推薦序
窺探新視窗，驚豔新十大
前科博館館長的孫兒酷愛恐龍，每年返台，吵著要到科博館看恐龍。我總是拿出貓頭鷹出版的中文譯本《恐龍與史前動物百科全書》，伴隨著恐龍化石、模型，和小小年紀的他一起沉醉。這個孩子回到加州和他爸爸說，他們科學家把問題都答完了，把謎都解開了，我以後長大了怎麼辦？好急，好急，急著長大！一代大師牛頓臨死前直言：「我僅是個孩子，在海邊玩耍、解悶，尋找卵石與貝殼。而汪洋大海了不起的真相，在我面前與內心中，依然有著諸多未解之謎，讓我深深著迷、嬉戲，永不疲倦！」
「著迷、嬉戲，永不疲倦」，這正是追求宇宙間奧祕的真精神。我在科博館出版的專書《水中蛟龍：史前水棲爬行動物》，獲得第二屆國家出版獎優等大獎的感言中，詮釋：
閱讀，使一個民族壯闊、優雅，而有品味。閱讀的前提，在於這個社群中，有寫好書、出版好書、傳頌好書的「文化產業鏈」，運轉不息。「人」終究是關鍵！看著歐陸，「科普」書刊的瀰漫、渲染。大師們跳出象牙塔，為九歲到九十九歲的孩子們，寫精采的好書。典範，吾心嚮往之。
貓頭鷹書房，中譯英國倫敦大學大師尼克．連恩的科普大書《生命的躍升》，正是推動這個文化產業鏈生生不息的一雙巨手！
當代古生物學家與演化生物學家的研究，從「未知生，焉知死」的物種源始，到「既知生，探究死」，著迷於地質史中，生物大滅絕的真相與意涵，有所謂「五大」（Big Five）滅絕事件的暱稱。從「五大」到「新十大」，跨越地球科學與生命科學的兩個界域，嬉戲於生命大浩劫與大創新的光譜兩極，有趣極了！
連恩教授是一位生物化學家，專精於分子世界的細節。他的三本書，前呼後應，一以貫之，是三位一體。二○○二年出版了《氧氣：創造世界的分子》；二○○五年出版《力量、性、自殺》，獲得《經濟學人》年度好書提名與《時代》學人獎，並入圍英國皇家學會科學圖書大獎決選名單。而這第三本寫給普羅大眾的專書（原文二○○九年出版），更是登峰造極——《生命的躍升》一出版即獲二○一○年英國皇家學會科學圖書大獎、《時代》與《獨立報》年度書獎，至今已譯成西班牙等二十國文字。他以老練的文采，讚頌生命演化創新的「發明才能」（inventiveness），以及我們人類自身的卓越潛能，去解讀幽冥之過往，並且試圖重新建構地球上生命的悠悠歷程。
這本書，不容易念！至少對於欠缺生命科學背景訓練的讀者，要花一陣「勉力為之」的苦功。但是，一旦走進那有趣的分子世界，又很難脫身。本書的每一個章節，從誕生到死亡，從第一顆細菌的亙古幽冥到不朽的終極代價，都關係到我們存活在當下的步步維艱；抽絲剝繭，進入到「微觀世界」的神奇與奧妙。這些，都是最近半個世紀甚或近十年來，科學的重大發現與重大突破，徹底重新建構了我們對諸多議題的嶄新視野。像是「生命起源」的深海煉獄假說，挑戰著達爾文著名的「那一汪溫暖的小池塘」之隱喻。人類心智根源的「意識」，如何在分子層級上探究其起源與演化。「死亡」，這永恆價值的起點，與有形實體的終結，如何跳躍在「老年基因」「老化疾病群」，與「永生」的科學、哲學、人道與倫理的天空中翱翔！
經由第一手科學家原創性的發現，連恩提起生花妙筆，平鋪直敘的描繪，字裡行間有畫面，具影像。他將艱深難解、象牙塔中的「甲骨文字」，轉譯成為白話文字的詩篇——這就是我們一直欣羨歐陸「科普寫作」市場的成熟與不凡。他們沒有象牙塔中鐘樓怪人的自命不凡，也不像當下「秀場」中半吊子的「科學人」，裝模作樣，言不及義。
在書案上，堆放近十年來出版的七本專書，都是在探究生命演化的各種關鍵歷程。一流的科學家與大師，坐擁不同的視窗，探視三十八億年來，從巨觀化石到微觀分子的神奇世界。像是諾貝爾獎得主杜維（Christian de Duve）一九九五年出版的專書《生命盎然的塵埃：生命乃宇宙之必然》，從視窗中擷取了化學年代、訊息年代、原細胞年代、單細胞年代、多細胞年代、心智年代與未知的年代七大議題。而歐陸演化生物學首席史密斯（John Maynard Smith）與薩思麥利（Eors Szathmary）一九九五年出版的專書《演化中關鍵過渡事件》，則在視窗中透視各式起源的議題：生命、遺傳密碼、細胞、性、多細胞動物、社群及語言的六大溯源與尋根。大師們從各自的萬花筒中，探視芸芸眾生的繽紛多采！
去年的秋季，漫步在英格蘭西部，達爾文的故居小鎮舒茲伯利。小鎮中主要的購物中心入口，高懸「Darwin 200」的巨大吊布。再往前步行在高街的書房，出版商期望搭上全球達爾文風潮的列車，櫥窗中整排裝飾的就是《生命的躍升》這本新書的首版精裝本，成為了路人注目的耀眼標幟！
貓頭鷹書房，繼二○一○年精選《第一隻眼的誕生：透視寒武紀大爆發的祕密》，今年又選譯了這本好書。譯者旅居法國，既專業又是行內人，譯筆高明。我幸運地得以先睹為快，也開啟了我一扇嶄新的視窗。我滿心歡喜，毫不吝惜地推薦這本好書給愛好讀書的朋友們！
程延年
國立自然科學博物館古生物學資深研究員，國立成功大學地球科學研究所合聘教授，專長為化石與演化生物學。論文發表於《自然》《科學》《古脊椎動物學報》等學術刊物。致力於科普教育，最新科普專書《水中蛟龍》獲二○一○年國家出版獎優等獎。
深度導讀
生命演化過程中的「偶然」與「必然」
在所有已知的生物中，「人」是最令人費解的動物了！還有哪些動物會用千奇百怪的方式將自已的身體剖開來，看看裡面有什麼器官，看看器官是如何配置的？更有甚者，是以近乎凌虐的方式，將身體以不同的電極、不同的電流強度通電，測試會產生什麼反應。科技愈發達，這種近似自虐的實驗方式更是日新月異。其他的生物，包括植物在內，整天在體內或體外的忙碌活動，都只為了攝取能量及繁衍後代。我們人類在飽食及履行傳宗接代的任務之外，竟然還有時間去問自已「從何而來？將往何處？為何會長成這幅模樣？」這些都是跟「演化」息息相關的問題，也是本書作者企圖替讀者解答的謎團！
這雖然是一本科普書，但讀者可以發覺作者是以懸疑推理小說的方式在撰寫。從第一章講「生命的起源之自然發生」，第二章談「遺傅密碼的形成、自我複製到自私的基因」，一直到第九章討論「心智的起源」及第十章的「老化及死亡」。作者在每一章的開頭，都會提出一個演化科學的基本問題，然後試著以合乎邏輯的推理方式提供解答，但總在答案感覺呼之欲出之際，作者卻馬上指出這個答案的漏洞，然後再藉由另一個已經發表過的科學報告，提出更合理的解釋。如此一再地求證、推理，透過科學的證據，來追尋更進一階的答案。其所尋求及提供的證據，都有當代學理與實驗的辯證支持，證據擺在眼前，令讀者不得不接受他的說法。在這樣的過程中，作者也明確指出「演化」已可用科學方法來證明，對學生來說，光是閱讀的過程就是很好的科學訓練。
關鍵中的關鍵—天擇
前面提到作者隨手援引新的科學報告帶領讀者探求更高階、更合理的答案。讀者在閱讀時也可以發現，這些證據不僅僅局限於生命科學的領域，還包括化學、熱力學、量子物理學、經濟學、心理學，甚至是宗教。例如在第一、二章，討論在早期地球環境中，那些無機的化學元素如何藉著純化學的作用，自深海熱泉、冷泉對流的煙囪區形成建構生命所需的有機化學物質。這裡所涉及的領域，只有化學及物理學。不過，生物演化怎會牽扯到這兩個領域呢？這就要從基本的化學理論講起了。讀者知道任何化學作用都需要「能量」來支持，生命的「生化作用」及「代謝作用」自然也同樣需要能量。達爾文的演化理論，重點是在「天擇」。何謂天擇？簡單的說亦即各種環境因子都在扮演篩選或選汰的角色。那究竟在篩選什麼？以化學作用為例，如果不同的作用都能得到同樣的產物，就要將那些相對「節能」的生化作用或代謝過程保留下來，而選汰會消耗太多能量的作用過程。因此，在第一個生命誕生以前，涉及同樣產物的各種純化學作用，就已經受到天擇的選汰，相對粍能較多的化學作用必然不會被保留下來。書中提到熱泉冷泉區就因為在早期地球環境中，相較之下較易提供能量去進行有機分子的合成，因此也比較容易成為生命孕育的場所。
作者另外也提到，在鹼性溫泉噴發口的空腔壁富含硫化鐵礦物。空腔可累積保存濃縮的有機分子，而硫化鐵則可提供具有強力催化能力的亞鐵離子。這不僅能大大降低化學作用的能量需求，且能加速化學作用的進行。天擇再次在此篩選出這些有催化作用的地區，來作為孕育第一個生命的場所。古細菌在此形成也就不奇怪了。至此，生命的演化很神奇卻又很合理地進入到有催化劑化學作用的階段。
談到化學，有不少金屬離子是具有催化作用的。有機分子自然形成之後，有不少機會可和這些金屬離子結合，組成有機化學分子。當這個有機化學分子帶有一個含鐵、鎳跟硫原子的核心，更會具備強力的催化作用。在各種不同的蛋白質演化出來後，部分蛋白質和上面提到的那些具有催化作用的化學分子，便合成了□（酵素）。因為「□」的催化速度快，天擇當然會將這些既節能，反應又快速的生化作用留下來。如此一來，生命中的生化作用進入到酵素系統的階段。（學過生化的學生必定看過細胞內到處充滿酵素作用的生化反應。）可見只要有必要的有機生物分子及機遇存在，天擇會在不知不覺中，隨時發揮作用。
再更仔細檢視這些生化反應，有不少是「循環反應」。所有上過高中生物學的學生一定忘不了「克氏循環」及「光合作用反應循環」。但有多少人會去追問，為何生物體內形成的生化反應，有那麼多屬於「循環反應」？這當然也是天擇的產物：這些作用不僅節能、快速，而且細胞也不必再依賴外界提供反應所需的材料。循環作用就是最佳的分解及合成的反應，也是最佳的代謝作用方式。
當形成早期生命必備的有機物質及遺傳分子都出現在所謂「生命高湯」中以後，會出現兩種可能的情形。一種可能是那些有機分子會隨意分散在高湯中，另一種可能，則是分子會遵循化學及物理定律而聚集成大分子，分子也會聚在一起，形成與外界隔離的小環境（可能是圓球形）。在天擇的篩選下，比較可能會出現哪一個情況呢？唯一的答案只有可能是後者。因為，一個與外界隔離的環境比非隔離的環境要穩定得多，相對的也更有利於各種生命反應的進行。同樣的，那些遺傳的分子如果隨意分散在細胞質內，在細胞分裂時，遺傳分子能忠實無誤地平均分配到子細胞的機率便很低很低；遺傳分子若包裹成染色體，複製後再平均分配到子細胞的機率，就可能達到百分之百。葉綠體、粒線體、高基氏體等胞器，也是在這種背景下由天擇所選汰下來的產物。
在細胞形成後，細胞仍然需要外界提供物質及能量。要無憂無慮地生存下去，最好是細胞內部便能儲存大量的物質及能量，以減少對周圍環境的依賴。此種需求下，天擇會選擇單細胞或多細胞的答案就很明顯了！多細胞生物體的內在環境要比單細胞穩定，故多細胞的生物就逐漸演化形成了。作者在第八章詳細地討論到變溫及恆溫的利弊，還有它的演化過程，這也同樣遵循著上述天擇的作用及演化的脈絡。
依照上面的討論，生物演化似乎有種趨勢—天擇使得生物透過演化，愈來愈獨立於環境之外，最後能不看老天的臉色更好。那未來的生物能否完全脫離周圍生存的環境呢？未來，即使我們對心智意識的成因與運作方式的研究都已經非常透徹，也完全找出了控制死亡、令人長壽的基因，屆時「孫悟空」能否就有機會逃離如來佛的手掌心？讀者可去深思。
靜下心來，想想「偶然」與「必然」
三十多年前，就有一本標題是《偶然與必然》的書。這本書的內容也是在討論生命的演化。《生命的躍升》這本書，幾乎每個章節也都有「偶然」與「必然」的字眼出現。「偶然」涉及到機率的問題，表示事情有發生的可能。在三十五或四十五億年前，生命所需的各種分子如本書所言都已俱備。在「偶然」出現的機遇下，讓天擇（環境中物理及化學因子）可以發揮作用。在眾多可篩選的化學分子及反應過程，那「相對」有利（節能又快速）的一方「必然」被篩選下來。因此在生命漫長的演化過程，「偶然」與「必然」必定涉及在其中。
另外，演化是否成功，其實也是一種相對的比較。經天擇作用後，誰產下的後代有較高的存活率，誰就算成功。所以在演化上，有五十一個子代的父母就比僅有四十九個子代的雙親成功。作者在談到眼睛的演化時，就引用《盲眼鍾錶匠》一書中的例子：「演化出一半的眼睛就比沒有眼睛的個體在存活上要強得多」。所以在共祖的現存生物中，只要多一個感光點、多一個透光的結晶蛋白，細胞或個體在覓食或避敵上就更有利。故成功與否完全是相對，沒有絕對的！畢竟要追求不變的終極完美，不就也得要有永恆穩定的環境？
本書作者嘗試為我們回答十個和生物演化有關的問題，他的辯證回答完全合乎邏輯，但每一章仍舊沒有提供終極的答案。因此，在生命科學的世界中，還有很多問題可發問及思考，以及許多有趣的答案有待挖掘。那什麼問題值得繼續發問呢？
著名的族群遺傳及演化學者，杜布贊斯基以果蠅做實驗，解決了很多生物演化上的問題。所有生物演化教科書，都必定印著他說過的一句很值得深思的話：「如果不從演化的角度去看，生物學就沒有意義了。」他指出學生在提出有關生命科學的問題時，必定得從演化的角度去思考，否則便無法窺探到生命世界的奧祕及意義。不過，因為生物的演化和環境有密不可分的關係，因此後來又有學者在那句話的後面再加上一段：「如果不從生態學的角度去看，演化就沒有意義了。」相信這兩句話，也有助於讀者跟我們一起，思考一些有意義也有深度的生命科學問題。
呂光洋
台灣師範大學生命科學系名譽教授
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