自 序

生命是我们这个世界上最神奇、最美妙的事物。使用与无生命世界同样的原子，生命合成出千千万万种结构不同、功能各异的复杂分子。这些分子组成细胞，再由这些细胞组成各种精巧的身体结构，形成数以百万计的形态各异的生物。这些生物能够从环境中获取物质与能量，生长和复制自己，还能够对环境的变化做出反应，维护自己的生存。动物更进一步发展出了意识、情感和智力。生物的存在和活动使我们的世界充满生机。我们人类更是地球上生物发展的最高代表。我们不仅被这个世界所创造，我们还能够反过来研究和改造这个世界。

生命现象的奇妙，自然会激发人们去探究生命的起源。对于这个问题的看法基本上可以分为两大类：一类认为生命是神创造的，不同的民族有不同的神创造生命的神话。另一类是科学研究的方法，根据客观事实和物质运行的规律来研究生命现象的起源和发展，这也正是本书要详细介绍的内容。

这本书的名称叫做《生命通史》，这容易给人造成一种印象，以为这本书类似于以往出版的生物史，即基本上都是生物发展过程的编年史：什么生物在什么时间出现了，在什么时间消失了，等等。

在分子生物学出现之前，人们主要是根据各种生物的身体构造对生物进行分类，再根据不同种类的生物化石在地层中出现的状况，就可以编撰出生物演化的历史。由于地层的年代可以被准确地测定，这样的编年史可以给出各种生物在地球上出现和消失的可靠的时间。但是仅从身体结构有时难以确定不同类型生物之间的关系，例如真菌和植物的关系近，还是和动物的关系近？动物的祖先是什么生物？这些问题就难以回答。

分子生物学的出现使人们可以从分子和基因的角度来理解各种生物结构和功能形成的原理；从基因变化的脉络，也可以得出生物演化的过程和各种生物之间的内在关系，DNA和它所含的基因就是生物发展的“分子活化石”。随着大量的生物全部DNA序列的测定，现在已经可以从基因结构和功能的变化来追溯生物发展演化的历史。如果说根据生物结构特点和化石证据写出的生物史是以“外部”观察为基础的，那么根据基因演化写出的生物史则是从“内部”来观察的，在分子水平上了解各种生物功能形成机制和演化过程，这正是本书与传统的生物史不同之处。

基因演化的历史清楚地表明，从最低等的生物到最高等的生物，基本的生命活动在分子机制上是高度一致、一脉相承的。例如肌肉在过去被认为只为动物所拥有，但是基因却表明，肌肉最基本的成分，肌球蛋白和肌动蛋白在单细胞的酵母细胞中就出现了；植物也有这些肌肉蛋白，而且兔子的肌球蛋白甚至能够和植物的肌动蛋白完美合作！从形态结构上看，昆虫的复眼和脊椎动物的“单镜头”眼睛完全不同，好像应该有不同的起源。但是从基因角度看，这两种眼睛的发育的都是由Pax6基因主控的，说明它们有共同的起源。真菌和动物有相同的基因融合状况，说明真菌与动物有共同的祖先，而和植物的关系较远。而这些发现很难通过形态比较和观察获得。

从2011年起，笔者在科学网和中国科普博览上发表了一系列科普文章，在基因水平上对各种生物现象进行讨论，受到了广大读者的欢迎。2014年，清华大学出版社的胡洪涛先生提议将这些文章中的一部分汇聚出书。几乎在同时，北京大学出版社的王立刚先生建议在这些文章的基础上加以扩展，全面系统地从基因角度介绍各种生物功能的形成原理和发展历程。这两个建议都已经付诸实施。2015年4月清华大学出版社出版了《上帝造人有多难——生命的秘钥》。北京大学出版社的这本《生命通史》，规模要大得多，历时近5年，才得以完成。在此书面世之际，笔者对王立刚先生及其编辑部的同仁表示衷心的感谢。

本书第六章和第八章的部分内容还曾在《生物学通报》上发表。本书插图的部分材料来自互联网，在此对图片的原作者表示感谢。

在本书的写作过程中，得到郝杄林女士的全力支持和大力协助。她以自己的专业知识为本书的写作提出许多重要的建议，也是书稿的第一个读者。她还承担了几乎全部家务，使我能够集中精力写作，所以这本书也是我们两人共同努力的结果，在此表达对她的感激之情。

朱钦士
于2017年12月