为什么说质子和电子书写了进化史？来读这本生物能量领域的《金刚经》吧！

我们的能量从哪里来？

为什么会有两种性别？

我们为何会成长、死亡？

地球上缤纷多彩的生命背后，究竟有着什么样的秘密？

这所有问题的解答，都是——线粒体。

英国演化生化学家、科普作家尼克·莱恩在《能量，性，自杀》中通过线粒体向我们展示了生命为何是这般模样。

这本书和许多议题都密切相关，从天体生物学（探讨宇宙间复杂生命的共通性），到根本的问题（生命的起源），乃至于千古大问（是否有可能在一两个世纪内延长人类的寿命？）。这样的一本书无法赋予生命意义，却以一种前所未有的连贯性，解释了生命的运作、理路和内在逻辑。

尼克·莱恩（Nick Lane），英国演化生化学家，英国伦敦大学学院的荣誉教授，作家，英国伦敦大学学院遗传学、演化和环境系的演化生物化学教授，伦敦大学学院线粒体研究学会的创始成员，并领导了该学院关于生命起源的研究计划。

莱恩多年笔耕不辍，出版了五本书，《能量，性，自杀》是这五本书里的第二本，在国外著名的书评网站Goodreads上，它的评分是莱恩的五本书中最高的，很多学者与生命科学爱好者都写出了精彩的书评。一篇刊于《自然》杂志上的书评评论道：“质子和电子书写了进化史”。

这不是一本关于杀手是谁的悬疑小说，而是关于一个自由的生命，为何被禁锢奴役，而后又是如何反客为主推动了生命复杂化的历程，最终黑化为一个杀手的故事。

今天跟大家分享本书中文版译者张力的精彩书评。

[英]尼克·莱恩 著，张力 译

文 | 张力

《能量，性，自杀》译者，复旦大学生命科学系学士，美国俄亥俄州立大学园艺系硕士，毕业后于上海从教高中生物学科至今。

长久以来，自然科学（物理和化学）的核心都围绕着物质与能量展开，而生命科学在其萌芽阶段关注的只有物质本身——生命体由什么构成？不同的生命形式在结构上有什么区别？这些结构又分别有什么功能？在慢慢回答了这几个问题后，基于生命形态的相似性进行了归类，并逐渐演化出博物学这一分支。

而自20世纪开始生命科学则慢慢聚焦于信息，甚而至于我们将从DNA到RNA再到蛋白质的信息传递称为“中心法则”，而理查德·道金斯《自私的基因》更是让“信息”这一概念实现真正的破圈，到了世纪交接之际，人类基因组计划的实施更是对全民进行了一次生命信息的科学普及，几乎所有学生在小学毕业前就已经知道了DNA以及其中编码信息的ATCG。

而能量在生命科学领域似乎始终没有在自然科学领域那么耀眼，ATP几乎成为了能量的代名词，我们称它为能量货币，而其他形式的能量以及能量之间的转换则一律退居幕后。

与生物能量最相关的细胞呼吸和光合作用的详细步骤让每一个学习生物的同学都头痛不已，而笔者在高中阶段的时候因为参加生物竞赛自学了一段时间细胞呼吸和光合作用，一直感到不得要领，等进入了大学生命科学专业学习细胞生物学的时候，满心期待能好好学习一番，结果到了细胞呼吸和光合作用这两章，老师大手一挥说，这部分自学。

正如古今中外伟大的文学作品中所描绘的一样，人们经常会被人生表面的幻象所蒙蔽，而忽略了在纷繁的世事背后那些本质的东西。

从科学的视角看生命的躯壳下，不过是爱德华·布克纳所说的“一包酶”而已，而在这些酶促反应的背后，其实全不过是能量的转化。如果我们改为关注生命中能量的变化，则生命的形态，细胞的构成，酶促反应的名称等“凡所有相，皆为虚妄”。

从这个意义上说，尼克·莱恩的这本书便是被称为生物能量领域的《金刚经》也不为过。

它可能不是一本适合歪在沙发上去读的休闲读物，但是只要你跟着莱恩把线粒体的基本结构搞清楚（其实也就大致相当于高中生物的知识要求），那么后面就是“见诸相非相，即见如来”的法喜时刻。

后来我自己做了老师，每讲到这个部分，学生总会对生命以质子浓度梯度供能的方式感到困惑和不解。

为什么我们动物从有机物当中提取能量要先把化学能转化为质子浓度梯度？而植物进行光合作用的时候也要把光能的一部分转为质子浓度梯度？而对于细菌而言为了维持细胞内外质子浓度梯度甚至会不惜将ATP用掉，将质子泵出膜外？

这个近乎反直觉的能量转换方式无异于将辛苦赚来的钞票撕碎，而最为本质与普遍的能量载体居然不是一个如ATP一样的实体，而是这个星球上最小的原子（氢原子）的原子核——质子——所形成的浓度梯度！

我们以为最初细胞膜（更准确的说应该是细胞边界）的形成只是生命需要一个边界，或是遗传物质需要一个容器，而实际上膜的存在大概率只是要创造一个电位差或是pH值差，换句话说，如果你把膜的一边放上小苏打（pH=9），一边放上柠檬汁（pH=2），它就可以自己产生细胞所需的能量。正如提出“化学渗透假说”的彼得·米切尔博士曾经说过的那样，

我无法脱离环境来思考生命……环境与生命之间的动态联系由膜来维持，膜既让生命和环境相隔，又让它们彼此紧密相连。

正是这样的一个分隔让两边的pH差值有了意义，当质子从高浓度往低浓度跑的时候，就产生了一个短距离上的跨膜电流。不要小看这电流，跨膜的电压大约是每米3千万伏，这和闪电的电压差不多，是普通家庭电线可承受的一千倍。这个水溶液中的一道小闪电，是不是正应和了金刚经末尾的揭语——“如露亦如电，应作如是观”？

如果我们把生命的幻象说成是“水中月”，那么生命的本质竟是“水中电”！怎么能不让人拍案叫绝！

本书的作者尼克·莱恩是伦敦大学学院遗传学、进化和环境系的进化生物化学教授，也是伦敦大学学院生命起源和进化中心的联合主任。他多年笔耕不辍，以第一作者的身份出版了五本书，《能量，性，自杀》是这五本书里的第二本，但却不是最广为人知的一本。

《生命的跃升》因为涉及到进化中十个关键的发明而为人所津津乐道，而以理查德·道金斯的视角去看，这不过是生物这台基因复制机器为了复制更多的基因片段而发明的一些奇巧淫技罢了，既然眼睛这样的结构和飞行这样的能力在进化史上独立发展出来数次，那么显然这样的发明虽然重要但并不关键。

那么什么是关键的问题呢，在莱恩所建构的生命世界中，唯有能量才是关键，而这正是本书的主标题。

尼克·莱恩

大约因为这个标题起的看起来实在不像是一本严肃的科普读物，莱恩将自己的第四本书命名为The Vital Question，直译为《关键的问题》，中文译本为了更好的普及性将其译为《复杂生命的起源》，这是一本好书但却几乎是在炒《能量，性，自杀》这本书的冷饭，其中探讨的几乎所有问题《能量，性，自杀》这本书中都以假说的形式给出了答案，而这些答案在2018年本书再版的时候，莱恩写了一个新的序言，在这篇序言中他提到：

自从《能量，性，自杀》的第一个版本出版以来已经过去了15年，我抵制任何蹩脚的修改……这并不是说自2005年以来没有任何令人兴奋的进展，而是有很多。只是大多数都带有某种程度的不确定性，而且至少作为一个想法在过去曾被触及过。

这也恰恰证明了《能量，性，自杀》这本书经受住了时间的考验，尽管在这二十年间居然没有中文简体译本。由此可见起名也是一个大学问，如果《时间简史》叫做《物质，空间，时间》那么是否还能有现今的影响力恐怕就要打上一个问号。

幸运的是《能量，性，自杀》这本书没有被埋没，在国外著名的书评网站Goodreads上，它的评分是莱恩的五本书中最高的，很多学者与生命科学爱好者都写出了精彩的书评。

尤其是《自然》杂志上关于该书的书评中的一句话让我感到深深共鸣——“质子和电子书写了进化史”。也许自然科学的第一节课，我们就学习了原子结构中的质子与电子，然而谁曾想到，到头来推动生物进化的力量源泉竟还是这两种基本粒子。真是大道至简！

我们不断发问“生命到底如何在地球上起源？生命的起源是否可以在宇宙的其他地方发生？生命如何跨越了细菌（原核）这一简单形式迈入真核？为什么真核生物能演变出如此的多样性？为什么细菌可以一直分裂下去，而真核不行？为什么在真核会演化出两性，而不是三性，四性乃至多性？为什么我们注定走向衰老和死亡？我们如何延缓衰老？”

答案就毫无避讳地写在封面的副标题里——线粒体。

当答案已经被告知，你是否还想一探究竟？这不是一本关于杀手是谁的悬疑小说，而是关于一个自由的生命，为何被禁锢奴役，而后又是如何反客为主推动了生命复杂化的历程，最终黑化为一个杀手的故事。好了，说的够多了，让我们翻开书，走进这段奇妙旅程吧。

*部分图片来自网络

《能量，性，自杀》

（英）尼克·莱恩 著，张力 译

ISBN：9787532790661

定价：78元

出版时间：2022年12月

上海译文出版社

内容简介

人类总是仰望星空，想知道我们为什么会在这里，我们是否在这个宇宙中是孤独的。我们问为什么世界充满了动植物，这一切没有发生的可能性有多大？我们来自何方,我们的祖先是谁,我们的命运将是怎样？

对生命、宇宙和一切的问题的答案神秘而简短:线粒体。

因为它告诉我们分子是如何在我们的星球上产生生命的，为什么细菌会主宰这个星球这么长时间。

它告诉我们第一个真正复杂的细胞是如何形成的,以及为什么从那时起,地球上的生命就沿着复杂性斜坡上升到如今我们周围的繁荣景象。

它向我们展示了为什么燃烧能量的温血生物会崛起,冲破了环境的枷锁；为什么我们有性行为、有两种性别、有孩子,为什么我们必须坠入爱河。

它还向我们展示了为什么我们在这片苍穹下的日子是有限的,为什么我们必须最终变老和死去。它们也向我们展示了,怎样做才能改善我们的晚年生活,以避开身为人类的诅咒———老化的痛苦。

就算它没有告诉我们生命的意义,它至少能让我们理解生命为何是这般模样。

如果这都没有意义,那这世界上还有什么是有意义的呢?

作者简介

尼克·莱恩（Nick Lane）,英国演化生化学家，也是英国伦敦大学学院的荣誉教授，作家，英国伦敦大学学院遗传学、演化和环境系的演化生物化学教授，伦敦大学学院线粒体研究学会的创始成员，并领导了该学院关于生命起源的研究计划。

莱恩曾获得2015年生物化学协会奖，2016年皇家学会迈克尔·法拉第奖，并在《自然》《科学》和《细胞》等国际期刊上发表过80余篇论文。

莱恩写过四本关于进化的书籍，被翻译成25国语言。《独立报》称他为“我们时代最令人激动的科普作家之一”。

原标题：《为什么说质子和电子书写了进化史？来读这本生物能量领域的《金刚经》吧！》

阅读原文