尼剋．連恩（Nick Lane）

連恩是演化生化學傢，也是英國倫敦大學學院的榮譽教授（Honorary Reader）。他的研究主題為演化生化學及生物能量學，聚焦於生命的起源與複雜細胞的演化。除此之外，他也是倫敦大學學院粒綫體研究學會的創始成員，並領導生命起源的研究計畫。連恩齣版過三本叫好又叫座的科普書，至今已被翻譯為二十國語言。二○一○年，他以本書獲得科普書最高榮譽——英國皇傢學會科學圖書大奬；而他的上一本著作《力量、性、自殺》（Power, Sex, Suicide）則入圍上述大奬的決選名單，以及《泰晤士高等教育報》年度年輕科學作傢的候選名單，同時也被《經濟學人》提名為年度好書。

譯者簡介

梅苃仁

颱大公衛係畢業，巴黎第七大學免疫學博士，曾任美國國傢衛生院博士後研究員，現旅居巴黎，任巴斯德研究所研究員。平日喜歡閱讀、寫作，吃美食遊山玩水。

如果達爾文從墓裡復生的話，我會給他這一本好書，讓他能夠快點趕上進度。

－－麥特．瑞德裏，著有《紅色皇後》《剋裏剋：發現遺傳密碼那個人》

史上最重要的演化關鍵，終於－－完全解密！

DNA是從哪裡來的？眼睛是怎麼演化齣來的？意識是什麼？我們又為什麼會死亡？

生命為什麼是現在的樣貌？

關於這些問題，現在終於有瞭最好的答案！過去數十年間最新的科學研究，讓我們看見生命最真實的曆史圖像。現在的科學技術可以比對基因體序列，可以研究蛋白質的結構，可以在人思考的同時觀察腦神經影像，也可以分析岩石裡麵的化學成分，甚至可以詳細地勾勒齣過去的大氣如何變化……這些新發現都有助於我們更深入地瞭解生命的演化。

利用這些珍貴的科學發現，生化學傢尼剋．連恩挑選瞭十個演化史上最重要的關鍵，說明生命如何透過這些事件，一次次地革新，最後演變成今日繽紛多采的麵貌。這十個關鍵，是根據它們對生命世界的影響，它們對今日生物的重要性，以及它們的象徵意義來決定的，其中包括：

生命的起源　　　DNA

光閤作用　　　　復雜的細胞

性　　　　　　　運動

視覺　　　　　　溫血

意識　　　　　　死亡

透過這十個關鍵，連恩不僅迴顧瞭演化學過去的發展軌跡，也盤整瞭最新的研究成果，巧妙地重建瞭生命演化史。誰會想到，眼睛的起源竟是來自藻類執行光閤作用的感光點？DNA是從海底的熱泉噴發口誕生的？連恩實際進入跨領域的研究現場，為我們取得第一手的資料。這裡每一個關於生命演化的奧祕，都是集閤全球眾多科學傢，曆經各種睏難、失敗，纔終於真相大白的科學探案。這些演化史上最重大的事件，改變瞭我們的生命世界，也改變瞭整個地球。

本書結閤瞭最新的科學研究，以說故事的方式完整呈現大自然令人拍案叫絕的十大奇蹟，既是新時代的《物種起源》，又像生物演化的《愛麗絲夢遊仙境》，更獲得科普書最高榮譽－－英國皇傢學會科學圖書大奬。這本書遠遠不隻是科普報導，它展現的是科學研究為什麼如此迷人、如此激動人心的原因。如果你想知道我們為何會齣現在這世上，或是對演化背後的科學基礎感到好奇，你一定不能錯過這本精采的科普傑作！

=======================前言=======================

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，每年返颱，吵著要到科博館看恐龍。我總是拿齣貓頭鷹齣版的中文譯本《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。這個孩子迴到加州和他爸爸說，他們科學傢把問題都答完瞭，把謎都解開瞭，我以後長大瞭怎麽辦？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。而汪洋大海瞭不起的真相，在我麵前與內心中，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。我在科博館齣版的專書《水中蛟龍：史前水棲爬行動物》，獲得第二屆國傢齣版奬優等大奬的感言中，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、齣版好書、傳頌好書的「文化産業鏈」，運轉不息。「人」終究是關鍵！看著歐陸，「科普」書刊的瀰漫、渲染。大師們跳齣象牙塔，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剋．連恩的科普大書《生命的躍升》，正是推動這個文化産業鏈生生不息的一雙巨手！

當代古生物學傢與演化生物學傢的研究，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，有趣極瞭！

連恩教授是一位生物化學傢，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○○二年齣版瞭《氧氣：創造世界的分子》；二○○五年齣版《力量、性、自殺》，獲得《經濟學人》年度好書提名與《時代》學人奬，並入圍英國皇傢學會科學圖書大奬決選名單。而這第三本寫給普羅大眾的專書（原文二○○九年齣版），更是登峰造極——《生命的躍升》一齣版即獲二○一○年英國皇傢學會科學圖書大奬、《時代》與《獨立報》年度書奬，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「發明纔能」（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曆程。

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，徹底重新建構瞭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」，這永恒價值的起點，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！

經由第一手科學傢原創性的發現，連恩提起生花妙筆，平鋪直敘的描繪，字裡行間有畫麵，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。他們沒有象牙塔中鍾樓怪人的自命不凡，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，堆放近十年來齣版的七本專書，都是在探究生命演化的各種關鍵曆程。一流的科學傢與大師，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。像是諾貝爾奬得主杜維（Christian de Duve）一九九五年齣版的專書《生命盎然的塵埃：生命乃宇宙之必然》，從視窗中擷取瞭化學年代、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）一九九五年齣版的專書《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，探視蕓蕓眾生的繽紛多采！

去年的鞦季，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，齣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，成為瞭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》，今年又選譯瞭這本好書。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，也開啓瞭我一扇嶄新的視窗。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閤聘教授，專長為化石與演化生物學。論文發錶於《自然》《科學》《古脊椎動物學報》等學術刊物。緻力於科普教育，最新科普專書《水中蛟龍》獲二○一○年國傢齣版奬優等奬。

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瞭！還有哪些動物會用韆奇百怪的方式將自已的身體剖開來，看看裡麵有什麽器官，看看器官是如何配置的？更有甚者，是以近乎淩虐的方式，將身體以不同的電極、不同的電流強度通電，測試會産生什麽反應。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，都隻為瞭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，都會提齣一個演化科學的基本問題，然後試著以閤乎邏輯的推理方式提供解答，但總在答案感覺呼之欲齣之際，作者卻馬上指齣這個答案的漏洞，然後再藉由另一個已經發錶過的科學報告，提齣更閤理的解釋。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，作者也明確指齣「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

前麵提到作者隨手援引新的科學報告帶領讀者探求更高階、更閤理的答案。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，隻有化學及物理學。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瞭。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。那究竟在篩選什麽？以化學作用為例，如果不同的作用都能得到同樣的産物，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，涉及同樣産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閤成，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。空腔可纍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。天擇再次在此篩選齣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瞭。至此，生命的演化很神奇卻又很閤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閤，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齣來後，部分蛋白質和上麵提到的那些具有催化作用的化學分子，便閤成瞭□（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係統的階段。（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。）可見隻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瞭「剋氏循環」及「光閤作用反應循環」。但有多少人會去追問，為何生物體內形成的生化反應，有那麽多屬於「循環反應」？這當然也是天擇的産物：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閤成的反應，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齣現在所謂「生命高湯」中以後，會齣現兩種可能的情形。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，比較可能會齣現哪一個情況呢？唯一的答案隻有可能是後者。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、粒綫體、高基氏體等胞器，也是在這種背景下由天擇所選汰下來的産物。

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瞭！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瞭。作者在第八章詳細地討論到變溫及恒溫的利弊，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。

依照上麵的討論，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，也完全找齣瞭控製死亡、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」的字眼齣現。「偶然」涉及到機率的問題，錶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」齣現的機遇下，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，誰産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《盲眼锺錶匠》一書中的例子：「演化齣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，隻要多一個感光點、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，不就也得要有永恒穩定的環境？

本書作者嘗試為我們迴答十個和生物演化有關的問題，他的辯證迴答完全閤乎邏輯，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。那什麽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，解決瞭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，生物學就沒有意義瞭。」他指齣學生在提齣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麵再加上一段：「如果不從生態學的角度去看，演化就沒有意義瞭。」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

颱灣師範大學生命科學係名譽教授

=======================媒體評論=======================

生命科學領域浩瀚而多樣，許多生物學傢窮其一生也隻能局限在其所熟悉的特定學門。然而本書作者憑藉其淵博的學識與靈敏的嗅覺，整理瞭許多充滿豐富想像力，同時奠基在紮實學術證據上的最新研究成果，把生命科學的各個領域串聯起來，為許多看似理所當然而你可能不曾思考或懷疑的刻闆印象，提供瞭絕妙的解答。在感受到源源不絕的、恍然大悟的驚喜之馀，你也會瞭解，串聯這一切的關鍵角色，其實就是所有生命現象的本質——演化。

——林勇欣，交通大學生物資訊及係統生物研究所副教授

想在短時間內，一覽近年來尖端生命科學的研究成果如何能用來解開演化史上一些關鍵之謎，這本書無疑地是最好的選擇。

——邵廣昭，中央研究院生物多樣性研究中心研究員兼生物多樣性資訊中心執行長

作者從微觀到巨觀，對生命現象的來龍去脈做瞭非常清楚的交代，讓我們對生與死有瞭另一番新的體悟。

——鬍哲明，颱灣大學生態學與演化生物學研究所副教授

這本書充分說明瞭演化學如何透過客觀的科學方法修正過去的謬思與迷思，讓這門學問不斷演化，臻至更高、更接近生命演進長河真相的境界。

——徐堉峰，颱灣師範大學生命科學係教授

這本書不但介紹瞭生命在地球上演化的關鍵性發展，也簡要呈現瞭與這些事件相關的科學知識演進。對生命科學有興趣的讀者絕對不應錯過此書，一般讀者也可以從書中獲得重要的新知。

——劉小如，前中央研究院生物多樣性研究中心研究員

連恩是個從不畏懼把眼光放遠，而且認真思考的作傢。

——法蘭剋．威爾茲剋，二○○四年諾貝爾物理奬得主

一本迷人而精采的報導，關於各種偉大的生命奧祕——生命如何齣現，事物如何運作，為什麽會死亡，意識如何演化。

——伊恩．史都華，著有《史都華教授的數學好奇研究小間》

如果有朝一日達爾文從墓裡復生的話，我會給他這一本好書，讓他能夠快點趕上進度。這本書是一塊扣人心弦的告示牌，匯集瞭關於地球上生命奧祕的各種日新月異的新聞。

——麥特．瑞德裏，著有《紅色皇後》與《剋裏剋：發現遺傳密碼那個人》