译者:蒋雨航、郑重
詹姆斯·拉夫洛克(James Lovelock,1919~2022)的逝世,给了我们一个奢侈的机会去试着回顾生命,不仅是这位伟大科学家的生命,也是他在智性上关注的主要对象的生命——生物圈的生命,其状态据他的发现(用大卫·鲍伊的歌名来说),有如太空奇谈(space oddity)。盖娅(Gaia)假说回应了对地外生命的搜寻,尤其是美国国家航空航天局(NASA)海盗号任务的机器人着陆器,旨在观察火星上是否有生命。拉夫洛克自我描述为工程师与发明家而非科学家,他发明了电子捕获装置,一个极其敏感的化学探测器,并且它在地球的偏远地区发现了人造工业品,如双对氯苯基三氯乙烷(DDT)、多氯联苯(PCB),激发了雷切尔·卡森(Rachel Carson)的衷心呐喊(cri de cœur),也就是在 1961 年的《寂静的春天》一书,而它本身就是对环保运动的激发。在我父亲卡尔·萨根的介绍下,拉夫洛克和我母亲林恩·马古利斯(Lynn Magulis)两人继续发展了盖娅理论,发现地球生物圈远非只是一颗有生命的行星,而是远离化学平衡的巨大热力学系统,而萨根曾与马古利斯在加州帕萨迪纳的 NASA 喷气推进实验室共用一间办公室,她则对于地球早期大气的组成很感兴趣。拉夫洛克探测太空中生命存在的想法反过来揭示了地球是一个活体,也就是一种行星生理学,而这取决于他的研究,其中显示了并持续显示着地球大气中存在多种化学物,其浓度超出化学及热力学平衡的数量级。可它们确实在那里。甲烷、丁硫醇,许多有机化合物应该在我们浸满活性氧(氧气)的大气中消失,应该是产生反应并消失。然而并没有。因为,生命把它们放在了那里,而且持续把它们放在了那里,同时补充着它们的活性化合物。
可这是怎么做到的?谁做的?微生物生态学家马古利斯指向了交换着基因的细菌,它们有多种形式的新陈代谢,就像她说的,是新陈代谢小能手。它们完成化学循环,而生产了大气,那具有氧化还原梯度的富氧大气。蓝藻进化到了用水(H2O)中的氢作为光合作用的电子来源,而释放出了氧,将游离基释放到全世界。厌氧生物,主要是古细菌,饱受折磨而死,同时有一些却避难在缺氧泥浆中而幸存了下来。马古利斯指出,氧化铁,比如为了安大略省、密歇根州的汽车而开采的铁,显示了大约 20 亿年前全球氧化的证据。臭氧(O3)也是从使用水的绿色生命的过量中产生的。拉夫洛克指出,这颗行星的蓝色,是由高能地欲望着的生命所释放的氧原子的光散射特性的结果。大气化学家和微生物生态学家的合作尤其富有成果。一个例子是马古利斯辨识出了持续存在的甲烷的来源,而在地球大气中,甲烷会与氧气立即发生反应,变成二氧化碳和水。它是由产甲烷菌生产的,当时被认为是产甲烷的细菌,现在通常被归类为古细菌。在白蚁、奶牛身上,共生微生物群落在厌氧环境中帮助消化木头和草的难降解纤维素,从而生产了甲烷,就像海边广阔地带的原核生物所做的那样,而它们则被称为微生物垫。地球亚稳态的大气就像身体的一部分,相对于哺乳动物是把内部翻到了外部,而哺乳动物的循环系统则是在外部而不在内部。拉夫洛克将盖娅的特征描述为一个有机体,马古利斯则有所不同,指向了一个前提:没有有机体会消耗自己的物质废弃物。盖娅的特征更适合被描述为行星级的生命形式——一具身体,没错,但比有机体更微妙,因为它生产的废弃物主要是热量,这是新陈代谢的最终产物,无法被任何活的有机体使用。就像所有类生命和活的循环系统,它生产熵,而这在热力学中,是能量扩散的一个衡量标准。
卡尔·萨根对地球本身是活的这一宏大的断言持怀疑态度,而他也知道盖娅,这在他的第一本独立著作《行星探险者》(Planetary Explorer,1970)中可以看出。那本书基于的是萨根在前妻生日那天于波特兰大学的康登讲座(Condon lecture),其中把读者带入了有关如何探测其他行星上生命的思维实验。如果一个人相对靠近一个行星,可能会从地质学上看起来不太可能的结构的阴影(例如动物高跷似的脚)注意到生命。即使在更远的地方,有识别力的观察者也可以探测到,好比说夜晚的城市灯光,而从天文距离上说,仍然能够接收到电磁信息。但是,萨根说,最好的证据可能是甲烷意外出现在了富氧的大气中,但他没提盖娅的名字;他很冷地开玩笑说,地球上生命最明确的信息,可能是“牛胃胀气”的无心的后果。
撇开奶牛把它们几乎所有的甲烷都从另一头打嗝了出来不论,这个观点很有道理。盖娅的内部就是我们的外部。“她”可以被与我们的科学及化学偷窥癖的程度相当的地外来客,比如火星人,在光谱学上探测到。可惜,在维京号机器人着陆器着陆前,火星的大气就被发现是一个几乎全是二氧化碳的大气,没有显示出生命明显的化学迹象,更不用说浸满生命的行星表面了。像许多伟大的科学发现一样,盖娅不是被直接追寻到的,也不由资助机构支持,而是凑巧发现的。回溯起来,人们会认为,盖娅——地球不再是一块上面有些生命的石头这一观念,就像你不是一具遍布细胞的骨架一样,可能会被认为是 NASA 的太空探索最引人注目的结果,而搜寻地外文明计划(SETI)也同样如此。生命是太空中的一个开放的热力学系统,主要通过用水进行的光合作用那先进、敏感的天然的纳米技术,将太阳和太空之间的太阳能梯度(solar gradient)转化为地球高能的生物圈的氧化还原电位,因为有持续供氧。拉夫洛克和马古利斯的工作很可能值得一个诺贝尔生理学或医学奖。然而,这一科学理念——我们的行星是一个生命体,而我们绝不是其中一个关键部分,更重要的是其在智性和情感上的“后遗症”。拉夫洛克的思想实验说火星没有庇护生命,因为其大气处于化学及热力学的平衡态,而这被证明是对的。
然而,我的盖娅媒人(指卡尔·萨根)曾说,年迈的英国科学家们往往在晚年会变得有点古怪,尽管他说这话的时候没直接想到拉夫洛克,但可以提出一个论点,说拉夫洛克没有充分体会到他所帮助产下的盖娅理论这颗卵的后果。(卡尔·萨根是在关于弗雷德·霍伊尔 [Fred Hoyle] 的书的书评的一次谈话中对我这么说的。霍伊尔是位天文学家,他精确预测了氦转变为恒星内部碳原子的方式,而且采用了大爆炸一词,但他相信生命、宇宙或许都是永恒的。霍伊尔认为细菌、病毒的存在遍布太空,而这进一步表明火星锈迹斑斑的风化层可能是一种铁氧化细菌——Pedobacterium 的产物,而且生命在地球上、或者在任何地方进化的几率都是无法计算得小)
拉夫洛克深刻地洞察到大气就如蜂窝或海滩上的沙堡一样是高度地有组织的和意外的,而他把行星的化学不平衡看成在行星上探测生命的一种方式这一观念,是从生命管控着行星大气化学这一假设开始,在马古利斯的合作中发育为一个理论,把微生物认作主要的行动者。“牛胃胀气”可能会提醒外星生物,生命是存在于地球上的,而牛胃胀气事实上来自甲烷菌,这种古细菌在这个行星上的氧气以及化石记录中的铁和铀氧化物形成前,就从太古宙中幸存了下来。如前所述,马古利斯不同于拉夫洛克,她把地球生命描述为一个有机体。但是,尽管把生命看作一个有机体所激发的隐喻上的矩阵——比如后来拉夫洛克会说伐林、工业在破坏盖娅的“皮肤”——可以是富有成果的,但也把手伸得太长了,例如,拉夫洛克将地球比作一个需要人的帮助、即地球工程做透析来活的老太太。马古利斯告诉我,拉夫洛克为他把手伸这么长辩称,如果世人把地球看作一个有机体,就更不可能破坏它。这有点圣母玛利亚的意思。但考虑到妇女、甚至是与女性有联系的象征在父权社会受到的对待,比如冷战中空军的秘密项目 A119 要在月球上引爆核装置,我父亲曾得知此消息,而苏联也有类似计划,那么,盖娅这一观念似乎令人生疑。“爱你的母亲”,我母亲的 T 恤上说,字后面是太空中地球的图象,而这就是她在 1970 年代笑着拍的一张照片。但盖娅不是一位母亲或一个有机体,而是更奇怪的东西,基于原核生物的一具陌异的身体,而对这些生物的共生和基因交换,我们才刚开始理解。他后来的著作把玩着行星级医学(planetary medicine)和科技式救赎的观念,并在《新星世》(Novacene)中达到高潮,在书中,拉夫洛克表示他知道宇宙中只有地球是活的。这个评论有一般的人类中心主义的迹象,甚至堪为典例,而人类中心主义把《星际迷航》中的外星生物也描绘为人,一种自我中心,出现在从我们个体对死的恐惧,到对行星之死的忧虑的“气胀病”中。
在某种意义上,盖娅理论是一个行星的一部自传,由生命的庞大连结中一小部分人讲述了出来,而这个连结中估计有 3000 万物种,还不包括原核生物;它们如此经常地交换基因,不进行有性繁殖,所以不符合传统的生物物种概念,就如人类知识的其余部分也必须考虑到人类观察者的地方性(provinciality)及特殊性那样。盖娅的起源是热力学上的,但拉夫洛克对此的描述则是控制论式的。那里当然有感知活物质而来的回路、循环、反应,而活物质不只是反应性的。藻类、树木在太阳下的生长产生的挥发物不仅以非人的化学语言系统发出信号,还被用作为雨滴的核,在有机体在太阳下的生长和云雨的产生之间造就了一个回路,而云雨阻挡着阳光,开合着生命那可以说是不仅是人类之家的窗板。在盖娅的早期发展阶段,控制论很有吸引力,因为它联系起了感应机器的类心智循环与真正的心智,或者说有机体的感悟力(awarenesses)。回溯起来,拉夫洛克、安德鲁·沃森(Andrew Watson)的雏菊世界的模型,在原则上显示了彩色雏菊如何冷却了一颗沐浴在恒星不断增加的能量下的行星(例如,通过白色雏菊随着太阳的光度增强,而生长并反射了更多光线),而且这个模型可以说是学了心智的样,从而愚弄了机械论的科学家——这些人否认行星的温度调节的可能性,只要没有类人类的智能或有机体之间的交流,或是没有自然选择带来的亿万年的进化。简单的控制论反馈,为一个温度范围内的生长建模,这即使是一些无生命的热力学系统也能做到,而且在原则上,足以在没有自然选择时调节行星的温度。但与计算机相联的控制论式描述,最终变成了无果的道路。拉夫洛克曾在《自然》杂志上一篇题为《生物圈的寿命》(Life Span of the Biosphere)的文中计算出,当盖娅耗尽二氧化碳以对抗不断增长的太阳光度时,将终结于生物学上现世的地狱之火,而在《新星世》中,他还认为可能需要人工智能来平息地球的人类热病(anthropic fever)。但是,生活在香港的哲学家许煜在安德斯·邓克(Anders Dunker)的采访中表示,“当我们把人与地球看成一个控制论系统时,我们已然失去了世界”,然后他接着谈论海德格尔和对存在的遗忘,而这在我看来似乎是对的。海德格尔引用最多的科学家是雅各布·冯·尤克斯考尔(Jakob Von Uexküll),作为科学家,他把自己萨满化成了作为其他有机体会有的感觉,包括广为人知的蜱虫(德勒兹和瓜塔里重拾了这一点)。海德格尔有个著名论点,说非人的动物是“贫乏于世”的。但也许不是这样,根本不是。我会辩称,每个有机体都可能有一个世界,一个完整的世界,一个自己的宇宙(古希腊语 idios kosmos),也有一个共同的宇宙(古希腊语 koinos kosmos),只要它与自己种类和其他种类的成员互动。(这些词汇是古希腊哲学家赫拉克利特的,第一个指的是我们的私人世界,如我们做梦时,第二个指我们共有的世界) 在一些热力学耗散式的空间里,生命体找到了它们的家,从而必然地使用能量、吸收酶的基质(substrate),并生产废弃物,而这些空间就包含了一种活着的感觉,即便没有运动、行动和存在的自由。其他存在物的世界可能和我们自己的一样丰富,在某些情况下甚至更丰富。在 19 世纪,塞缪尔·巴特勒认为,微生物(我们的祖先)远非无情的自动机,而是有自己的感觉和小目的,以及自己的技术(technics),或者用他的话说,就是“工具包”。他们的活动、技术,经历数亿年,才创造了身体。巴特勒(格雷戈里·贝特森 [Gregory Bateson] 把他描述为“对达尔文最有能力的批判者”)说:“我们不记得,什么时候第一次长出了眼睛。”生命体是丰富的,在地球上如此,在遍布宇宙的其他地方可能也如此。我们目前对科技的迷恋可能到了末期,但目前对科技的不适也可能是“发育期痛”,可以说是,比如钙离子一度毒化着太古代海洋原生生物,以及真核细胞处于那条一直延伸到包括我们在内的动物的先祖的线上。在某些情况下,钙离子被储存在细胞外,从而助推地启动了微小的海洋中外骨骼的进化,据理论显示,外骨骼有时会落到海底,隐没到(大陆板块下)了,从而润滑了大陆板块的打滑。
在人类社会中,微粒污染在白天阻挡光线,递增地冷却,夜间却增温来弥补回来(当颗粒重新散发出太阳能和被地球吸收的能量时),而不同的是,肆意损坏废弃物可不是盖娅那活的连结,也就是大爆炸以来宇宙大约三分之一的年龄中的一个特征,期间盖娅一直平稳地生产着熵。(事实上,就我们在衰老着而言,我们自己的身体似乎显示出某种无意识的生理学智慧,而那是在有机体的进化枝中进化而来的,并趋向于在这些身体的环境中过度生长,因而使它们通过捕食、饥饿和传染而遭受大规模的顺次死亡) 盖娅不只是控制论的,也是自创生(autopoietic)、自生产的,就像组成它的细胞成员那样。我们应该好好记住这个生物学上的存在,它远远超越了我们的计算机模型。(尽管,如前所述,其中一些可以有效地通过某个版本的图灵测试) 控制论思维(尽管联合国政府间气候变化专门委员会 [IPCC] 的模型没有将盖娅式活的反馈整合进他们的超级计算机的建模)作为对真实生物圈的充分描述是在失灵的。我们要有更多的尊重,对未知,对新陈代谢上多样的微生物,而地球生命正由此而来,我们和我们的大脑也是从一小段微生物进化而来,并且,我们是嵌在它们的生态系统里的。
我问过马古利斯,我都不知道在餐馆吃完午饭什么感觉,科学家怎么能宣称预测了气候,而她说:“没人知道的。”她还猜测,人类留在化石记录中的主要证据会是一个微薄铁层,“那来自汽车”。谦虚一点是好事,比如在生命是存在于整个宇宙的未知行星上,还是被限制在我们这个浅蓝色小点这个问题上,而且随着我们离开我们这个被赋予特权的地界,这个点很快会变成一个光点。在那些有毒钙离子的例子中,它们必须被海洋真核细胞穿过细胞膜来输出,而这就表明,我们人不是第一个搞砸事情的。生命的必需元素包括全宇宙共有的碳、氢、氮、氧、磷和硫。部分受盖娅行星级控制的元素包括钙,它最初是海洋真核生物细胞的毒素,但最终却作为外骨骼储存在多种形式的藻类之外,就像英吉利海峡的海洋球石藻(Emiliania huxleyii)生产的外骨骼,有时则繁茂生长得如此之大,以至于从卫星上看,有如海底白云般可见。它们错综复杂的骨骼看起来像百叶帘,可以用来调节光的收益水平。盖娅的理论家表明,微生物释放的二甲硫醚气体,可能被用作雨滴形成的核,这样就在浮游生物在烈日下大量繁茂的生长与随后云层的冷却之间建立了联系。盖娅的控制看起来不是从自上至下的进程中产生的,更不用说涉及无生命的计算机芯片的进程了。盖娅数十亿年的复杂性和生态循环,将钙质废弃物过渡为骨头、贝壳和头骨,将有毒氧气过渡为充满活力的大气,等等,这些不是通过猿类的监督者而来的,而是通过无数个体行动,通过数十亿年刺激感官的无秩序(anarchies)的统治,一个由无数有意无意的自创生行动所维持的不只是人的生态系统。让我们不要忘记我们在生物学上的存在。