氣體分子的運動速度太高而脫離地球的引力。生命就是在這樣的大氣條件下產生的。

地球剛形成時沒有河流與海洋，只是大氣層中含有一定量的水蒸汽。當地球表面溫度再降低時，由於內部溫度還很高，頻繁的火山活動噴出了更多的水蒸汽。大氣層中的水蒸汽飽和冷卻而形成雨水降落到地面上，雨水在地殼下陷及低落處聚集而成河流海洋。當地殼表面溫度下降到100℃以下時，它們就不再變為水蒸汽，而成為水。

當大氣層的水蒸汽凝結為雨水而降落時，大氣中的一些其他氣體被溶解到了水裡。地殼表面的一些可溶性化合物溶解在水中，因此原始海洋里積累了許多化合物，包括最原始的有機化合物（甲烷），這就為產生更復雜的化合物打下了物質基礎。原始海洋就這樣成了原始生命的誕生地。至於生命發生所需的能量，根據當時地球的情況，可能是來自紫外線和閃電，此外還有地殼放射性同位素的衰變以及火山、溫泉放散的熱等（表1）。光雖是最大的能源，但每個量子的能量低，並且當時還沒有光合作用，因而沒有什麼用處。紫外光每個量子含能量高，能打破有機分子的共價鍵，因而能推動多種化學反應導致新分子的生成。

表1 地球早期的能源

關於地球的年齡：由於太陽、行星和隕石都是由同一宇宙星雲形成的，因而根據隕石的年齡就可約略知道地球的年齡。隕石的年齡可根據隕石中同位素的衰變來計算，也可以根據地球本身岩石中同位素的衰變直接計算地球的年齡。兩種計算所得結果都表明地球年齡應是46億年。

（四）化學進化

生命發生的最早階段是化學進化，即從無機小分子進化到原始生命的階段（見圖）。

原始生命即是細胞的開始。細胞的繼續進化，從原核細胞到真核細胞，從單細胞到多細胞等，則是生物進化階段。

化學進化的全過程又可分為4個連續的階段：

1．從無機分子生成有機分子

在實驗室中，人們早已成功地用無機物合成有機物了。1828年維勒（F．W ohler）首先用氧化鉛和銨合成了尿素。以後大量的有機物不斷地從無機物中合成出來。但是在自然界中有沒有從無機物合成有機物的過程呢？奧巴林和霍爾丹早在20世紀20年代就分別推測，在地球早期的還原性大氣中可能發生這樣的過程。原始大氣中含有大量氫的化合物，如甲烷、氨、硫化氫、氰化氫，以及水蒸汽等，這些氣體在外界高能作用下（如紫外線及宇宙射線、閃電及局部高溫等），有可能合成一些簡單的有機化合物，如氨基酸、核苷酸、單糖等。根據這個推想，人們在實驗室中模擬地球生成時的原始環境條件進行了實驗。

模擬實驗第一個用實驗證明在原始地球環境條件下，無機物可能轉化為有機分子的是美國芝加哥大學的S．Miller。他安裝了一個密閉的循環裝置（見圖），其中充以CH4、NH3、H2和水蒸汽，用來模擬原始的大氣。

在密閉裝置的一個燒瓶中裝水，用來模擬原始的海洋。然後他給燒瓶加熱，使水變為水蒸汽在管中循環，同時又在管中通入電火花模擬原始時期天空的閃電放能，使管中氣體能夠發生反應。管上的冷凝裝置使反應物溶於水蒸汽中而凝集於管底。一星期之後，他檢查管中冷凝的水，發現其中果然溶有多種氨基酸、多種有機酸（如乙酸、乳酸等），以及尿素等有機分子（表2）。有些氨基酸如甘氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸等和組成天然蛋白質的氨基酸是一樣的。

表2 Miller 模擬實驗獲得的有機物

此後許多人進行了類似的實驗，有人改用了其他氣體，也得到了大致相同的結果。例如，有人用甲浣、水蒸汽及氨，經輻射作用而合成了丙炔腈、氰化氫，也合成了一些氨基酸。在各種能源方面，除了火花放電之外，還用了紫外線、沖擊波、γ射線、電子束及高溫（加熱到 1000℃）等，這些實驗都同樣地可以成功。特別有意義的是紫外線的作用，因為紫外線是地球早期在原始大氣中最多的能源。可以想像，有了原始大氣的成分，在紫外線的作用下，就可以形成氨基酸這類的小分子。

除了氨基酸之外，其他小的有機分子，如嘌呤、嘧啶等鹼基，核糖、脫氧核糖核酸及脂肪酸等也可以在同樣的情況下形成。甚至有人報道了核苷酸、卟啉、煙醯胺等類化合物也在這些實驗的化合物中被發現。例如，用甲烷、氨、水蒸汽及氫的混合物，通過電子束射擊，合成了腺嘌呤；用紫外線或γ射線照射稀釋的甲醛溶液，合成了核糖及脫氧核糖；用甲烷與水通過電火花放電作用合成了C2～C12的單羧酸（包括乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、異戊酸、異己酸）等。

值得提出的是，在模擬實驗中最容易獲得的鹼基是腺嘌呤。腺嘌呤無非是氰化氫的五聚體，所以是易於合成的。

其他3種鹼基，即鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶，必須經過較復雜的反應才能生成。有了腺嘌呤就有可能產生 ATP高能化合物了。腺嘌呤、核糖和磷酸化合物溶液通過 240 nm～290nm紫外光照射就可產生ADP和ATP。因此很可能正是由於腺嘌呤易於產生，在生命發生的早期ATP這一為生命活動供能的分子就產生了。也正是由於腺嘌呤易於產生，因而在生命進化過程中，ATP成了廣泛分布於生命界的供能物質。

Miller等人所做的模擬實驗和來自隕石的資料證明，氨基酸、腺嘌呤等有機物都是能在生物發生之前合成的（前生物合成 prebiotic synthesis），而且具有很強的重復性。墜落於澳大利亞的一塊隕石含有Miller已證明過的許多相同的氨基酸和大致相同的相對數量。這一巧合為Miller設想的前生物合成觀點提供了有力的證據。Miller認為，如果這些有機物只存在於宇宙塵、慧星、小行星、隕星等上，因其含量太少，不足以構成生命起源的基礎。只有在它們來到地球，累積在原始海洋之後，才能導致生命的出現。

2．從有機小分子生成生物大分子

生命物質的最主要的兩個基石是蛋白質與核酸，因此生命起源的一個關鍵問題，就是上述的有機小分子如何形成蛋白質及核酸等生物大分子。

關於蛋白質及核酸的合成，人們也有一些實驗與推測。一般認為氨基酸、核苷酸等在海水中經過長期積累濃縮，在適當的條件下（如吸附在無機礦物粘土上），氨基酸與核苷酸即可分別通過聚合作用而形成原始的蛋白質與核酸。

根據實驗推測，這種聚合作用是通過2種方式實現的：①溶液聚合，在粘土表面吸附作用下發生聚合。粘土的細粒帶有電荷，可以使氨基酸等單體吸附其上，大量聚集，有利於聚合。例如，在稀薄的氨基酸溶液中加入氰化氫（Miller的實驗液中有此產品），在常溫下就可生成多肽。又如，將甘氨酸溶於氫氧化鉸溶液中，密閉加熱至 140℃， 19h，甘氨酸就可直接聚合成為多聚甘氨酸。多聚甘氨酸與甲醛在粘土的吸附作用下，可生成含有絲氨酸或蘇氨酸的復雜多肽鏈；②濃縮聚合。有人認為，在海洋靠岸的一些小角落或是像湖泊樣的小水體中，由於長期蒸發，水中氨基酸等分子含量可以是很高的。這樣的溶液在較高溫度條件下可以直接產生「類蛋白質（proteinoids）」樣的多肽。美國福克斯（F．Fox）模擬原始地球條件，將一些氨基酸混合後，倒入 160℃～200℃的熱砂或粘土中，使水分蒸發、氨基酸濃縮，經過0．5h～3．0h，就產生了一種琥珀色的透明物質，即類蛋白質。這種物質之所以被稱為類蛋白質，是因為它具有蛋白質的某些特性，例如，顯色反應，肽鏈結構，水解後產生氨基酸，可被蛋白酶水解，有微弱的酶活性。但是它又有一些不同於蛋白質的特性，如沒有旋光性，有序程度差，不能引起免疫反應。

除此之外，模擬實驗還發現了另一些聚合的方式。如加熱氰化氫與氨的混合物，所得的產物水解後即含有類似肽的物質。所以有人認為，多肽可能是由於氰氫酸聚合物水解而形成的。這些都說明蛋白質的起源可能是有多種途徑的。

關於核酸大分子的合成也有類似的試驗，例如用高溫加熱的方法，就可使單核苷酸聚合成多核苷酸。單核苷酸在50℃～60℃時只要有多聚磷酸酯存在，也可以形成多核苷酸。

總之，類似於蛋白質和核酸的物質，在人工模擬原始地球條件下，都已能製造出來。但這些產物和現代生命的蛋白質和核酸相比還有一定的距離。它們的結構比較簡單，有序程度比較低，功能也不十分專一。例如，酶的活力不高，專一性不強，一種酶可有幾種的作用；一種核酸可能擔任幾種核酸的功能等。這些分子在漫長歲月中再經演化才成為現在的更有序、功能也更復雜的蛋白質和核酸分子。

因此，我們目前還不能肯定上述各種方式就是蛋白質和核酸發生的方式，但是可以說，這些都是極可能的方式

3．多分子體系的形成和原始生命的出現

生物大分子還不是原始的生命。各種生物大分子在單獨存在時，不表現生命的現象，只有在它們形成了多分子體系時，才能顯示出生命現象。這種多分子體系就是原始生命的萌芽。

多分子體系是如何生成的呢？奧巴林和福克斯做了很多實驗，分別提出團聚體學說和微球學說。

奧巴林的團聚體學說（coacervate theory）認為，生物大分子主要是蛋白質溶液和核酸溶液合在一起時，可形成團聚體小滴，這就是多分子體系，它具有一定的生命現象。

奧巴林最初做的實驗是這樣的：他將白明膠（蛋白質）的水溶液與阿拉伯膠（糖）的水溶液混在一起，在混合之前，這種溶液都是透明的，混合之後，變為混濁。在顯微鏡下可以看到在均勻的溶液中出現了小滴，即團聚體。它們四周與水液有明顯的界限。

用蛋白質、核酸、多糖、磷脂及多肽等溶液也能形成這樣的團聚體。

團聚體小滴的直徑為1μm～500μm。團聚體小滴外圍部分增厚而形成一種膜樣結構與周圍介質分隔開來，奧巴林已能使團聚體小滴具有原始代謝特性，使之穩定存在幾小時到幾個星期，並能使之無限制地增長與繁殖。例如，把磷酸化酶加到組蛋白與阿拉伯膠的溶液中，酶就在團聚體小滴中濃縮，如果隨後在周圍介質中加入葡萄糖-1-磷酸，後者就擴散到團聚體中，並酶聚而成澱粉，而使團聚體的體積增大。葡萄-1-磷酸中的磷酸鍵可提供聚合所需的能，而聚合時釋放出來的無機磷酸鹽則作為廢物從團聚體中排出。另一個例子是把組蛋白與RNA製成團聚體，再把RNA聚合酶加入團聚體小滴內，把ADP作為「食物」加到周圍介質中。在團聚體里，ADP與RNA聚合酶相互作用而生成多腺苷酸（ADP供給能量），多腺苷酸增加了團聚體中RNA的總量，於是小滴生成並分裂成為子滴。奧巴林還模擬了團聚體進行光合作用的試驗。他把葉綠素加到團聚體小滴中，把甲基紅和抗壞血酸作為「食物」加到介質中。當用可見光照射團聚體小滴時，葉綠素中被激發的電子使甲基紅還原，而從抗壞血酸中釋放出的電子則用來替換葉綠素中的電子。

這一過程類似於綠色植物進行的光合作用（水分子在光能作用下，把NADP還原為NADPH）。

此外，團聚體能從周圍的介質中吸取不同的物質，這樣的團聚體就可以「生長」，長到一定程度時團聚體還能「生殖」（「出芽」，分出小團聚體來）。團聚體吸取外界物質似乎還有選擇性。團聚體內部有一定結構，團聚體如吸取了酶，酶可以在團聚體內進行工作（合成或分解某些物質）。團聚體與周圍環境有一個明顯的界限，這是原始膜形成的一種方式。

由此可見，團聚體是能夠表現一定的生命現象的。

這許多特徵使人們設想，多核苷酸與多肽溶液，或核酸溶液與蛋白質溶液，在濃縮後，在一定的溫度及其他合適的環境條件下，形成了團聚體這一多分子體系，這就是原始生命形成過程中的一個重要階段。只有核酸溶液與蛋白質溶液形成的團聚體才會進化為原始的生命。其他膠狀溶液的團聚體在自然選擇過程中都被淘汰了。有人曾在數百米至數千米深海中發現類似於團聚體的物質，這被認為是一個直接證明：團聚體樣的多分子體系確曾發生過；團聚體的確是類似於原始生物。有一次竟有一位有經驗的生物學家把它誤認成是一種細菌。

微球體學說（microsphere theory）是福克斯提出的。福克斯發現，將乾的氨基酸或實驗室所得的「類蛋白質」加熱濃縮，即可形成微球體（見圖）。微球體在溶液中是穩定的，各微球體的直徑是很均一的，約在 1μm～2μm之間，相當於細菌的大小。微球體表現出很多生物學特性，例如①微球體表面有雙層膜，使微球體能隨溶液滲透壓的變化而收縮或膨脹。如在溶液中加入氯化鈉等鹽類，微球體就要縮小；②能吸收溶液中的類蛋白質而生長，並能以一種類似於細菌生長分裂的方式進行繁殖；③在電子顯微鏡下可見微球體的超微結構類似於簡單的細菌；④表面膜的存在使微球體對外界分子有選擇地吸收，在吸收了ATP之後，表現出類似於細胞質流動的活動。

不論是哪一種多分子體系，如果要繼續進化為原始的生命，下列三點是重要的：

第一，多分子體系內部必須具有一定的物理化學結構，這是生命起源的一個重要條件。有了一定的物理化學結構，即有了一定組織，才有吸收物質及進行化學反應的能力，並且這些反應才能以一定方式進行。有了一定的組織，體系就有了穩定性而不易被破壞，才可以生存下來，才能脫離外界環境的影響，走向獨立「生活」。分子的有規律的空間排列是造成多分子體系一定物理化學結構的主要根據。

第二，多分子體系的主要組成必須是蛋白質和核酸，有了這兩類大分子，多分子體系才能建立轉錄翻譯體系，才得以實現遺傳的功能。大概地球早期海洋中團聚體或微球體是多種多樣的，但是由白明膠溶液和阿拉伯膠溶液形成的團聚體等，由於不能復制，在自然選擇中都被淘汰了，只有含核酸和蛋白質的多分子體系才被選擇而留下來。其他大分子如多糖、脂類等也都參加到核酸和蛋白質體系中去，完成它們的特定功能。

第三，原始膜的形成。多分子體系的表面必須有膜。有了膜，多分子體系才有可能和外界介質（海水）分開，成為一個獨立的穩定的體系，也才有可能有選擇地從外界吸收所需分子，防止有害分子進入，而體系中各類分子才有更多機會互相碰撞，促進化學過程的進行。那麼，原始膜是怎樣產生的，並怎樣發展成雙層膜的呢？有人主張，類脂分子（磷脂類）吸附在多分子體系的界面上，蛋白質分子和類脂分子相互作用，吸附於類脂分子上或埋入類脂層中，從而形成一個脂類蛋白質層。繼續發展，這個脂類蛋白質層在一定的物理作用下變為雙層，再吸收一些多糖等其他分子，就成了雙分子層的原始膜了。

原始膜的結構和功能在進化過程中不斷完善和復雜化而成為現在的生物膜。

核酸酶和核酸-蛋白質體系這里有一個問題，即現代生物學告訴我們：核酸只有在蛋白質（酶）的作用下才能合成，而蛋白質也只有在其相應的核昔酸順序存在的條件下才能合成。因此很難設想，結構上如此復雜的核酸和蛋白質，在地球的早期會同時自然地產生，並產生復雜的相互作用。那麼，是通過什麼樣的化學過程才能形成核酸和蛋白質相互依賴的多分子系統呢？

美國 T． Cech研究原生動物四膜蟲（Tetrahymena）的 RNA，發現從四膜蟲 rRNA的前身分子切下的內含子，即L19RNA（見圖）有很強的酶活性，它能使核苷酸聚合而成多核苷酸，又能將多核苷酸切成不同長短的片段，而它本身卻能保持不變。

可見它是一個真正的酶，而被定名為核酸酶（ribozyme）。它的特點是集信息與催化作用於一身。它的發現，使人們在生命起源中蛋白質-核酸誰先誰後的問題上傾向於把RNA當作先出現的分子，而通過RNA的酶促作用而合成了蛋白質，這樣就產生了RNA蛋白質這一遺傳系統了。由於蛋白質有20個不同的側鏈，分子構象上

C. 動物進化需要多久的時間

生物的進化沒有明確的時間單位，而是隨時進行著的。不過生物都是大量基因作用的集合體，生物外觀要大幅度變化，就需要比較長的時間，但也沒有恆定的時間單位。

首先舉幾個例子，超級細菌這個例子都被用爛了，但是卻是很有代表性。自然存在的細菌，在地球上存在了不知道多少億年，但是原本卻很少感染人的超級細菌，然而在人類發明提取出抗生素等抗菌葯物之後，短短的一百多年就出現過很多種超級細菌。這就在於葯物這一因素對細菌進行了選擇，多代選擇選出了抗菌性越來越強的細菌，並且具備對人的感染力。

基因是進化的材料，生物不斷地進化導致外觀的改變，是由於大量基因的改變，這一過程是需要較長時間的，但是也不是明確的時間單位。比如人類和猿類，有同一起源，基因的相似度仍在95%以上，然而表現出來的外觀差異差別很大。

提出這個問題，說明腦子里存的還是比較陳舊的進化觀，就像「猿進化為人，為什麼現代的猿不再進化這個問題一樣」這個問題一樣，仍是以進化論剛興起時的進化觀來理解進化，生物的進化不總是會發生肉眼可見的變化，而要發生肉眼可見的變化，一般是需要較長的時間。

D. 拿什麼對抗你，總要來的衰老和死亡

導語：辛西婭·肯揚是當今著名生物學家，以研究衰老的分子機制而著稱。衰老是人們早已注意到的一個自然現象。換句話說，人們想不注意到它都難。自古以來還沒有人能夠逃脫老死的命運，除非他在變老之前就死了。長久以來，人們對衰老的認識一直很有限。隨著科學方法的應用，人們開始一點一點揭開衰老神秘的面紗。

「不吃糖果，不吃甜點，不吃土豆，不吃米飯，不吃麵包，不吃義大利面（不吃的意思是不吃或少吃）。只吃不甜的水果。吃肉、雞和魚，吃鱷梨和各種蔬菜，吃堅果，吃乳酪和雞蛋。每天喝一杯紅酒。」

如果你覺得以上是一份有點另類的減肥食譜，那你就猜錯了。這是生物學家辛西婭·肯揚（Cynthia Kenyon）的長壽食譜，盡管它事實上也可以用來減肥。肯揚以研究衰老的分子機制而著稱。2011年的丹·大衛獎（Dan David Prize，包括三個獎項，分別針對過去、現在和未來三個時間段）把代表未來的部分授予了加州大學舊金山的肯揚和哈佛大學的蓋里·拉夫康（Gary Ruvkun），以表彰他們在衰老研究領域做出的貢獻。這兩位科學家因此平分了100萬美元的獎金。?

衰老是人們早已注意到的一個自然現象。換句話說，人們想不注意到它都難。自古以來還沒有人能夠逃脫老死的命運，除非他在變老之前就死了。有些人認為，凡事有生就有滅，這是不可抗拒的規律。同時又有些人在做著長生不老的美夢。但這樣的思辨只是翻來覆去地在原地打轉，並沒有多少實際的意義。長久以來，人們對衰老的認識一直很有限。

後來，隨著科學方法的應用，人們開始一點一點揭開衰老神秘的面紗。早期衰老研究的進展主要體現在進化生物學領域，因為進化論是生物學的一座燈塔，它讓人們可以穿透迷霧，跳過具體技術上的限制直達目的。英國博物學家華萊士（Alfred Russel Wallace）是已知最早提出關於衰老的進化問題的科學家，但第一個真正著手研究衰老進化的是德國進化生物學家魏斯曼（August Weizmann）。魏斯曼曾經認為老年個體的死亡可以給年輕個體讓出更多的空間和資源，因此對整個物種的生存有利。然而，這一看似合理的假設恰恰違背了自然選擇原理。魏斯曼後來放棄了這一假說。衰老使生物體的生理機能全面下降，它本身顯然不可能是自然選擇保留下來的優勢，而只可能是其它優勢的副產品。經過米德瓦（Peter B. Medawar，1960年獲諾貝爾生理醫學獎）、威廉姆斯（George C. Williams）、漢密爾頓（William Donald Hamilton）等偉大的科學家們一系列的努力，關於衰老的經典進化生物學理論逐步建立並得到完善。

從進化的角度看，生物的生殖能力越強，壽命越長就能留下越多的後代。不過長壽和生殖都不是免費的午餐。生物體需要去平衡二者的關系，把有限的資源合理地分配，才能達到利益最大化。人們把這種現象稱為「權衡」（trade off）。由此不難得出，生活在惡劣環境中的動物傾向於更早更快的繁殖，因為它們多數並不能活到老年，長壽對它們來說是沒有意義的；而生活在寬松環境中的動物則更傾向於長壽。進化生物學理論能夠成功地解釋許多衰老相關的問題，但它並不能告訴我們衰老的機制，也就是說，生物是怎樣衰老的。既然不清楚衰老的機制，人們也就無法採取措施去延緩衰老。研究者們通過「強制晚育」的人工選擇得到了壽命顯著變長的果蠅，但這並不是讓短壽的果蠅變得長壽了，而是把它們都淘汰掉了。關於衰老的機制，科學家們提出了多種假說，不過目前還沒有哪一種非常令人滿意。上世紀七八十年代以來分子生物學技術的快速發展讓生物學的許多門類都進入了一個嶄新的時代，衰老也不例外。而這次，就輪到肯揚大放異彩了。

1954年辛西婭·肯揚出生於芝加哥，後來他們全家搬到了喬治亞州的雅典。辛西婭的父母都在喬治亞大學工作，父親是地理學教授，母親是物理系的管理人員。兒時的辛西婭曾經想當一個音樂家。後來她就讀於喬治亞大學的英文專業，那時的她又想成為一個作家。她曾經試圖通過讀小說來了解世界——這顯然並不是一個很好的途徑。辛西婭曾經一度陷入迷茫。一天，她的母親送給她一本沃森（James D. Watson，1962年獲諾貝爾生理醫學獎）的《基因分子生物學》（Molecular Biology of the Gene）。這個看似偶然的事件從此改變了辛西婭的人生軌跡。沃森的著作激起了她內心深處的靈光，分子生物學正是她需要的探尋事物真相的理想方法。辛西婭轉到了生物化學專業，並於1976年以優異的成績畢業。之後，辛西婭去了麻省理工學院讀研究生，研究大腸桿菌DNA損傷和修復過程中的基因表達。一走上科學這條康莊大道，辛西婭立即顯出了非凡的天賦。她在研究生階段就做出了重要的發現。期間，她發表了三篇研究論文，其中有一篇在《自然》（Nature）雜志上。由於肯揚日後的成就太大，她早期的貢獻已經少有人提及，反倒是另一件非學術的事件更引人矚目一些。那就是辛西婭·肯揚與線蟲的邂逅。

肯揚所在的實驗室與赫爾維茨（H. Robert Horvitz）的實驗室相鄰。那時的赫爾維茨還是一位年輕的科學家。肯揚在赫爾維茨實驗室里見到了神奇的秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）。肯揚和線蟲一見鍾情，決定從研究細菌轉到研究線蟲。不過她並沒有簡單地搬到隔壁的赫爾維茨實驗室，而是直接到英國劍橋大學投到了赫爾維茨的老師、線蟲生物模型的祖師爺布倫納（Sydney Brenner）的門下，成了布倫納的一名博士後。2002年布倫納、赫爾維茨以及布倫納的另一位學生蘇爾斯頓（John E. Sulston）獲得了諾貝爾生理醫學獎。肯揚在布倫納實驗室從事發育生物學方面的研究。她一開始並沒有注意到年老的線蟲，因為線蟲繁殖很快，一條線蟲在變老之前就已經淹沒在它的後代的海洋中，找不到了。有一次肯揚培養一株生育率極低的線蟲，她把一個培養皿放在培養箱里忘了處理。幾個星期後，這些線蟲已經是風燭殘年了。由於這些幾乎不育的線蟲只生育了極少的後代，它們仍然能夠被分辨出來。當肯揚再看到它們時，這些蟲子確實已經非常老了，它們身體皺縮，行動遲緩，即使從沒見過線蟲的人也能看出它們是一些年老的蟲子。肯揚感到有些難過，並想到自己將來也會變老，然後她又想她可以研究這些，找到控制衰老的基因。

1986年，肯揚離開布倫納實驗室，並在加州大學舊金山找到了教職，繼續發育生物學方面的研究。肯揚的事業開展得非常成功。開始的幾年中，她的實驗室研究線蟲早期發育中的模式形成（pattern formation），連續在《細胞》（Cell）和《自然》等雜志上發表了數篇文章。然而，發育生物學領域的成功並沒有削弱肯揚對衰老的興趣，她一直都想開展衰老方面的研究。

1930年代人們發現減少熱量攝入能夠延長嚙齒動物的壽命。這一現象的原因並不清楚，通常的解釋是食物缺乏讓動物把更多的資源用於身體的維護而非生殖。1970年代，科羅拉多大學克拉斯（Michael Klass）的研究顯示，節食能延長線蟲的壽命並降低它們的生殖力。之後，他又發現低溫也能延長線蟲的壽命。克拉斯著手篩選影響壽命的突變，並得到了一些長壽的品系，但他並不覺得這些突變很有意思，因為它們在長壽的同時又伴有攝食障礙。克拉斯認為這實際上是由於節食導致的長壽。此後，另一位科學家約翰遜（Tom Johnson）也得到了一些長壽突變。同時他也遇到了和克拉斯類似的問題——這些線蟲的生殖力比野生型低得多。根據當時人們普遍接受的進化生物學理論，生殖和壽命之間存在一個權衡，生殖力低的個體可能把資源省下來維持更長的壽命。因此這個突變可能是通過降低生殖力間接地延長了線蟲的壽命。

克拉斯和約翰遜囿於傳統的觀念都沒有取得更大的進展，肯揚卻有著自己獨到的認識。1960年代，黑弗里克（Leonard Hayflick）發現正常細胞的分裂次數存在一個上限，這就是著名的黑弗里克界限（Hayflick limit）。肯揚認為這一現象提示了生物體內部有一個「生命計時器」（life timer）。在發育生物學的研究中，肯揚實驗室和其他一些實驗室發現有些基因的功能在進化上距離很遠的物種的發育中出乎意料的保守。肯揚猜想既然衰老——如同發育——也是生物界廣泛存在的現象，那麼也會有一個比較通用的調控機制，這些機制是由一些基因調控的，因此通過改變這些基因的活性就能改變壽命的長短。

當時，人們大多認為衰老是一種被動的過程，就像鞋子被穿破了一樣。由於衰老對生物體的生存不利，進化不會賦予物種一套衰老的機制。然而，基於在麻省理工學院時研究細菌時的經驗，肯揚知道即使是不利的生理現象也可能是由基因控制的，比如紫外線引起的DNA突變就需要特定基因的參與。總之，肯揚堅信通過研究衰老能夠發現新的重要規律。

可是，不只科學家們不看好肯揚的構想，研究生們也不願意做衰老方面的研究。肯揚很容易找到願意做發育的學生，但一直沒有人願意做衰老。直到1992年終於有一個輪轉（rotation）的研究生答應做衰老方面的課題。實驗進行得很順利，但這個研究生還是不願意繼續。之後又由其他輪轉的研究生接著做。這些研究生後來都沒有選擇留在肯揚的實驗室。由於參與課題的全是短期輪轉的研究生，當了好幾年「老闆」的肯揚不得不親自操刀上陣，比學生做的實驗還多。結果發表時，肯揚是論文的第一作者，而通常的情形是學生或博士後是實驗的主要完成者，導師的名字放在最後。論文發表在1993年的《自然》雜志上。這篇只有短短三頁的論文開啟了用現代分子生物學手段研究衰老的新時代，並且成了這一領域的經典。

這項研究中，肯揚等發現了daf-2基因的突變能夠使線蟲的壽命延長到兩倍以上。長壽原來如此簡單，簡單到只需改變一個基因！他們還發現在這一過程中daf-16是必需的，如果daf-2和daf-16同時突變則線蟲的壽命不能延長。這樣，一個調控壽命長短的信號途徑有了大致的輪廓，首次展示了衰老是可以被基因調控的。這些長壽線蟲的生育能力稍微有些下降，但肯揚認為線蟲壽命的延長背後有它的一套機制，而不只是生殖力下降的簡單回饋。他們用激光破壞了線蟲胚胎中生殖系統的前體細胞，讓這些線蟲長成完全不育的個體。然而這些線蟲的壽命跟野生型並無差別。這至少說明單純的降低生殖力並不能讓生物體把省下來的資源用於維持更長的壽命。而在以後的研究中，又有不同的實驗室獨立發現了具有正常生殖力的daf-2突變的長壽線蟲。

肯揚的實驗結果似乎和權衡理論發生了沖突，但實際上二者並沒有根本的矛盾。這些長壽線蟲雖然有和野生型相當的生殖力，但這只是在實驗室的培養環境里，它們在線蟲的野生環境中不一定有很強的競爭力。如果把它們放到野生環境中，它們很可能會被淘汰。而前述的通過強制晚育得到長壽果蠅的方法同樣也涉及環境的改變——讓早生快生變得沒有優勢。除了壽命長，肯揚的長壽線蟲和那些長壽果蠅還有不少相似的特徵，因此它們很可能具有類似的變異。只不過一個相當於傳統育種，一個相當於現代育種。近年來又有研究表明，通過合理調配膳食中氨基酸的比例，能讓節食的動物也擁有正常的生殖力。權衡只是特定物種在特定環境中受到的限制，如果環境改變了，權衡將不再有意義。有些人認為延長壽命必然導致生殖力下降，這是不合理的。肯揚一直不喜歡權衡的說法。與在學術論文中的謹慎態度不同，肯揚面對媒體更大膽一些。她曾經表示，所謂的權衡是胡說。

關於衰老機制的理論五花八門，但基本上可以歸為「被動理論」和「主動理論」兩類。被動理論認為衰老是由於錯誤和損傷的積累造成的，而主動理論則認為存在基因調控的衰老程序。肯揚顯然傾向於主動理論。比如被動理論認為節食降低了代謝率，減少了自由基的產生，進而減少了對機體的損傷，因此可以延緩衰老；肯揚則認為節食激活了某些抗衰老的信號途徑，如果採用其它方法激活這些途徑，則不必節食也能達到延緩衰老的目的。

顯然，被動理論與進化生物學之間的關系更諧調。其實主動理論和進化生物學也並非不能調和，只是其間的邏輯更精巧，不像前者那樣直觀。

也許肯揚的眼光太超前了，一開始人們並沒有意識到她這些發現的意義。當肯揚告訴拉夫康daf-2突變的線蟲很長壽時，拉夫康說：「衰老？你是說你們研究老蟲子嗎？」不過作為一個出色的科學家，拉夫康很快醒悟並且也開始研究衰老，後來他成了肯揚最主要的競爭對手。

拉夫康實驗室率先確定了daf-2的基因序列，並於1997年在《自然》上發表。讓人們感到震驚的是，daf-2編碼的蛋白是人類胰島素和胰島素樣生長因子-1（IGF-1）的受體的同源蛋白。胰島素是一種在進化中相當保守的激素，它在糖代謝中起到至關重要的作用，同時它又是重要的生長因子，能夠和具有酪氨酸激酶活性的受體結合，激活一系列的細胞信號。可是，抑制胰島素/IGF-1的信號途徑居然可以延長壽命。人們不免會有些懷疑，至少覺得這個發現不太有應用價值，因為如果抑制了胰島素途徑，也許我們還沒等長壽就先得了糖尿病。

然而，越來越多的研究顯示在線蟲、果蠅和小鼠等不同實驗動物中，許多胰島素/IGF-1途徑中蛋白的突變都能改變動物的壽命。而且，在實驗室之外也有類似的證據，比如通常體型小的動物代謝快，壽命也相對較短，但小型狗的壽命卻比大型狗的壽命長，而小型狗之所以體型小，就是因為IGF-1基因的突變。甚至，在世界范圍不同人種中也發現一些長壽家系與daf-16同源蛋白的變異有關。

從1997年起，衰老的研究一下子變得熱門起來。不但胰島素/IGF-1途徑得到了更深入的研究，其它與壽命相關的途徑也陸續被發現。通過不同突變的組合，線蟲的壽命一度被延長到野生型的6倍，後來又延長到了10倍。釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的壽命也被延長到了10倍以上。

不過，「高等」動物中的情形就沒有這么理想了，目前小鼠的壽命只能被延長10-20%。一方面，哺乳動物體系的實驗比線蟲體系的難度大，而且哺乳動物的壽命又比線蟲長得多——線蟲能活20天左右，小鼠卻能活2-3年——研究哺乳動物壽命的時間成本也就高得多。這些都制約了哺乳動物壽命的研究。另一方面，也很難想像人類的壽命能像線蟲那樣被延長幾倍。當然，對人類這樣長壽的動物來說不用幾倍，20%就已經極為壯觀了。

肯揚對延長人類的壽命一直相當樂觀，她認為人和線蟲在分子生物學水平上非常相似，在線蟲中的發現將來很可能在人類中應用。這意味著人類的壽命將在很大程度上被延長，更重要的是年輕的時間變長了，衰老被全面推遲。你不用擔心因為長壽而受到老年痴呆或白內障等老年病的折磨，人們的退休時間也大大推遲，社會的負擔並不會加重。也就是說，人的壽命變長了，但人口老齡化反而減輕了。這似乎是天上掉餡餅的便宜事，不過太空遨遊、器官移植、互聯網等等也曾經都是些天上的餡餅，肯揚的夢想也未必不能實現。

有人不無諷刺地說，科學家們能讓實驗動物的壽命延長數倍，卻不能讓人延長哪怕幾年的壽命。這么說未免有些冤枉。醫學的發展已經而且仍然在不斷地延長人類的壽命，而現在衰老的基礎研究將來也一定會讓人們受益。肯揚並不只是「紙上談兵」，在科研之外，她還參與組建了一個名為Elixir的公司（Elixir是長生不老泉的意思），研發抗衰老葯物。肯揚表示，衰老不是一種病，FDA不會批准治療衰老的葯物，但是可以開發一些通過阻斷衰老途徑來治療糖尿病、肥胖等老年病的葯物。

在生活中肯揚也身體力行，希望自己能盡量保持年輕的狀態。不過目前可供選擇的方法並不多。對於健康人當然不能像對實驗動物那樣改變基因，葯物中已知雷帕黴素（rapamycin）能夠延長包括小鼠在內的多種動物的壽命，但雷帕黴素是一種免疫抑制劑，在到處都是病原體的世界上服用免疫抑制劑顯然不是明智的選擇。最好的方法還是從日常飲食上入手。幾乎所有的科學家都相信節食會像延長小鼠壽命那樣延長人的壽命。美國國立衛生研究院衰老研究所的邁特森（Mark Mattson）就是一位堅持吃低熱量膳食的科學家。肯揚也曾經試過低熱量膳食，但她無法忍受持續的飢餓，最終她決定採用低糖膳食，這就是我們在篇頭看到的食譜。糖代謝在物質與能量代謝中占據中心位置，而且糖代謝的途徑在進化中非常保守。肯揚的研究顯示在線蟲膳食中添加葡萄糖會使其壽命縮短。攝入糖類會刺激機體分泌胰島素，而減少糖類的攝入則可以降低胰島素途徑的活性，可能起到抑制衰老的作用。也就是說「吃得甜，活得短；少吃糖，活得長」。另外，喝紅酒是因為其中白藜蘆醇（resveratrol）的含量是日常飲食中最高的。目前已有一些研究表明白藜蘆醇能夠延長實驗動物的壽命。肯揚對自己的食譜十分滿意。她說血脂在200以下都是正常的，而她自己的只有30，她還保持者大學時的體重，她感覺到像小孩子一樣充滿活力。

肯揚沒有忘了告訴人們這個食譜的效果並沒有得到證明，她也不推薦別人採用。這其實只是科學家的名人軼事。肯揚看上去並沒有比同齡人更年輕，即使將來她真的活到了120歲，也不一定是這個食譜的功勞。相反，如果肯揚並不長壽也絲毫不能抹殺她的研究的意義。

二十多年來，肯揚實驗室發表了80餘篇研究論文和綜述，其中在《細胞》、《自然》和《科學》（Science）上的論文就有30餘篇。普通研究者靠好雜志裝門面，而大科學家則是好雜志的門面。肯揚是美國科學院院士和美國藝術與科學院院士。她曾經獲得過多個獎項，包括前述的丹·大衛獎。肯揚還培養了許多優秀的研究者，其中最出色的是安德魯·迪林（Andrew Dillin）。迪林在索爾克研究所從事衰老研究，現已儼然是線蟲界最閃耀的一顆新星。

肯揚的研究仍在堅實地推進，不過近年來並沒有太令人震驚的發現。然而，去年衰老領域卻有一篇石破天驚的論文（又是發表在《自然》上）。哈佛大學德賓諾（Ronald A. DePinho）實驗室通過激活端粒酶的表達讓端粒缺陷的早老小鼠實現了返老還童。雖然只是早老的而不是正常衰老的小鼠，但至少說明已經衰老的機體仍然有潛力重新變得年輕，衰老——長久以來人們心目中的不歸路——竟然也可以逆轉！我們不知道接下來科學家們還會帶給我們怎樣的驚奇。也許肯揚手中的衰老研究領袖的接力棒不久就會交給其他的研究者，但肯揚的研究在科學史上仍將擁有無可替代的地位。

如果有一天你和你的伴侶、朋友們都已百歲有餘，但依然活力四射，盡享人生幸福時，希望你能記住一些科學家的名字，而這其中一定要有辛西婭·肯揚。

（作者：內含子 生物化學與分子生物學博士）

E. 微生物世界需要多久進化成哺乳動物

動物的進化史從一開始的微生物到後來的海生動物逐漸發展到了兩棲類，爬行類，鳥類到現在的哺乳類，經過物競天擇一代代的選擇進化到的哺乳動物在現在這個時代是最適合生存的，如果說哺乳動物滅絕的時候人類已經不在了（人類是哺乳動物），新出現的動物應該可以在高度污染的空氣中，在輻射中，在缺氧的環境中生存，可是現在發現的符合條件的動物只有某些厭氧菌，所以我個人認為哺乳動物滅絕後應該是微生物重新主宰地球，逐漸的地球慢慢恢復，又從海底生物，到兩棲類，爬行類……循環下去，不過人類是看不到了，出現的新種類動物還是現在的樣子的幾率可以忽略了，也就是可能在數千萬年以後的哺乳動物沒有人，貓，狗，牛，羊等等的動物而是其他模樣了

F. 人類進化史一共花了幾年從什麼時候開始的

對人類起源問題,人們眾說紛紜.考古學認為,人類起源至今已有300萬年,但美國學者根據基因測定的結果排序推算,人類起源到現在只有14萬年.另外,由於人類同時具有陸生和水生兩類動物的基因,對人類究竟產生於陸生動物還是水生動物也爭論不休.筆者認為,人類是由陸生動物感染了攜帶水生動物基因的病毒,兩類基因重組並產生突變的結果.人類的「源祖」或「近親」已被自然選擇所淘汰,結果人類成了沒有「本家」的獨門小戶.根據人類與哺乳動物的相似程度,可以肯定二者有共同的「源祖」.無論如何,人類是地球生物長期演化的結果,而絕不是天外來客.。
人與人猿存在親緣關系，具有共同的祖先。 廣告人進化史約6500萬年前，一顆寬度約16公里的隕石撞擊到了今天墨西哥的尤卡坦半島上，造成巨大災難,當時地球上包括恐龍在內的三分之二的動物物種消亡滅絕，爬行動物的黃金時代結束，原始哺乳類動物逃過劫難經過漫長歲月存活下來，之後進化。 約5000多萬年前，靈長類動物呈輻射狀演化，從低等靈長類動物原猴類中又分化出高等靈長類動物(即猿猴類，如獼猴、金絲猴、狒狒與猿)。 猿猴的種系發生
（註：中國中華曙猿比早期高等靈長類動物猿猴類還要古老，基本屬於早期猿猴，也就是說所謂中華曙猿實際上還是猴子，根本談不上人類的起源，如果說中華曙猿是猴子的起源還差不多。） 3300萬-2400萬年前，從舊世界的猴子（狹鼻次目）中產生了猿。埃及發現的最早的古猿原上猿(3000萬年以前)；埃及猿(Aegyptopithecus，2600萬—2800萬年以前)已經具有類人猿的一些性狀；稍晚後的化石還有森林古猿，（2300萬—1000萬年前），分布范圍較廣，在亞洲、歐洲、非洲均有所發現。東非的原康修爾猿（1300萬-1200萬年前）已經是一種猿，是人類和非洲猿的祖先。 以上古猿均為林棲動物，四肢行走，屬於攀樹的猿群。現存的猿中包括兩個類群，非洲猿（大猩猩、黑猩猩和人類）和亞洲猿（長臂猿和猩猩），這兩個類群之間存在著明顯的界限，二者的分化顯然發生在1200萬年-1500萬年前。 在約1000萬年前至約380或200多萬年前，有兩種過渡時期的化石代表。一種是臘瑪古猿，一種是南方古猿（許多人認為臘瑪古猿是猩猩的祖先，過去在復原頜骨殘片標本和牙齒分析時出現偏差。因此臘瑪古猿作為過渡時期的化石代表只有相對的合理性）。
正在形成中的人
南方古猿被稱為「正在形成中的人」。 古類人猿最早出現在非洲東部南部,由原始猿類逐漸進化而來，分化為低等類人猿(如長臂猿)，高等類人猿(如猩猩)，古猿等.。約1200萬年前，地殼運動使非洲東部的大地上形成 人科動物一種可能的種系發生(僅供參考)
一條大裂谷。大裂谷的形成把非洲分為東方和西方兩個獨立的動物系統，大裂谷這個阻隔成為人和猿分道揚鑣的關鍵，裂谷之西依然是茂密的濕潤的樹叢，猿類為適應改變不大的環境，它們不需作出太大的改變來協調， 就註定了它們的迄今仍處在猿類的階段，如大猩猩等。 大裂谷以東由於地殼變動，降雨量漸次減少，林地消失出現了草原，大部分與現今猿類共祖的祖先族群因而滅絕，其中一小部分慣於攀爬的猿類適應了新環境，學習在地上活動在開闊的環境中生活，形成了獨特演化模式，避開了滅絕的危機。大約500萬-800萬年前，有些類似黑猩猩的猿類物種在雨林周圍與稀樹大草原連接地帶成功建立了奠基者群體，並成功地進化成南方古猿。當對蛋白質和DNA差異的研究最終建立了一個分子鍾後，研究發現表明人類與其他動物的分界點是在500萬-800萬年前（這些證據暗示黑猩猩是我們最近的親戚），人科動物的歷史從此開始。 南方古猿猿為了適應新環境，不得不開始雙足行走，但是它們基本保持著樹棲的習慣，南方古猿沒有改變它們祖先的多數性狀，比如個頭較小，明顯的性別二形性（雄性平均比雌性大50%），不大的腦，長臂和短腿。南方古猿很大程度上是草食動物，它的門牙比人類的門牙要大得多，而且臼齒也很大。 南方古猿基本有兩種類型（也有學者認為有3—4種類型）：粗壯型和纖細型，依身高、體重而有所區別。已經證明存在過兩種瘦長的南方古猿，從衣索比亞到坦尚尼亞的東非南方古猿阿法種和南非的南方古猿非洲種。這兩種南方古猿的腦都比較小，大約為430-485立方厘米。南方古猿非洲種距今的年代更近，而且除了肢體的比例以外也更像人類。在南部非洲，生活過粗壯種系中的南方古猿粗壯種，在東部非洲還發現了生活在350萬年前至300萬年前的南方古猿鮑氏種，這些粗壯的南方古猿顯得很有力氣，但它們是非常平和的，可以和其他瘦長的南方古猿一同生活在同一區域。（根據解剖學進行人科動物分類的人類學家必須記住，冠以阿法種、直立人和能人名稱的分類物種並不是指類型，而是指可變的群體和群體中的類群）。
編輯本段完全形成的人
完全形成的人
最初的人類在人類學中被稱為「完全形成的人」。我國古人類學者把這一進程分作猿人和智人兩大階段，每段再分為早晚兩個時期。 早期猿人 肯亞1470號人 、坦尚尼亞峽谷「能人」
晚期猿人 印尼爪哇人、德國海德堡人、中國元謀人和北京人
早期智人 德國尼安德特人、中國丁村人
晚期智人 法國克羅馬農人、中國山頂洞人
250萬年前，熱帶非洲的氣候尅是惡化，冰期從北半球襲來。隨著氣候越來越乾旱，稀樹大草原開始逐漸變為灌木大草原，大多數南方古猿消失。有兩個例外，一種情況是，某些地區稀樹大草原保留下來，那裡的南方古猿得以生存下去，比如南方古猿能人種和兩種粗壯種。更重要的一種情況是某些南方古猿群體利用自己的聰明才智發明了一些成功的防衛機制而生存下來，對於這些防衛機制人們只能去猜測，可能會扔石頭，或者使用有木頭和其他植物材料製成的原始武器，有可能露宿野外篝火旁。事實上正是這些南方古猿的後裔生存下來並繁榮起來，最終進化成人屬，從樹上棲息雙足行走轉變為陸地生活並雙足行走。

G. 誰能給我講講，生物進化的歷程，從單細胞生物到現在的我們

要講到人類的進化，不得不說的是動物的進化史：
動物進化的歷程大致是：生活在海洋中的原始單細胞動物，經過極其漫長的年代，逐漸進化成
為種類繁多的原始的無脊椎動物，包括腔腸動物、扁形動物、線形動物、軟體動物和環節動物等，
這幾類動物的結構越來越復雜，但是，它們大都需要生活在有水的環境中。後來發展到了原始的節
肢動物，它們有外骨胳和分節的足，比如昆蟲等，對陸地環境的適應能力較強，脫離了水生環境。
地球上最早出來的脊堆動物是古代的魚類。以後，經過極其漫長的年代，某些魚類進化成為原
始的兩棲類，某些兩棲類進化成原始的爬行類，某些爬行類又進化成為原始的鳥類和哺乳類。各類
動物的結構逐漸變得復雜，生活環境逐漸由水中到陸地，最終完全適應了陸上生活。
總之，生物的進化歷程可以概括為：由簡單到復雜，由低等到高等，由水生到陸生。
人類的出現
人類是從哪裡來的？我們知道，人體具有體溫恆定、胎生、哺乳等哺乳動物的基
本特徵，這說明人類與哺乳運動有著較近的親緣關系。而在哺乳動物中，類人猿與人類的親緣關系
要算是最近的了。例如，類人猿中的黑猩猩，無論是在血型、骨胳（下圖）、內臟器官的結構和功能上，還是在面部表情和行為上，都與人類很相似。此外，人類學家的研究也充分證明了人類和類
人猿是近親，二者有著共同的原始祖先。
原來，人類和類人猿都起源於森林古猿。最初，森林古猿在茂密的森林裡過著樹上生活。
後來，地球上的一些地區，氣候變得乾燥了，森林減少了。在這些地區生活的森林古猿，被迫下到
地面上來尋找食物，經過漫長的年代，它們就逐漸進化成現代的人類。那麼，其他地區的森林古猿
呢？他們仍然生活在森林裡，經過漫長的年代，有的絕滅了，有的就逐漸進化成了現在的類人猿。
下到地面上生活的那部分森林古猿，逐漸能夠直立行走，而前肢則能夠用樹枝、石塊等來獲取
食物、防禦敵害（下圖）。在運用這些天然工具的過程中，它們逐漸學會了製造簡單的工具。久而
久之，人類祖先的雙手變得越來越靈巧，大腦也越來越發達。在這個過程中，它們還產生了語言和
意識，逐漸形成了社會。就這樣，經過極其漫長的歲月，古猿逐步進化成為人！！

H. 生物的進化過程是什麼

地球上的生命，從最原始的無細胞結構狀態進化為有細胞結構的原核生物，從原核生物進化為真核單細胞生物，然後按照不同方向發展，出現了真菌界、植物界和動物界。
植物界從藻類到裸蕨植物再到蕨類植物、裸子植物，最後出現了被子植物。
動物界從原始鞭毛蟲到多細胞動物，從原始多細胞動物到出現脊索動物，進而演化出高等脊索動物──脊椎動物。脊椎動物中的魚類又演化到兩棲類再到爬行類，從中分化出哺乳類和鳥類，哺乳類中的一支進一步發展為高等智慧生物，這就是人
。
(8)從分子進化到動物多久擴展閱讀：
生物進化差異性產生原因：
多細胞生物既有時間上的分化，又有空間上的分化。在個體的細胞數目大量增加的同時，分化程度越來越復雜，細胞間的差異也越來越大，而且同一個體的細胞由於所處位置不同而在細胞間出現功能分工，頭與尾、背與腹、內與外等不同空間的細胞表現出明顯的差別。
胚胎發育不僅需要將分裂產生的細胞分化成具有不同功能的特異的細胞類型，
同時，要將一些細胞組成功能和形態不同的組織和器官，最後形成一個具有表型特徵個體。
參考資料來源：搜狗網路——生物進化

I. 從單細胞生命進化到多細胞生命需要多久有什麼歷程

一萬年以上。假設現在有大分子物質，即初級有機物質已經出現，此時地球會比較熱，火山噴發頻繁。經過很長一段時間，大分子物質不斷聚集和分離，最終出現了能夠自我復制的大分子物質。

那麼可以說這就是生活。然後這些最初的生命經歷了很長時間。它們緩慢地聚集和分離，最後出現了單細胞。這是一個巨大的進步，也是關鍵的一步。因為即使是今天的人類也由無數的單細胞組成。在那之後，可以說這是自然的。當然，這也需要很長時間。然而，與生產單細胞所花費的時間相比，它要少得多。其餘的，只需查看其他的問題。簡而言之，這是一句話： 生物學對環境的不斷適應和適者生存。從單細胞生物發展到多細胞生物是一個進步。