读书 | 微秒与亿年，生命很快也很慢

《生命的时间轴：从一微秒到十亿年的生命奇迹》

[英] 尼古拉斯·P. 莫尼 著

胡小锐 钟毅 译

中信出版集团出版

生命很快，也很慢。

这本书跨越24个数量级，用十个章节依次探究不同时间尺度（从一毫秒到十亿年）的生命过程，为我们全景式展现了在宇宙的时间尺度内设定的生物学视野。

在时间轴的微观这一端，人类对时间的感知能力有限，有很多非常快的生命现象无法被我们察觉，比如真菌抛射孢子、水母蜇刺时射出刺丝囊只需几微秒。在时间轴的另一端，能轻松存活几千年的狐尾松具有抵抗衰老的力量，从河马远亲到鲸的演化花了数百万年，生命的起源、地质变化是更为缓慢的过程。不过，就像一条衔尾蛇一样，生命的时间轴两端其实连在一起。生命之快是生命之慢的基础，生命之慢则为生命之快提供了必要的解释，二者不可分割。眩目的生命之快无处不在，细胞内分子的运动通常需要几毫秒或几十毫秒，更快的细胞内化学反应和无意识神经冲动在几微秒之内完成（细胞内能量传递过程则属于量子过程的范畴），因此生命体的每一秒都要受到这些“快”的约束。研究生命之快，可以让我们明白生命的运行机制；反过来，探索生命之慢，可以让我们领悟生命演化那缓慢却坚定的力量。这本书以充满诗意、富有洞见的语言，展现生命的丰富、力量和美感，吸引每一个对自然和生命感兴趣的人。

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生命的一瞬与亿年

现代人越来越依赖日程表与计时器，越发不能忍受延迟和晚点。我们似乎越来越重视时间，但同时又在失去对时间的真实感知：对很多人来说，时间不过是一个待办事项连着另一个待办事项，一个截止日期接着另一个截止日期。可是时间不仅仅是一种生活工具，它也是观察、认识和思考周围世界的一个维度。尼古拉斯·P.莫尼提醒我们，人类的神经系统让我们得以不断感知外部世界，与此同时这也是我们的“囚笼”，它让我们活在一秒接一秒的体验当中，以至于经常对更小或更大的时间尺度熟视无睹，麻木不仁。莫尼写作此书的目的正是将我们从惯常的现实感和时间感中解放出来，他用跨越24个数量级的时间尺度帮助我们突破感官极限，用时间去理解生命，用生命去体验时间。

（图源：视觉中国）

不妨先做个与书中内容有关的游戏：假设苍蝇也有高级认知活动，而你就是一只趴在人类肩头的苍蝇，看到人们刷短视频时你会作何感想呢？我猜你可能会大大震惊于人类的耐心，他们竟能忍受如此卡顿无趣的画面还乐此不疲，就好像他们不仅无聊至极还余生无限。苍蝇每秒钟可以感知约250幅不同的图像，而人类大约只有60幅，这意味着哪怕我们用每秒60帧的速度拍摄影片，苍蝇看到的回放也依然如同缓慢翻动的静止画面，对苍蝇来说，如此消遣简直无异于自戕。如果把视觉能感知的最短时间间隔作为“一瞬”，那么我们的一瞬对苍蝇来说显然绝非倏忽之间，但是换个角度来说，它们的一生也并没有我们看上去那么短暂。基于同样的原因，小型动物经常比大型动物体验到的时间更慢，所以在家里等你的狗狗确实可能度日如年。

反过来，这个现象还可以部分解释为什么你觉得时间越来越快：随着年龄增长，我们每秒捕获辨识图像的数量会减少，这意味着单位时间内的信息流减少，于是主观感受到的时间会被压缩，这就像年尾的时候如果相册里只有寥寥几张照片，这一年好像也感觉过得飞快。人类不仅通过感知和记忆来标示时间，我们对时间流速的判断也受到当下感受的影响，比如，和恋人在一起的时光似乎总比等待他们的时间过得快，时间对人类来说绝不是简单的“客观事实”。正如莫尼在这本书开篇告诉我们的那样，人类以为的真实只是对真实的建模，是我们的感官塑造了我们感知到的世界。所以活在当下的人类会被当下所能感知到的时间尺度所限制，错过更微小或更宏大的生命图景。

比如酶催化细胞内生化反应的机制以飞秒（10–15秒）计，这远远超出了我们的感知极限，但是正是有赖于这些“飞快”的反应，你才得以看清并理解眼前的这些文字。与此同时，生物体内的这些反应之所以能够保留到今时今日，又离不开一个更宏大的时间尺度，那就是亿万年的生命演化。“维持细胞运转的每一次分子交换和转化，都必须通过一代又一代的检验。自然选择是一个无法规避的过滤器，它允许快速化学反应的有效组合在时间的长河中流动，而损害生存的因素则被一一检出。”就在此时此刻，我们的生命同时呈现了从飞秒到亿年的时间魔法，或者说正是这些快与慢塑造了今日生物圈的千姿百态。而且，无论是苍蝇、鲸还是我们，地球上有机体的成分都离不开恒星消亡后的星尘，从这个角度来说，生命的现在也包含着无数的过去，一瞬里也有亿年。

作为一位真菌学家，在专事科普写作之前，莫尼的最后一个研究项目是关于凝结在真菌孢子表面的水，这些水滴能助力微小的孢子被弹射出菌褶（1微秒内完成）。但是，莫尼由此联想到了另一种可能：这种机制也许会影响降雨。乍听上去这简直是天方夜谭，但是当你得知大气中可以作为雨滴凝结核的孢子有数百万吨之多，而它们的总表面积相当于非洲大陆时，一切又变得合情合理，小小的蘑菇在微秒内完成的动作确实可能会影响24小时后你出门时要不要带伞。正如书中所说，“每当我们试图单独挑选某个事物时，都会发现它与宇宙中的其他一切事物息息相关”。在《生命的时间轴》一书中，从显微镜下的孢子到望远镜中的星球，莫尼上天下海，掘地三尺，在不同的生命与自然现象之间进行了一场“连连看”游戏，本来散布于我们周围的宇宙密码残片就这样被拼合成一个有机的生命故事，过去与未来，微秒与亿年，时间的经纬串联起缤纷的物种和它们的演化历程，从“太初有膜”的生命起源到日光耗尽的生命终曲，莫尼用诗意的笔触动情地铺展出了一幅壮丽生动的生命时间轴画卷。

这幅画卷中会出现令人惊叹的地球邻居，无论是用冲击波做武器的手枪虾还是出生于明朝的北极蛤，差异固然让人兴奋，但最激动人心的恰恰是我们并不像看上去那么不同。比如，虽然 从秒到星期、月份都是人类构建的概念，但是其他生物也都能觉察到地球每8.64万秒完成一次自转，并根据它们内置的昼夜节律生物钟活动。从进行光合作用的植物到我们黑暗肠道中的细 菌，它们都拥有类似的生物计时器。换句话说，我们也许无法同此凉热，却能共此日月。不仅如此，从更本质的意义上说，“生命不过是一个电子寻找归宿的过程”，即原子通过氧化反应获得能量后推动细胞中的化学反应。莫尼告诉他的学生“生命赋予原始能源一个时尚的任务，用以取代给岩石和水加热这种令人厌烦的工作”，在他看来生命的存在有一个独特的意义——一种更有趣地利用太阳能的方式，所以地球上的生命皆可视为多姿多彩的“日光焰火”。书中列举了许多不可思议的生命现象，但莫尼的目的绝非猎奇，他深入本质的解读常让人发出原来如此的感叹，读后不仅能获得智性上的快感，还能产生一种对其他生命形式的亲近之感——众生同源。

莫尼还在读本科的时候，不仅沉浸于生物学的世界，也开始阅读人文经典，他说英国诗人约翰·弥尔顿对他影响很大。弥尔顿曾说：“美是大自然的炫耀，一定要展现在殿堂、宴饮和盛典之上，人人都会对其技艺惊叹不已。”在《生命的时间轴》中，莫尼所呈现的美让“科学和艺术之间不再有明显区别”。在迈阿密大学教授“时间的科学与艺术”专题讨论课时，他的合作者会在课上播放高速摄影机捕捉到的影像，在莫尼看来，放大那些肉眼难以觉察的快速过程（无论是1微秒内完成的孢子弹射，还是3秒内加速到时速100千米的猎豹奔跑）都能带来一种纯粹的美感，这种美可以启发一位工程师、一位科学家、一位诗人、一位艺术家或是一个满心好奇的孩童。不同的人从自然之美中可以获得不同的灵感，因为自然之美中蕴涵着无限信息，而审美是一种对这些信息的充分感知。

1665年，罗伯特·胡克出版了他那部著名的《显微术》，其中有幅插图是一只被放大到如猫一般大小的跳蚤，对大多数人而言，比起这只跳蚤的解剖细节，更令人印象深刻的是以这种新奇方式再现微小动物所带来的情感冲击。在《生命的时间轴》一书中，莫尼用时间的透镜勾起了显微镜带给人的那种情感悸动，只不过他的目光并不局限在那些微小的生物。没有情感触动的知识可能很难深入灵魂，因为感知是主客二分，而感动是主客合一；因自然之美妙而生出的感动也许会减少人类的破坏欲，因为我们无法在毁灭美的同时体验美。

如今我们仍未搞清生命的起源，但未来已足以令人忧虑，这两个问题其实有一个共同的答案——去更加深入地理解自然，无论一瞬间的变化还是亿万年的演化，大概这也是莫尼写作此书的初衷。

（文/汪冰）