道的原因，这种放大过程不会引入任何“误差”：不论需要经过多少次放大，我们都可以借助一定的装置使信号得到改善，完美地走向下一程。即使数字信号旅行成千上万公里，嘶嘶声也不会变大。

    在我小时候，母亲对我说，神经细胞就是人体内的电话线。然而，它们是模拟的还是数字的？回答是：它们是这两者有趣的混合体。一个神经细胞可不像一段导线。它是一条细长的管子，一种“化学变化波”从中经过，就像炸药包的引线，在地上咝咝作响地燃烧着。然而，又不像引线，神经细胞能够很快地恢复；在经过短暂的休息之后，神经又能“咝咝作响”了。波的幅度（像引线的温度）在波沿神经传播时会有变化，但这没有任何影响。代码不关心幅度的涨落。有化学脉冲和无化学脉冲，这就像数字电话里的两个分立的电平。从这个意义上讲，神经系统是数字式的，但是，神经冲动不会被编码为字节：它们不能组成离散的代码数值。相反，信息的强度（如声音的响度、光线的亮度，甚至情绪的迸发等等）由脉冲的频率表达出来。工程师们把这种方式叫做脉冲频率调制。在出现脉冲编码调制技术以前，曾经广泛采用脉冲频率调制技术。

    脉冲频率是个模拟量，而脉冲本身是数字式的：脉冲要么有，要么无，没有其他量值。如同其他数字系统一样，神经系统也从这一特点中获益匪浅。在神经系统中，也有一种相当于“放大器”的东西，但不是每100公里才有一个，而是每1毫米就有一个——在脊髓和你手指尖之间便有800个这样的“放大器”。如果神经冲动的绝对幅度在发挥作用，人的一支胳膊的长度就足以使所传输的信息面目全非，更不要说一头长颈鹿脖子那样的长度了。每一次放大都会引入更多的随机误差，就像进行800次的磁带复录一样。或者，就像用复印机进行复印，复印件再复印，经过800次复印之后，最后得到的将是模糊一片的灰色。数字编码为解决神经细胞的问题提供了唯一的解决办法，而自然选择也充分接受了它，基因的情况也是如此。

    弗朗西斯·克里克（Francis

    Crick）和詹姆斯·沃森（JamesWatson）是揭开基因分子结构之谜的人。我认为他们应当像亚里士多德和柏拉图那样世世代代受到尊敬。他们获得了诺贝尔生物学和医学奖，他们应该获此殊荣。然而，与他们的贡献相比，这奖励是微不足道的。谈论继续不断的革命，在字眼上几乎是矛盾的，然而不仅仅是医学，还有我们对生命的全部理解都会发生一次又一次的革命。这些革命是观念变化的结果，而观念上的变革是这两个年轻人在1953年发起的。基因本身，以及遗传疾病只不过是冰山的一角而已。在沃森和克里克之后，分子生物学真正的革命性变化，是它已变成数字式的了。

    在沃森和克里克之后，我们知道，从内部的微细结构讲，基因本身就是一长串纯数字信息。尤其是，基因结构是真正数字式的，像计算机和激光唱机那样完全的数字化，而不是像神经系统那样部分的数字化。遗传密码与计算机代码不同，不是二进制的；遗传密码与某些电话系统也不相同，不是8位码；遗传密码是一种4进制代码，它有4个符号。基因代码完全像计算机的机器代码一样。

    除了专业术语不同之外，分子生物学杂志里面的每一页都可以换成计算机技术杂志的内容。关于生命核心的数字革命带来了许多结果，其中最重要的是，它给活力论者们关于“有生命物质与无生命物质有极大区别”的观点以致命的最后一击。直到1953年，人们可能还相信，在有生命的原生质中存在着某种基本的、不可再分的神秘物质。自那以后不再有人这样想了。甚至那些原先倾向于机械生命论的哲学家也不敢期望，他们那最不切实际的梦想能得到满足。

    下面这段科学幻想小说的情节还是说得通的，只是技术上与今天不同，比今天的技术略微超前了一些而已。吉姆·克里克森（Jim

    Crickson）教授被外国的邪恶势力绑架，他们逼迫克里克森在一个生物战实验室里工作。为了拯救世界文明，他所应该做的最重要的事情，就是把一些绝密的信息传递给外部世界。然而，所有正常的联系渠道都断绝了。只有一个例外，DNA密码有64个三联体“密码子”，足够组成一个包括26个大写字母和26个小写字母的完整英文字母表，外加10个数字、一个空格符号和一个句号。克里克森教授从实验室的样品架上取来一种恶性流感病毒，用无懈可击的英语句子将他要传达给外界的完整情报，设计在病毒的基因图谱中。他在设计的基因图谱上一遍又一遍地重复发布他的情报，还加上了一个极易辨认的“标志”序列，就是说，为首是10个引导数字。他让自己感染了这种病毒，然后到一个挤满了人的房间里不停地打喷嚏。一个流感浪潮横扫全球。世界各地的医学实验室都开始分析这种病毒基因图谱的排序，以期设计出一种疫苗来对付它。人们很快就发现，病毒的基因图谱中有一个奇怪的重复的模式。引导数字引起了人们的警觉：这些数字是不可能自发产生的。

    于是有人无意中想到采用密码分析技术来解决问题。这样，没费多少工夫，克里克森教授所传递的英文情报就被人们读懂了，消息传遍了全世界。

    我们的基因系统（也是我们这颗行星上所有生命的通用基因系统）是彻底数字化的。你可以一字不差地把《新约全书》编入人类基因图谱中由“闲置”DNA占据的部分，这些DNA还没有被利用，至少是没有被人体以通常的方式利用。你体内的每一个细胞都含有相当于46盘巨大的数据磁带的信息，通过无数个同时工作的“读出磁头”将数字符号取出。在每一个细胞中，这些磁带——染色体——所包含的信息是一样的，但不同类型细胞中的读出磁头根据它们自己的特殊目的，挑出数据库中不同部分的信息。这就是为什么肌肉细胞会不同于肝细胞。这里没有受到心灵驱使的生命力，没有心跳、呻吟、成长，也没有最初的原生质，神秘的胶体。生命仅仅是无数比特数字信息。

    基因是纯粹的信息，是可以被编码、再编码和译码的信息，在这些过程中，其内容不会退化，也不会改变。纯粹的信息是可以复制的，而且由于它是数字信息，所以复制的保真度可以是极高的。

    DNA符号的复制，其精确度可与现代工程师们所做的任何事情相媲美。它们一代代被复制，仅有的极偶然的差错只足以引起变异。

    在这些变种中，那些在这个世界上数量增多的编码组合，当它们在个体内解码和执行时，显然能自动地使个体采取积极步骤去保持和传播同样的DNA信息。我们——一切有生命的物质——都是存活下来的机器，这些机器按照程序的指令，传播了设计这个程序的数据库。现在看来，达尔文主义就是在纯粹数码水平上的众多幸存者中幸存下来的。

    现在看来，不可能有其他的情况。我们可以想象一下模拟式的基因系统。我们已经知道，模拟信息经过连续若干代的复制之后会产生什么样的后果：变成了一片噪声。在设有许多放大器的电话系统中，在多次转录磁带的过程中，在复印再复印的过程中——总之，在累积退化过程中，模拟信号极易受到损害。因此，复制只能进行有限的几代。然而，基因则不然，它可以自我复制千万代而几乎没有任何退化。达尔文的进化论之所以成立，仅仅是因为复制过程是完美无缺的——除去一些分立的变异，自然选择法则决定了这些变异或者被淘汰，或者被保留下来。只有数字式的基因系统能够使达尔文的进化论在地质时代中永放光华。

    1953年是双螺旋年，它将被看作是神秘论生命观和愚昧主义生命观的末日，而达尔文主义者则把1953年视为他们的学科最终走向数字化之年。

    纯粹的数字信息之河，庄严地流过地质年代，并分解成30亿条支流。它是一个强有力的形象。但是，它在什么地方留下了熟悉的生命特征？它在什么地方留下了躯体、手脚、眼睛、大脑和胡须，树叶、树干和树根？它又在什么地方留下了我们和我们的各个部分？我们——动物、植物、原生动物、菌类和细菌——难道仅仅是供数码式数据从中流过的小河河道吗？从某种意义上来说，是这样。

    但是，正如我在前面所说，还不止这些。基因并不仅仅是复制它们自己，一代一代往下传。它们实际上把时间消磨在躯体内，它们存在于躯体内，它们影响一代接一代的躯体。躯体，从外观到行为都受到它们的影响。躯体也是重要的。

    就拿北极熊来说。北极熊的躯体不仅仅是数字小溪的河道，它还是一部像熊那么大而复杂的机器。整个北极熊种群的所有基因是一个集体——它们是好的伙伴，肩并肩地走过时间旅途。但是，它们并不把时间都消耗在陪伴这个集体中所有其他成员上：他们在集体的一群成员内更换伙伴。“集体”这个词的定义是，它是一套基因，这些基因有可能与这集体中的任何其他基因（但不是世界上其他3000万个集体之一的成员）相遇。实际的相遇总是发生在某一北极熊躯体的某一个细胞之中。因而，那个躯体并不是消极地接受DNA的一个容器。

    每个细胞里都有完整的一套基因，想象一下细胞的巨大数目便足以使你震惊：一只大公熊体内有9亿亿个细胞。如果将一只北极熊的所有细胞排成一队，足以从地球到月球排一个来回。这些细胞分成几百种截然不同的类型，所有的哺乳动物基本上都有几类细胞：肌肉细胞、神经细胞、骨细胞、表皮细胞等等。同一类型的细胞聚集在一起形成组织：肌肉组织、骨组织等等。所有不同类型的细胞都具有构成这种类型所需的基因指令。只有与相关组织相适应的基因才能被激活。这就是为什么不同组织的细胞形状和大小均不相同。更有趣的是，特定类型细胞中被激活的基因导致这些细胞长成特定形状的组织。骨骼并不是没有形状的、硬实而坚固的大块组织。骨骼有它们特定的形状：有中空棒状的，有球状和凹窝状的，还有脊椎骨和骨距等等。细胞由它内部激活了的基因编好了程序，就好像它们很清楚自己的相邻细胞是哪些，自己的位置在哪里。它们就这样形成了自己的组织，长成了耳垂，或者心脏瓣膜、眼球、括约肌等不同的形状。

    像北极熊这样的复杂有机体，它有很多层次。北极熊的躯体就是许多具有精确形状的器官（如肝脏、肾脏、骨骼等）的复杂集合体。每一个器官又是由特定组织构成的复杂的大厦，建造这些组织的砖块就是细胞，它们通常是一层层或一片片的，也常常是块状的实体。从更小的尺度上讲，每一个细胞都有高度复杂的内部结构，即折叠膜结构。这些折叠起来的膜，以及膜之间的液体，是发生多种不同类型的、错综复杂的化学反应的场所。在一家化学工业公司或者碳化物公司里，可能有数百种性质截然不同的化学反应正在进行。这些化学反应被烧瓶壁、管道壁等分隔开来。在一个活的细胞里，可能有差不多数量的化学反应同时发生。从某种程度上来说，细胞内部的膜就如同实验室里的玻璃器皿。当然，从两个方面来看，这种比喻不太恰当。其一，尽管有许多化学反应是发生在膜之间，但也有不少化学反应发生在膜上。其二，还有更重要的手段将不同的反应分隔开来。每一种反应都是由它自己特殊的酶来催化的。

    酶是一种非常大的分子，它的三维立体结构提供了能促进反应的表面，从而加速特定类型的化学反应。由于对生物分子来说最重要的是它们的三维立体结构，所以我们可以把酶分子看作一台大型机床，它通过仔细筛选，形成一条制造特定形状分子的生产线。因此，在任何一个细胞里面，都同时独立地发生着数以百计的不同化学反应，这些化学反应都是在不同的酶分子表面发生的。在一个特定的细胞中，发生哪些特定的化学反应，取决于存在哪些特定类型的酶分子。每一个酶分子，包括其十分重要的形状，都是在特定基因的决定性影响下装配出来的。确切他说，基因中数百个密码符号的精确顺序，根据一套完全已知的法则（遗传密码），决定了氨基酸在酶分子中的序列。每一个酶分子都是一条氨基酸长链，而每一条氨基酸长链都自动盘绕成一个独一无二的、特定的三维立体结构，就像一个绳结。在绳结中，长链的某些部分与另一些部分形成交联键。绳结确切的三维结构是由氨基酸的一维顺序决定的，因此也就是由基因中密码符号的一维顺序决定的。这样，细胞里发生什么化学反应，就取决于究竟是哪些基因被激活了。

    然而，在一个特定的细胞中，是什么决定了应该激活哪些基因呢？回答是：那些存在于细胞内的化学物质。这里包含着一个鸡和蛋的悖论，然而并非不可超越。实际上，对这一悖论作出解答，虽然在细节上很复杂，但是在原理上却很简单。计算机工程师把这种解答叫做“引导程序”。我第一次开始使用计算机是在60年代，所有程序都必须通过穿孔纸带来输入（那时美国的计算机通常使用穿孔卡片，但原理是一样的）。在你装入大型程序纸带之前，你必须先装入一个小的程序，称为“引导装入程序”。这引导装入程序只做一件事：告诉计算机怎样装入纸带。但是，这里就有了鸡和蛋的悖论：这“引导装入程序”自己又是怎样“装入”的呢？在现代计算机中，相当于“引导装入程序”的功能已经由计算机里的硬件来完成了。但是在早期，你必须按照规定的顺序操作键盘才能开始工作。这一系列按键告诉计算机怎样开始阅读引导装人程序的第一部分。然后，引导装人程序纸带的第一部分又告诉计算机，如何阅读引导装人程序的下一部分等等。待引导装人程序全部输入计算机后，计算机就知道如何阅读任何纸带了，这时它才变成一台有用的计算机。

    胚胎是这样开始形成的：一个单细胞（也就是受精卵）分裂成两个；这两个又分别分裂，这就变成了4个细胞；每个细胞再分裂，变成了8个细胞等等。用不了多少代，细胞数就增加到了万亿个，这就是指数分裂的力量。但是，如果仅此而已的话，那么这数以万亿计的细胞就全是一模一样的了。如若不是这样，它们又是怎样分化（请允许我使用技术术语）成为肝细胞、肾细胞、肌肉细胞等等，并且各有不同的基因被激活，各有不同的酶在活动呢？通过“引导”。它是这样工作的：尽管卵子看上去像是个球体，实际上它内部的化学物质存在极性。它有顶部和底部，很多情况下还有前后之别（因此也有左边和右边）。这些极性的表现形式是化学物质的梯度。

    某些化学物质的浓度从前向后逐渐升高；另一些化学物质的浓度自上而下逐渐升高。这些早期的梯度虽很简单，却足以构成引导运作的第一步。

    例如，当一个卵子分裂成为32个细胞的时候，也就是第五次分裂之后，这32个细胞中的某些细胞会得到多于平均数的顶部化学物质，另一些细胞得到了多于平均数的底部化学物质。细胞首尾之间化学物质也可能出现不平衡。这些差异足以在不同细胞内激活不同的基因组合。因此，在早期胚胎各不同部分的细胞中，会出现酶的不同组合。这就使得在不同的细胞中有更多的不同基因组合被激活。因此，细胞不再与胚胎内它们的克隆祖先保持一致，细胞出现了世系趋异。

    细胞的世系趋异完全不同于前面谈到的物种趋异。这些细胞趋异是依程序进行的，并且可以预见其细节。而物种趋异是由于地理上的突然变化所带来的偶然性结果，并且是不可预见的。此外，当物种趋异时，基因本身发生趋异，这种情况我曾充满想象力地称之为“永别”。当胚胎中发生细胞世系趋异时，分裂双方都接受相同的基因——全都相同。但是不同的细胞接受化学物质的不同组合，而不同的化学物质组合会激活与之相配合的不同基因，而且有些基因的使命就是激活或阻断其他基因。“自我引导”就这样进行下去，直到我们有了不同类型细胞的全部指令系统。

    正在发育的胚胎不仅仅是分化为数百个不同类型的细胞。它的外部和内部形态还同时经历了精致的动态变化。或许最具戏剧性的是最早期的一个变化——原肠胚形成的过程。著名胚胎学家路易斯·沃尔波特（Lewis

    Wolpert）甚至这样说：“虽然不是出生、结婚或死亡，但它真正是你一生中最重要的时刻，这就是原肠胚的形成。”在原肠胚形成时到底发生了什么呢？一个由细胞组成的空球经弯曲变形之后变成了一只带衬里的杯子。一般来说，整个动物界的所有胚胎都要经历相同的原肠胚形成过程，这是胚胎学多样性的共同基础。在此，我只是把原肠胚的形成作为一个例子，一个特别引人注目的例子提出。在胚胎发育中经常见到，整层细胞不停地做着类似折纸的动作，原肠胚形成只是这类动作中的一个。

    在折纸能手的表演结束后，经过一层层细胞无数次的折叠、伸展、鼓起和拉平后，在胚胎的一些部分生机勃勃而和谐有序地生长，另一些部分被消耗后；在分化为化学性质和物理性质上各异的数百种细胞后，当细胞的数量达到以万亿计的时候，这最终的产物便是一个婴儿。不，婴儿诞生并不是终点，因为个体的整个生长——还有，躯体的某些部分比另一些部分生长得快——包括经由成年直到老年的过程，应该视为同一个胚胎学过程的延伸，这才是完整的胚胎学。

    个体之间的不同之处，就在于它们在整个胚胎学过程中在数量细节上存在差异。一层细胞在折叠起来之前长得有点过头，这结果是什么呢？可能是鹰钩鼻子，而不是朝天鼻子；还可能是扁平足，这也许能使你免于战死疆场，因为扁平足者不准参军；也可能肩肿骨的形状特殊，它使你长于投掷标枪（或者掷手榴弹，或者打板球，这取决于你所处的环境）。有时，细胞层折纸动作的个别变化会带来悲剧性后果，比如天生胳膊残疾或无手的婴儿。由纯粹化学因素而非细胞层折纸动作引起的个体差异，其后果也同样严重：不能吸收牛奶、同性恋倾向、对花生过敏，或者吃芒果时感觉像吃松节油一般恶心。

    胚胎发育是一种非常复杂的物理化学过程。在它的发展进程中，任何一点细节上的改变，都会给全过程带来不可估量的影响。

    你只要回忆一下这个过程在多么大的程度上借助于“引导”，对这一点就不会感到太惊奇了。许多个体发育过程中的差异是由环境不同引起的——例如缺氧，或者受到引起胎儿畸形的药剂的影响。

    许多其他个体差异是由基因的不同引起的——不仅仅是那孤立的基因，还有那些与其他基因相互作用的基因，还有与环境差异发生相互作用的基因。胚胎发育是个复杂的、千变万化的过程，又是个错综复杂、互相影响的自我引导过程。胚胎发育过程既强有力又很敏感。说它强有力，是因为它排除了许多潜在的变异，对抗着有时看来势不可挡的种种可能，产生出一个活生生的子代。与此同时它对变化非常敏感，以致不存在两个所有特征都完全一样的个体，甚至没有一模一样的双胞胎。

    现在，这一讨论已渐渐引到这个论点上。在由于基因所引起的个体问差异（差异的程度可大可小）面前，自然选择可能倾向于胚胎折纸动作或胚胎化学的后代，而淘汰其他个体。就你的投掷手臂受到基因的影响来说，自然选择有可能接受它，也可能淘汰它。如果善投掷对个体存活时间是不是够长，是否能有自己的孩子产生了一定影响（不管这影响是多么轻微），而投掷能力又受基因的影响，这些基因便有较大的可能性传到下一代。任何一个个体都可能因为与他的投掷能力没有关系的原因而死去，但是，导致个体善投掷的基因（有这个基因的人比没有这个基因的人更善于投掷）将寄居于很多人体内，延续许多世代。从这个特定基因的角度来看，其他的死因将是均等的。以基因的观点来看，存在的只是流经世世代代的DNA之河，只是在某一个躯体内临时寄居，只是与伙伴基因临时共享同一个躯体，而这些伙伴基因可能是成功的，也可能是失败的。

    经过很长一段时期之后，基因之河里充满了历经万难仍存活的基因。成功的原因是多种多样的：有的基因使人投掷长矛的能力略有提高，有的基因使人辨别毒物的能力略有提高，以及其他等等。作为一种平衡，有些基因对生存不利：可能会使具有它的人眼睛散光因而标枪投不准，或者使具有它的人缺乏吸引力因而找不到配偶。它们最终会从基因之河中消失。在所有这一切中，要牢记我们在前文指出的论点：在基因之河中能够长期存活下去的基因，将是那些有利于这一物种在一般环境中存活下去的基因；所谓“一般环境”，或许最主要是指这个物种的其他基因，即指这个基因不得不与之在同一个躯体**存的那些基因，与之在同一条基因之河**同游过地质时代的那些基因。

    原注：严格他讲，例外的情况是存在的。有些动物，比如蚜虫，是无性繁殖。现在，采用人工授精之类的技术，人类不经交媾就可以有孩子，甚至，鉴于体外繁殖的卵子可以从女性胎儿体内取得，人类不等发育成熟即可生育。但就论题而言，我的观点的说服力并未减弱。