第一章 制造一個(gè)人要花多少錢

“多像個(gè)天神!”

——威廉·莎士比亞，《哈姆雷特》

很久以前，還在美國念初中的時(shí)候，我記得生物老師教過，構(gòu)成人體的所有化學(xué)物質(zhì)，花上差不多5美元，就可以在五金店買到。我不記得實(shí)際的數(shù)目了，可能是2.97美元，也可能是13.5美元，反正即使是放在20世紀(jì)60年代，那也是筆小錢。我還記得當(dāng)時(shí)自己大吃一驚：居然只要花這幾個(gè)錢，就能造出一個(gè)像我這樣滿臉疙瘩的懶家伙？

這件事讓人深感丟臉，以至于這么多年我一直難以忘懷。問題是：這是真的嗎？我們真的只值這么點(diǎn)錢嗎？

許多權(quán)威人士(你或許可以把這里的“權(quán)威人士”解讀為“星期五都沒人可約會(huì)的科學(xué)系本科生”)嘗試過許多次(主要是為了好玩)，計(jì)算構(gòu)建一個(gè)人要花上多少材料費(fèi)。近年來最值得尊敬、最全面的一個(gè)嘗試，或許來自皇家化學(xué)學(xué)會(huì)。它在2013年的劍橋科學(xué)節(jié)上，計(jì)算了構(gòu)建演員本尼迪克特·康伯巴奇(Benedict Cumberbatch)必需的所有元素要花多少錢。(那一年，康伯巴奇是科學(xué)節(jié)的客座導(dǎo)演，用起來正趁手，而且他也算是個(gè)有著典型體格的人類。)

總的來說，根據(jù)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的計(jì)算^[1]，構(gòu)建一個(gè)人需要59種元素。其中6種——碳、氧、氫、氮、鈣和磷——占了我們身體的99.1％，其余的大部分元素都有點(diǎn)出人意料。沒有體內(nèi)的鉬，或者釩、錳、錫和銅，誰會(huì)想到我們不完整呢？必須說的是，我們?nèi)祟悓Σ糠衷氐男枨罅科鋵?shí)非常少，只能以百萬分之幾，甚至十億分之幾來度量。例如，身體中每出現(xiàn)999,999,999又1/2個(gè)其他所有原子，其中就只有20個(gè)鈷原子^[2]和30個(gè)鉻原子。

人體里最多的成分是氧，占可用空間的61％。所以說，幾乎2/3的我們是由這種無味氣體組成的，這似乎有點(diǎn)違反我們的常識(shí)。我們之所以不像氣球那么輕盈有彈性，原因是氧大多跟氫相結(jié)合(氫占了你的另外10％)，構(gòu)成了水——而水，重得嚇人，如果你曾試過搬動(dòng)一個(gè)兒童戲水盆，或是穿著完全濕透的衣服走過路，你就一定會(huì)知道水有多沉。自然界中最輕的兩種東西——氧和氫——組合成了一種很重的東西，這個(gè)事實(shí)不免讓人覺得有些諷刺，但這就是你作為人的本質(zhì)。氧和氫也是你體內(nèi)較為廉價(jià)的兩種元素。假設(shè)你的體形跟本尼迪克特·康伯巴奇相當(dāng)，你體內(nèi)的氧價(jià)值8.90英鎊，氫價(jià)值16英鎊多一點(diǎn)。你里面的氮(占2.6％)單價(jià)更高，但按體內(nèi)的含量，僅值27便士。但之外的一切就相當(dāng)昂貴了。

根據(jù)英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的數(shù)據(jù)，你需要大約30磅的碳，這將花費(fèi)44,300英鎊(對各種元素，他們只用純度最高的那種。英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)可是不會(huì)用便宜貨來造人的)。鈣、磷和鉀，雖然需要的量極少，但它們會(huì)讓你的價(jià)值再增加47,000英鎊。其余的大多數(shù)元素，每單位體積的價(jià)值更加昂貴，好在你只需要很微小的分量。釷的價(jià)格差不多是每克2000英鎊，但因?yàn)樗粯?gòu)成了你的0.0000001％，所以，按你的身體所需，你用21便士就能買到。你需要的所有錫，價(jià)值4便士，而鋯和鈮只花你2便士。0.000000007％的你是釤，但它顯然都不值得你花錢，在皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的賬本上，它的登記費(fèi)用是0.00英鎊!

在我們體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的59種元素里，有24種傳統(tǒng)上被稱為“基本元素”，因?yàn)槲覀儧]了它們真的不行。其余的則好壞參半：有些顯然是有益的；有些興許有益，但我們說不準(zhǔn)是哪些方面有益；其他的既不有害也不有益，只是搭了個(gè)便車；只有極少的幾種是徹底的壞家伙。例如，鎘是體內(nèi)最常見的第23種元素，占你體重的0.1％，但毒性嚴(yán)重。我們擁有它不是因?yàn)樯眢w渴望它，而是因?yàn)樗ㄟ^土壤進(jìn)入了植物，而我們吃植物時(shí)也順便攝入了它。如果你住在北美，你可能每天會(huì)攝入大約80微克的鎘，它對你可沒有半點(diǎn)好處。

人體在元素水平上的絕大部分運(yùn)作方式，都是我們至今仍在研究的課題。把你體內(nèi)幾乎所有的細(xì)胞抽出來，它們還包含100多萬個(gè)硒原子，但不久之前，還沒有人知道硒原子的用途。我們現(xiàn)在知道，硒能制成兩種重要的酶^[3]，高血壓、關(guān)節(jié)炎、貧血、某些癌癥都與缺少硒有關(guān)，甚至還可能使精子數(shù)量減少。因此，為體內(nèi)加入一些硒(堅(jiān)果、全麥面包和魚類中的硒很豐富)是個(gè)好主意，但要是攝入過多，你的肝臟會(huì)受到無可挽回的毒害^[4]。跟生活中的大部分事情一樣，找平衡是一樁微妙的活計(jì)。

總的來說，按皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的說法，構(gòu)建一個(gè)全新人類的全部成本(以親切的本尼迪克特·康伯巴奇為樣板)是個(gè)非常精確的數(shù)字：96,546.79英鎊。當(dāng)然，勞動(dòng)力和增值稅會(huì)進(jìn)一步提高成本。用不到20萬英鎊換一個(gè)能帶回家的本尼迪克特·康伯巴奇，應(yīng)該是個(gè)很合理的價(jià)格——考慮到方方面面的情況，這不能算一筆大錢，但顯然比我初中老師說的區(qū)區(qū)幾美元要貴多了。據(jù)說，2012年，美國電視網(wǎng)PBS在老牌科學(xué)節(jié)目《新星》(Nova)里^[5]播出了名為《尋找元素》(Hunting the Elements)的一集，做了一項(xiàng)和英國皇家化學(xué)學(xué)院完全相同的研究，計(jì)算出人身體內(nèi)基本組成要素的總價(jià)值是168美元。這說明了一個(gè)隨著本書的推進(jìn)會(huì)變得越發(fā)明顯的觀點(diǎn)：有關(guān)人類身體的各種細(xì)節(jié)，往往都十分不確定。

當(dāng)然，這其實(shí)并不重要。無論你花多少錢，也不管你怎么精心地裝配材料，你都沒法用這些材料造出一個(gè)人來。你可以把現(xiàn)在在世或者已經(jīng)去世的所有最聰明的人都召集在一起，賦予他們?nèi)祟愔R(shí)的總和，他們也沒法制造出哪怕一個(gè)活體細(xì)胞，更別說復(fù)制出本尼迪克特·康伯巴奇了。

毫無疑問，最叫我們震驚的事情是：我們只是一堆惰性成分，就跟你在一堆泥土里找到的東西一樣。我之前在另一本書中說過，這里不妨再說一遍：構(gòu)成你的元素唯一特殊的地方，就在于它們構(gòu)成了你。這是生命的奇跡。

在這顫悠悠的溫暖肉體里，我們延續(xù)著自己的存在，而且將之視為理所當(dāng)然。我們中有多少人知道脾臟在哪兒，它是干什么的？哪怕只知道個(gè)大概也行。肌腱和韌帶之間的區(qū)別是什么？我們的淋巴結(jié)是做什么的？你認(rèn)為自己一天里會(huì)眨多少次眼睛？500次？1000次？顯然，你一點(diǎn)兒概念也沒有。聽好了，你每天眨眼14,000次^[6]——相當(dāng)于你在清醒的一天里閉著眼長達(dá)14分鐘。然而，你從來沒想過這件事，因?yàn)槊恳惶斓拿恳幻耄愕纳眢w都承受著次數(shù)幾乎無法量化的任務(wù)：10¹⁵次、10³⁰次、10⁴⁸次、10⁶³次(a quadrillion，a nonillion， a quindecillion，a vigintillion，這些都是真實(shí)存在的尺度)。在你根本來不及注意的一瞬間，發(fā)生了數(shù)量大得超乎你想象的事情。

在一秒之間，或者說，就在你開始讀這句話之后，你的身體已經(jīng)制造了100萬個(gè)紅細(xì)胞。它們在你周身飛馳，在血管里穿梭，維持你的生命。每一個(gè)紅細(xì)胞都會(huì)在你身體里游蕩差不多150,000次，不停地向你的細(xì)胞輸送氧氣，接著磨損毀壞，把自己交給其他的細(xì)胞，為了你的更大利益，它們靜悄悄地被殺死。

要制造出一個(gè)你，總共需要7000億億億(7,000,000,000,000,000,000,000,000,000或7×10²⁷)個(gè)原子。沒有人能說出為什么這7000億億億個(gè)原子這么迫切地渴望成為你。說到底，它們是無意識(shí)的粒子，它們自己沒有任何想法或概念。然而，不管怎么說，在你存在的時(shí)間長度里，它們將建造、維護(hù)數(shù)不清的必要系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，讓你哼哼作響，讓你成為你，賦予你形狀和相貌，讓你享受到一種稀罕而又極為愉悅的狀態(tài)，而這種狀態(tài)就叫作“生命”。

這是一份你根本意識(shí)不到的龐大的任務(wù)。倘若把你拆解開來，你無比巨大。把你的肺攤開，能覆蓋一座網(wǎng)球場，肺里的呼吸道能從倫敦延伸到莫斯科。把你所有血管的長度加起來^[7]，可繞地球兩圈半。意義最深遠(yuǎn)的部分是你的DNA。你的每一個(gè)細(xì)胞中包含著1米多長的DNA，如果你把體內(nèi)所有的DNA搓成^[8]一根細(xì)細(xì)的線，它能延伸100億英里，比從地球到冥王星的距離還遠(yuǎn)。想一想這件事吧，光靠你自己就足夠離開太陽系了。從字面意義來看，你就是宇宙。

但你的原子僅僅是積木塊，它們本身并不是活的。生命是從什么地方開始的，這不大容易說明白。生命的基本單位是細(xì)胞——人人都同意這一點(diǎn)。細(xì)胞里充滿了各種忙忙碌碌的東西：核糖體和蛋白質(zhì)、DNA、RNA、線粒體，還有其他大量微觀層面上的神秘東西——但它們本身無一是活的。細(xì)胞本身僅僅是一個(gè)隔間，一個(gè)容納上述種種的小房間[1]，它本身沒有生命，就跟其他所有的房間一樣。然而，天知道怎么回事，所有這些東西聚攏到一起，你就擁有了生命。這是科學(xué)無法解釋的部分。我有點(diǎn)兒希望它永遠(yuǎn)保持這種神秘狀態(tài)。

最值得注意的地方是，細(xì)胞中的任何東西都不行使掌控之責(zé)。細(xì)胞的每一個(gè)組成部分都響應(yīng)著來自其他部分的信號(hào)，這些信號(hào)就像許多輛碰碰車一樣碰撞反彈，但不知道怎么的，當(dāng)細(xì)胞與你個(gè)體宇宙不同部位的其他細(xì)胞進(jìn)行溝通時(shí)，在細(xì)胞之間，也在人的整個(gè)身體之間，這些隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了平穩(wěn)、協(xié)調(diào)的動(dòng)作。

細(xì)胞的核心是細(xì)胞核。它包含了細(xì)胞的DNA——我們已經(jīng)提到過，一米長的DNA，蜷縮進(jìn)了一個(gè)可以合理地稱之為“無窮小”的空間。這么多DNA能縮在細(xì)胞核里的原因是，它非常細(xì)。200億股DNA并排起來^[9]，才頂?shù)蒙先祟愖罴?xì)的頭發(fā)那么粗。你身體里的每個(gè)細(xì)胞(嚴(yán)格來說，每個(gè)帶有細(xì)胞核的細(xì)胞)都有兩份DNA拷貝。這就是為什么光靠一個(gè)你，就足夠擴(kuò)展到冥王星甚至更遠(yuǎn)的太空去。

DNA只為了一個(gè)目的而存在——?jiǎng)?chuàng)造更多的DNA。簡單地說，你的DNA就是一本制造你的指導(dǎo)手冊。就算沒學(xué)過生物學(xué)，你也肯定從無數(shù)個(gè)電視節(jié)目里聽說過，DNA分子由兩條梯級(jí)相連、呈著名雙螺旋形狀的長鏈構(gòu)成。一段DNA可分為名叫染色體的片段及名為基因的較短單位。你所有基因的總和就是基因組。

DNA非常穩(wěn)定，可以延續(xù)數(shù)萬年。如今，靠著DNA的穩(wěn)定特點(diǎn)，科學(xué)家們得以演算出遙遠(yuǎn)過去的人類學(xué)。你現(xiàn)在擁有的東西，大概沒有哪一件——不管是信件、珠寶，還是珍貴的傳家寶——到了1000年之后還存在，但只要有人肯費(fèi)心尋找，你的DNA幾乎肯定存在，而且可以恢復(fù)。DNA以非凡的保真度傳遞信息。它每復(fù)制10億個(gè)字母只產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤。即便按照這樣的精確度運(yùn)行，每次細(xì)胞分裂大概也會(huì)出現(xiàn)三個(gè)錯(cuò)誤或突變。身體可以忽略大多數(shù)的突變，但偶爾，突變也會(huì)帶來持久的影響。這就是演變(evolution)。

基因組的所有組成部分都有一個(gè)執(zhí)著的目的：讓你的血脈延續(xù)下去。你攜帶的基因來自非常遙遠(yuǎn)的古代，而且很可能是永恒存在的——這真是個(gè)想起來令人震撼的念頭。你將死去，消失不見，但只要你和你的后代繼續(xù)繁衍后代，你的基因就會(huì)繼續(xù)存在。而且，自生命開始以來的30億年，你的個(gè)人血脈從未中斷，這一點(diǎn)想起來也肯定叫人震驚。你現(xiàn)在能在這里，多虧了你的每一代祖先都成功地在死前或者脫離生殖過程之前，將自己的遺傳物質(zhì)傳遞給了新一代。這真是一股成功的鏈條。

基因的具體工作，是為構(gòu)建蛋白質(zhì)提供指導(dǎo)說明。人體內(nèi)大多數(shù)有用的東西都是蛋白質(zhì)。有些蛋白質(zhì)能加速化學(xué)變化，它們叫作酶；另一些蛋白質(zhì)傳遞化學(xué)信息，叫作激素；還有一些蛋白質(zhì)攻擊病原體，叫作抗體。在所有蛋白質(zhì)里，最大的叫作肌聯(lián)蛋白，它有助于控制肌肉彈性。它的化學(xué)名稱長達(dá)189,819個(gè)字母^[10]，成為英語中最長的單詞，只可惜，字典無法識(shí)別化學(xué)名稱。沒人知道我們體內(nèi)有多少種蛋白質(zhì)^[11]，但估計(jì)范圍從幾十萬到上百萬種，甚或更多。

遺傳學(xué)上的悖論是，我們極為不同，但在遺傳上實(shí)際又是相同的。所有人類共享99.9％的DNA^[12]，但沒有哪兩個(gè)人一模一樣。我的DNA和你的DNA有著300萬~400萬個(gè)不同之處^[13]，只占總數(shù)的極小比例，但它們足以讓我們產(chǎn)生巨大的差異。你體內(nèi)還有著一百來個(gè)只屬于你的個(gè)人基因突變^[14]——也就是說，這些基因跟你雙親賦予你的基因無一相符，而是專屬于你自己。

這一切的運(yùn)作細(xì)節(jié)到底怎樣，對我們來說迄今仍然是個(gè)謎。只有2％的人類基因組負(fù)責(zé)編碼蛋白質(zhì)，這就說，只有2％的基因組從事著有明確意義的操作。其余的基因做什么，我們不知道。看起來，大量基因就像是皮膚上的雀斑，它們在那兒，但并沒什么用處。還有一些基因讓人百思不得其解。有一種叫作“Alu元件”的特殊短序列^[15]，在整個(gè)基因組中重復(fù)超過100萬次，有時(shí)還出現(xiàn)在重要的蛋白質(zhì)編碼基因當(dāng)中。不管讓誰說，它都是一個(gè)完全沒有意義的存在，但它還是占了我們所有遺傳素材的10%。這些神秘部分一度被稱為垃圾DNA，但如今有了個(gè)更優(yōu)雅的名字——“黑暗DNA”，意思是，我們不知道它是干嗎的，以及為什么要出現(xiàn)在那里。一些黑暗DNA參與了基因的調(diào)制，但其余的大部分仍有待確定。

人們通常把身體比喻成機(jī)器，但它遠(yuǎn)不止如此。身體一天工作24小時(shí)，連軸轉(zhuǎn)上幾十年，靠水和若干有機(jī)化學(xué)物運(yùn)行，(基本上)無須定期保養(yǎng)或安裝備件。它柔軟，相當(dāng)可愛，有著隨和的機(jī)動(dòng)性和柔韌性，對自我復(fù)制懷有熱情，能講笑話，感受親情，欣賞鮮紅的落日和涼悠悠的微風(fēng)。就你所知，有多少種機(jī)器能做到這一切？所以，有一件事毫無疑問：你就是個(gè)真正的奇跡!不過，必須說，一條蚯蚓也可以用這話來形容。

我們該怎樣贊美這存在的榮耀呢？嗯……我們大多數(shù)人采取的做法是能少鍛煉就少鍛煉、能吃多少就吃多少。想想你往喉嚨里塞了多少垃圾，想想在發(fā)光的屏幕前，你以近乎植物人的狀態(tài)虛擲了多少時(shí)光。然而，身體卻以某種神奇的方式照料著我們，從我們?nèi)M(jìn)肚里的各種食物里提取營養(yǎng)，讓我們緊密地維持團(tuán)結(jié)，長達(dá)數(shù)十年。我們用亂七八糟的生活方式來自殺，還真得花上不少時(shí)日。

就算你把所有的事情都做錯(cuò)了，身體也能維持還順帶保護(hù)你。我們大多數(shù)人都對此做了證明。每6名吸煙者中就有5名不會(huì)患上肺癌^[16]。大多數(shù)容易心臟病發(fā)作的人，并未出現(xiàn)心臟病發(fā)作。據(jù)估計(jì)，每天，你會(huì)有1~5個(gè)細(xì)胞發(fā)生癌變^[17]，而你的免疫系統(tǒng)會(huì)捕獲并殺死它們。想想看，每個(gè)星期幾十次，一年超過1000次，你都有可能患上我們這個(gè)時(shí)代最可怕的疾病，而每一次，你的身體都拯救了你。當(dāng)然，極為偶爾的時(shí)候，癌癥會(huì)發(fā)展成更嚴(yán)重的事情，有可能害死你，但整體而言，癌癥很罕見：身體內(nèi)的大多數(shù)細(xì)胞幾十億幾十億地復(fù)制卻不曾出錯(cuò)。癌癥或許是死亡的常見原因，但不是生活中的常見事件。

我們的身體是一個(gè)由37.2萬億[2]個(gè)細(xì)胞構(gòu)成的宇宙^[18]，它們多多少少都能隨時(shí)隨地、完美和諧地運(yùn)作。痛感、消化不良、奇怪的瘀傷或疙瘩，差不多就是正常運(yùn)作過程中所有不完美的表現(xiàn)了。根據(jù)世界衛(wèi)生組織編制的《國際疾病和相關(guān)健康問題統(tǒng)計(jì)分類》，有數(shù)以千計(jì)(8000多種)的事情可以扼殺我們^[19]——除了衰老致死，而我們逃過了每一種。對我們大多數(shù)人來說，這算得上是一筆不錯(cuò)的買賣。

老天知道，我們在任何意義上都并不完美。我們有阻生臼齒，因?yàn)槲覀兊念M骨演變得太小，無法容納所有牙齒。我們的骨盆太小，不經(jīng)歷極度的疼痛沒法生下孩子。我們很容易陷入無可救藥的背痛。我們的器官基本上無法自我修復(fù)。如果一條斑馬魚弄壞了自己的心臟，它會(huì)生長新的組織；如果你弄傷了心臟，那就太糟糕了。幾乎所有動(dòng)物能自己合成維生素C，我們?nèi)祟悈s不能。我們執(zhí)行合成過程的每一環(huán)節(jié)^[20]，但莫名其妙地，缺少了最后一步——生成一種酶。

人類生命的奇跡不在于我們生而具備一些弱點(diǎn)，而在于我們沒有被弱點(diǎn)湮沒。別忘了，你的基因來源大部分并不是人類的祖先，其中一部分是魚，更多的則是生活在洞穴里的毛茸茸的小不點(diǎn)兒。你的身體方案就繼承自這些生物。你是30億年演變調(diào)整的產(chǎn)物。如果我們能根據(jù)身為智人的需求從頭來過，賦予自己全新的身體，我們會(huì)比現(xiàn)在好過得多——我們可以直立行走，而不必弄傷自己的膝蓋和背部；我們可以吞咽，而不必冒窒息的風(fēng)險(xiǎn)；我們也可以生孩子順暢得就像是從自動(dòng)售貨機(jī)里滾下來。但我們?nèi)祟惒⒉皇菫榇硕鴺?gòu)建的自己。從漂浮在溫暖淺海里的單細(xì)胞斑點(diǎn)開始，我們就踏上了這趟歷史之旅。自此以后發(fā)生的一切，是一場漫長而有趣的意外，但也不乏閃耀的榮光。但愿我能在接下來的篇幅里，清晰地講述這個(gè)故事。

[1]　細(xì)胞“cell”也有“單人艙房”的意思。——譯者注

[2]　當(dāng)然，這個(gè)數(shù)字是猜測而來，但有其根據(jù)。人體細(xì)胞有各種類型、大小和密度，實(shí)際上是沒法計(jì)數(shù)的。37.2萬億這個(gè)數(shù)字，由2013年意大利博洛尼亞大學(xué)的伊娃·比安科妮(Eva Bianconi)領(lǐng)導(dǎo)的一支歐洲科學(xué)家團(tuán)隊(duì)提出，并在《人類生物學(xué)年報(bào)》上公布。