1.3 分子就这样登场了

大爆炸30万年后，宇宙的温度降为约3000摄氏度，这时“化学结合作用”使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至形成恒星和包括地球等在内的恒星系统。于是，我们今天能见到的宇宙形态，特别是分子形态的物质就出现了，而且今天主要的物理和化学定律也开始发挥作用了。

我们当然不会关注那些难以计数的与本书无关的分子。实际上，前面之所以要对宇宙的演化过程进行走马观花，目的就是想提醒读者：万物均由演化而成，虽然至今还不知生命到底是如何由非生命的分子演化出来的，甚至都不知道生命到底是否起源于地球，更不知道是否存在外星生命等，但包括人体和大脑在内的所有东西，都不该被神化，至少从电信号的传递角度来看，大脑和神经系统几乎等价于一个由简单电路演化而成的超级复杂网络系统。因此，本书后面的内涵型A I才可能成为现实。

关于地球和天外原始生命出现之前的“前生命”分子演化，人们已提出了多种猜测，比如，1936年，苏联生物化学家奥帕林提出了原始汤理论，猜测了生命起源的原始环境；1952年，英国生物物理学家贝尔纳又提出了黏土表面理论；1959年，美国学者福克斯等提出了类蛋白微球假说；1969年，日本学者江上石二夫还提出了海生颗粒理论等。1975年，美国物理化学家和生物化学家卡尔文，在总结了上述各家学说后，提出了一个“分子生命演化模型”，认为最初覆盖地球的那些孕育了生命的元素，首先是形成了各种原始的孕育生命的分子，比如甲烷、硫化氢等。其次，这些孕育生命的分子，在太阳紫外线、电离辐射能和陨石冲击波等多种能量的作用下，进一步形成低分子有机化合物；最后，从低分子有机化合物过渡到高分子有机化合物，并最终在大约40亿年前，由大分子有机化合物形成了最初的具有生命形态的有机体。

为了探索无机分子向有机生命演化的奥秘，1952年，两位美国人尤里和米勒，首次用实验检验了奥帕林的原始汤理论。他们首先模仿了生命出现前的环境条件，在甲烷、氨、氢和水的混合物中通过放电反应形成了多种产物，包括各种氨基酸、嘌呤、嘧啶和一些简单糖类分子等。后来，他们又在另一些条件下发现了核苷的磷酸化现象。1958年，福克斯证实了无水氨基酸混合物在高于100摄氏度时将合成出类蛋白，并在水和高浓度盐溶液中形成直径约0.5至3微米的微小球体。这些微球甚至能以出芽的方式“繁殖”，表现出了某种程度上的生命迹象。1968年以来，人们又发现了分子演化的各种证据，比如，在星际空间中发现了许多类似的有机化合物分子，在太空陨石及月球尘埃中发现了可能存在氨基酸的某些间接证据等。

当然，以上这些成果，都还没搞清从非生命到生命阶段的分子演化过程。有人提出了这样一种比较有趣而形象的演化猜测：大约在38亿或35亿年前，在原始地球上已经演化出了许多有机分子，其中包括某些能自我复制和聚合的有机分子，称为复制子，它们其实就是遗传物质的前身。但是，复制子的结构形态很不稳定，在恶劣的外部环境下，很容易被分解为不再具备复制能力的普通有机分子，这就相当于复制子的“死亡”。比如，根据热力学的熵增原理，在孤立系统中，包括复制子在内的任何复杂物质都将最终分解并恢复成独立的分子；更何况，复制子还要通过不断的自我复制来延续“生命”，这就使得它更难抵抗熵增原理了。

最初的复制子完全裸露在原始地球的恶劣环境中，无论是远处的太阳紫外线，还是身边的高浓度酸碱液体和其他化学反应，都可能让复制子瞬间分解，灰飞烟灭。幸好，某些复制子偶然混进了水面的浮油中，并被浮油所包裹。当然，一方面，浮油并不只包裹复制子，它可以说见啥就包裹啥，浮油的这种爱好一直保持到今天，以至于你若碰碰油水，手上就会立即沾满油污。这主要是因为以浮油为代表的油脂分子很容易形成双分子层，很容易在无意中把其他分子包裹在其中。另一方面，并不是所有被浮油包裹的复制子都能逃脱被分解的命运，也不是所有被包裹的复制子都会被分解。于是，由于各种偶然因素，某些复制子就在看似累赘黏人的油污的保护下，不但继续生存，还继续复制，并最终进入了一种相对稳定的形态，从此以后，此类复制子（以下称为“寄居复制子”）便踏上了生命的演化之路。

关于生物分子的演化过程，即从最早的生命形式蓝藻到最复杂的生命形式智人的演化过程，人们已搞得比较清楚了。实际上，人们已创立了严谨的学科（分子生物学）来深刻揭示生物进化过程中生物大分子的演变现象，包括蛋白质分子演变、核酸分子演变和遗传密码演变等。比如，人们已经知道，地球生命先是从最原始的无细胞结构状态，演化为有细胞结构的原核生物；再从原核生物演化为真核单细胞生物；然后按照不同方向发展，出现了真菌界、植物界和动物界等。其中，植物界从藻类到裸蕨植物，再到蕨类植物、裸子植物，最后出现了被子植物。动物界则从原始鞭毛虫到多细胞动物，从原始多细胞动物到脊索动物，进而演化出高等脊椎动物，于是，本书内涵型A I所关注的神经系统和大脑系统便开始发挥作用。脊椎动物从鱼类又演化到两栖类，再到爬行类，并从中分化出哺乳类和鸟类。哺乳类中的一支，进一步演化为高等智慧生物，这就是人。不过，由于这些内容已基本成熟且与本书并不直接相关，所以此处忽略不述。

到目前为止，与内涵型A I相关的一条宇宙演化分支已较清晰了，即能量奇点→基本粒子→亚原子粒子及核子（包括从夸克、电子、光子，再到质子和中子等，其中还包含了粒子演化的子过程）→原子（从氢原子开始，逐渐演化出氦等全部94种元素，其中还包含了原子演化的子过程）→分子（从无机分子到有机分子，从低分子到高分子，其中还包含了分子演化的子过程）→生物（从单细胞生物到多细胞生物，再一直演化到人类，其中还包含了生物或生物分子演化的子过程）。

至此，我们已请出了本书的非生物界主角——电子、原子和分子。下面再以演化方式，接着请出生物界的其他主角——神经系统和大脑等。