一、認識自己

自從達爾文發現生命進化的理論以後，這種學說以其強有力的推理，廣泛而確鑿的證據迅速擊敗“上帝造人”的神話而成為被大家廣為接受的科學理論，這種理論的特殊意義是使人類對自己第一次有了如此清醒的認識。

達爾文認為，人類是在地球上到有靈長類的動物出現後才進化出來的，在靈長類中不僅有人，還有猿，猴，猩猩，狒狒等。所有這些動物都在表觀上與人相似，它們的頭顱，頜、指和骨骼等方面在很大程度上都與我們的相像，所以，很自然地，達爾文推想到人類是起源於某些高等猿類的。隨後發現的許多證據更證實了這樣的推理，甚至包括那些人與其它靈長類不同的證據。例如，其它靈長類的脊椎形狀只有一條簡單的曲線，可是人類脊椎卻由兩條曲線組成，它們的下頜比人類的大而強有力氣，它們的腦子卻比人小得多，它們使用雙手的能力也比較有限，這些現象和後來發現的越來越多的化石證據表明人類是由靈長類的一種——類人猿進化來的。

　　然而還有一些問題始終困擾著生物學家。

　　達爾文在他１８７１年的《人類的由來及性選擇》中多次提到人類無毛的現象：“人類幾乎裸而無毛，這是同所有其他四手類的顯著差別。”這種現象無法完美地用達爾文的自然選擇理論來解釋，以致後來的生物學家甚至猜測人是由海洋中的某一類高等哺乳動物進化而來，因為它們都是無毛的，並且皮下組織富含脂肪，這一點也是人類曲別於其它靈長類的一大特點。對於這種無視其他大量而重要的證據僅僅憑一點差異就主觀臆斷人類起源於海洋的觀點多少有一點譁眾取寵的味道。

　　那麼如何解釋人類無毛這一生理現象呢？

　　達爾文在用事實和推理推翻了其他結論之後說：“在我看來，最可能的觀點是，男人，更確切地說是女人最初失去他們的體毛，是由於裝飾的目的”。他把這一現象的產生歸結為“性選擇”，他認為“毛的消除似乎並非為了裸的緣故，而是為了可以更加充分地顯示那一塊面板的顏色”，從而吸引異性與之交配，結果無毛的性狀透過性選擇而遺傳下來。最終導致人類無毛這一異於其它靈長類的生理特徵。

　　這樣的解釋有點牽強。眾所周知，動物的皮毛是為了抵禦嚴寒的，我們地球固有的執行及演化規律決定地球的氣溫不總是恆定不變的，它有時寒冷，有時炎熱。陸地動物渾身披毛的特徵是適應這樣環境的結果，而人類難道不需要抵禦嚴寒嗎？

　　答案顯然是否定的，就連達爾文自己也認為“毛的消失，對人類來說是不方便的，並且可能是有害的，甚至在炎熱氣候的情況下世是如此，因為人類這樣就會暴露在太陽的灼熱以及驟然寒冷之中，在多雨的天氣裡更加如此”。在抵禦寒冷和吸引異性這兩個方面，前者要較後者更為迫切，還有就是頭上的毛髮顯然無法用性選擇來解釋。那麼，人體無毛這一現象可能是由於別的原因，華萊士認為面板無毛狀態應歸屬於“某種智力支配或決定”。因為他認為是“某種智力支配了或決定了人類的發展”。然而由於達爾文的進化理論是那麼有理有據，以至於華萊士的這一觀點被人們忽視了。其實華萊士的這一猜測接近了生物進化的本質原因，而達爾文卻透過表象發現生物由低階向高階進化的趨勢，並明確提出自然選擇學說來說明進化機理。透過對生命進化本質現象的研究有助於人類解除謎團。

二、生命的進化

如果只看表面現象，而且是越膚淺越好，那麼，把有生命的東西和無生命的東西區別開來是毫無困難的。然而很難給生命下一個科學的定義。千百年來，人類對生命的探索從未間斷，生命的概念也在不斷改變。在這篇文章裡，我想從生物物理學的角度來論述生命從簡單到複雜進化的目的和途徑。

生物物理學認為，活的生命體是一個開放系統，它與外界不僅有能量交換，而且有物質交換。生命體實際上是從環境中取得以食物形式存在的低熵狀態的物質和能量，把它們轉化為高熵狀態並把廢物排出體外，從而保持自身的熵處於比環境更低的水平。生物體和外界的物質和能量的交換最終可以歸結為能量交換，因為生物體從外界取得食物最終還是為了獲得能量。而獲得能量需要生物體主動地做出努力。在大自然無意識的選擇下，能更好地獲得能量或者說更有效地獲得能量的物種脫穎而出進而譜寫了一部無比宏偉的生命進化的樂章。

海洋是生物的搖籃。在大約三十多億年以前，地球上最早的生物就出現在這裡。我們可能永遠無法知道生物是怎樣開始的。但是，有一項以加州理工學院的密勒所作的實驗為依據的理論，就是不論來自太陽或來自宇宙線的輻射能，促使碳、氧、氮、氫、磷、和其它元素結合在一處。能量還可能出自擊到地上的閃電的放電作用。當它們結合在一起的時候，生命誕生了。接著就啟動了漫長的進化歷程。

　　生命在海洋中完成了自我複製後，就開始從單細胞生物的形式進化到有不同而互相協作的多細胞群的形式。多種細胞群集合起來成為生物體，每一群細胞都要為整個生物體的利益而發揮其特殊的功能。

　　不管怎樣，細胞的分化發生了，它在進化史中很早以前就開始了。使得許多種雖不相同但相支援的細胞形成為個體化的生物群體。當單細胞生命進化到個體化的生物群體後，生命就從自養形式發展成為異養形式，從而擺脫太陽執行規律的束縛，使得它們可以利用現有的能量形式-------自養生命個體，這種獲得能量的方式要比從太陽直接吸收（自養生命普遍採用的方式）效率高得多，從此，生命在自然選擇的推動下，開始向獲得更高能量的物種進化。最早的物種是怎樣的，並沒有任何記錄存留下來供我們研究，因為它們都好像現代的水母一般，沒有骨骼、介殼、或其它可以長久儲存的結構，只當生物進化到長出骨殼時，才能把過去進化的記錄保留到現在。在古生代的岩石中所發現的最古化石中，有一種帶殼的動物叫三葉蟲。距今在約五億年前它們生活於海底，從它們還證明了在此以前總有一個時候，生物已進化到足以使某些型別的生物能夠靠自己進行活動。

　　生物一旦能夠獨立活動，它就朝著進化的方向跨出了一大步。因為此時，它能遊向食物豐富的地方，從而獲得更多的能量。獲得更多的能量是生物得以進化的根本原因(這一點在後面有論述）.生命進化的第二步就是進化出了骨骼。在地球的早期歷史中，水母般的海洋生物必須依靠水得到支援來進行活動。進化出了介殼使得這些物種的後代有了庇護所。內部的骨骼使進化出更大型甚至更成功的動物有了可能。除了骨骼外，新進化出來的魚類還長有兩頜，使它們不再依靠吮吸法從海水攝取食物。有了堅硬的頜，魚類就可以咬嚼食物了。至此，魚類可以更成功的攝取食物，從而獲得比沒有骨骼的生命所能獲得的更多的能量。這是在海洋中進化出來的最成功的物種。因此直到今天，海洋仍是魚類的天下。

那時的大陸上並沒有生物，既無植物也無動物。最早能夠水陸兩棲的兩棲動物，很可能生活於海岸和河旁的池沼之中，最早登陸的植物可能是些海藻，以其淺根沿著海岸植於海底。隨著進化，它們的莖葉就漸漸部分地露出水面，進一步就脫離了海洋，並繼續把淺根部扎入陸地上的泥土中成為正式的根，從而使它不需要水的支援也能豎立起來。植物一旦登陸，就能比在水裡更有效地利用太陽能，大家知道，動物全是直接或間接依賴植物生存的，所以，到了這時，陸上生物的進化成為生物進化的主流，一直繼續到現在。

動物中最早脫離海洋的兩棲綱，已完成用肺呼吸的進化。肺呼吸比起腮呼吸能更有效地吸收氧氣，使生物體內部“燃燒”即新陳代謝的效率提高，從而提高能量利用率。這是生命進化的第三個重要的里程碑。到了爬行綱，肺的結構更加複雜，工作效率大大提高，並且從幼體到成體已完全擺脫了腮呼吸的方式，使得在整個生命週期內都可以在高效的新陳代謝基礎上發展進化。從此，生命在更加自由的空氣中進行著五花八門的進化，這個世界也越加豐富多彩了。

　　爬行綱動物在其漫長的進化過程中，第一次形成骨化的口蓋，使口，鼻分腔，內鼻孔移到口腔後端：咽與喉分別進入食道和氣管，從而呼吸與飲食可以同時進行。並且首次出現胸廓以保護內臟，消除了激烈運動的危險性，使他們可以進行更靈活的運動以獲取更多的食物，得到更多的能量。

　　爬行綱動物自從石炭紀中期開始出現，便分化出許多支系，向不同方向發展，經過二疊紀的初期進化，進入中生代以後，加速輻射。當時種類空前繁多。它們的優勢前後延續了一億多年，到三疊紀恐龍出現發展到頂峰。恐龍生活的中生代自然環境相對穩定，氣候比較溫暖，四季變化不大，特別適應恐龍的生存。恐龍就在這種貴族式的生活中停滯不前，失去了進化的動力，身體結構也末能向更高階即更高能量轉化率的方向發展。因此，到白堊紀末，環境發生了翻天覆地的變化（無論什麼原因），四季開始分明，氣候也漸漸變冷的時候，恐龍便遭到了滅頂之災。

　　取而代之的是現代哺乳動物。現代哺乳動物起源於比恐龍類的時代要早得多的另一個爬行動物類群。在恐龍類充分全面地確立它們悠久而且無敵的統治之前，這個類群早已絕滅了，取而代之的是體型更小，動作更敏捷的早期哺乳動物。

這個類群就是石炭紀中期的盤龍類，到二疊紀早期，它們已經發展得相當興旺了。在食肉習性的盤龍類中，有一個類群是後期出現的大型食肉的異齒龍。它們是在整個盤龍類裡最佔優勢的一類動物。他們的牙齒明顯分為三種齒型，第一類牙齒是上、下 犬 齒，齒形尖銳，便於戳刺，適於攻擊其它動物。第二類是位於犬齒前邊的門齒，門齒適於把食物一塊塊地啃下來。第三類是位於犬齒後邊，口腔之內排列在兩側的頰齒,頰齒適於咀嚼食物。這類牙齒相當於我們人類的臼齒和前臼齒。這類動物雖然還是原始爬行類動物，但是毫無疑問的，它們牙齒的這種分化已經表現出典型的哺乳動物的功能了。這種牙齒確有其功能上的重要意義：因為這種齒形分化的牙齒，不像那些齒形簡單的、未分化的牙齒只能一口咬定食物，以便囫圇吞下去。而動物一旦有了分化的牙齒，就可以把食物咀嚼成較小的碎塊。這樣當然更加便於消化，使動物能在儘可能短的時間裡從它們的食物中獲得最大限度的能量。這也就為進化奠定了基礎。後來地質時期更多的化石證據表明：在爬行類向哺乳類進化的漫長過程中，他們在殘酷的生存競爭中改進了自己的身體結構，進化成為可把胎兒儲存在體內直到出生，有溫暖的血液，有四個房室的心臟，由於他們的身體結構能提高能量利用率（比如心臟結構），他們獲得了穩定的體溫和更敏捷的運動方式，這是生物進化的第四個里程碑。這一點在以後變化了的環境裡顯得至關重要。隨著恐龍的滅亡，更能適應變化的環境的哺乳動物迅速崛起，進而成為地球的新主人。由此可見，哺乳動物最終取代爬行類是生命進化的必然。只需等到機會來臨。

高的能量利用率的物種就是進化程度高的物種，這是由於生存競爭所導致的，是生命進化的一種自然趨勢。這甚至仍可歸結為自然選擇，自然選擇了那些能量利用率高的結構。