揭開生命的奧秘——分子生物學對生命起源研究

1993年加州大學柏克利分校的詹腓力教授邀請了一批科學家、哲學家到加州中部的一個海濱小鎮相聚。這些學者來自著名的學術中心，包括劍橋、慕尼黑、芝加哥大學等學府，他們是來質疑一個統治了科學界長達150年的學說。保羅.尼爾遜博士說：「我們這次在巴哈羅的聚會對於多數人來說是代表了一個轉折點，關於進化論我們都有各自的疑問。這次聚在一起，是把各人的一些觀點和看法提出來大家共同分享。突然，我對生命有了新的洞悉，這是以前沒有過的。」迪恩.肯亞博士說：「我想，這是我生命歷程中，思想受到最大衝擊的一次。這裡有些想法跟我以前的觀點相比，在理性上似乎更能令人滿意。」斯蒂芬.梅爾博士說：「我意識到這是比任何人、任何一種學科更廣闊的領域，這標誌著有一批科學家已經作好準備要重新探索生命起源的奧秘。」加州大學伯克利分校法學教授　詹腓力說：「有時候，我會問：為什麼還談別的事呢？這才是最有趣的主題。我們從哪裡來？怎麼來到這裡？什麼促成我們的存在？和現實世界的關係又是什麼？」生物學哲學家尼爾遜說：「你看到生命世界裡有不可思議的多樣性和複雜性的時候，一定會想是誰帶來這些生命的呢？難道僅僅是偶然的自然選擇？不是由智慧力量造成的或者是有別的什麼在起作用？其中是否有什麼目的、計劃或者設計，是某種智慧力量設計的產物，這是最基本的問題。」來到巴哈羅的科學家們，對生命起源開始了新的探索。他們都對廣泛流行的進化論思想有重大的懷疑。在他們中，生物化學家邁克.貝希對自然選擇怎麼能組裝活細胞中複雜的結構提出了質疑。進化生物學家迪恩.肯亞已經不認為純粹的化學過程可以解釋地球上的生命起源。斯蒂芬.梅爾、保羅.尼爾遜和威廉.鄧波斯基正在尋求一種新的途徑來解釋生物體中遺傳信息的密碼來源。這些科學家、哲學家開始試圖提出一種新的理論來代替英國博物學家達爾文的進化論學說，作為現代生物學的中心理論。1831年，達爾文當時只有22歲，參與了大英帝國的一個長達５年的科學考查。他乘坐的船——獵犬號從英格蘭出發，繞過南美州的南端，向北行駛，來到太平洋上的一個火山島——加拉帕哥斯群島。達爾文在距離南美州西岸600英里的荒蕪人煙的小島上，看到了種類繁多的鳥類、爬行動物和哺乳類動物。這些珍貴品種非常特殊，他在別的地方從沒見過。達爾文花了一個多月的時間，觀察研究這裡的動植物，作了大量筆記，收集標本，就離開了小島，以後再也沒有回去過。25年後，達爾文提出了一個地球上的生物是如何起源的理論，1859年，達爾文發表了《物種起源》。這本書對科家界，甚至整個西方文化產生了重大的影響。達爾文認為所有的生命都是純粹由盲目的自然力量形成的，包括時間、幾率以及他稱為自然選擇的過程。生物學哲學家尼爾遜說：「在達爾文之前的250年，大多數著名的科學家和哲學家，如柏拉圖、牛頓、開普勒，都認為世界是某種設計或計劃的產物。隨著達爾文自然選擇論的出現，人們對萬物起源的看法發生了根本的轉變，科學、哲學的觀念也有大幅度的改變。」達爾文並不是第一個提出進化論的人，但他是第一個用似乎合理、自然的機制來說明生物經過漫長的時間，是可以產生演變的。為了理解自然選擇是如何進行的，我們可以考察一下達爾文在加拉帕哥斯群島看到的鳥雀種群。在加拉帕哥斯群島上有13種鳥雀，它們身體的大小和嘴的形狀各有輕微的差異。根據達爾文式的理論，鳥雀身體大小的不同和鳥嘴的形狀差別都是自然選擇直接影響的結果。一個常被引用的例子，就是那些以種子為食物的鳥雀。在風調雨順的季節，島上各處都生產大量小而軟的種子，這時候嘴小的鳥雀很容易找到食物，而在乾旱的年頭，剩下的只有上年留下的包在堅硬、粗糙殼裡的種子。這種情況下，只有長著粗壯嘴的鳥雀才能打開堅硬的殼，吃到裡面的種子。嘴比較粗壯的鳥雀存活下來了，因為它們能夠得到食物，其他的鳥雀就不能。這些精壯的嘴就是現在生物學家所謂的功能優勢。不幸的是嘴長得比較小的鳥雀由於吃不到食物，因為飢餓而滅絕了。如果幹旱持續下去，環境使整個群體的特徵產生了變化。所以一段時間後，那些粗壯嘴的鳥雀就會繼續繁衍下去，因為只有粗壯的嘴，才使鳥雀得到食物，才能生存。自然選擇是個很有說服力的觀點，具有優勢的生理特徵可以遺傳給後代。通過這個過程，種群將會發生變化。隨著時間的推移，雖然沒有任何形式的智慧引導，也會產生不同的物種。達爾文試圖用沒有設計的、非智慧的、完全自然的過程來解釋生命史中一切現象。他尋找解釋的時候，發現在家畜馴化過程中所觀察到的過程在野生動物中也同樣起作用。生物學家 《進化論的聖像》作者約拿單威爾斯說：「達爾文對馴化物種的繁殖力是非常熟習的，他自己研究過鴿子的繁殖，也知道多個世紀以來，育種的人能通過選擇某些個體交配來改變品種，達爾文只不過指出這個過程，在野生物種中也在進行。」生物學哲學家尼爾遜說：「對於達爾文來說，自然選擇不需要設計者，就能解釋生命史中的現象，不需要動用智慧、起因，就能說明生命的複雜現象。結果是，自然選擇的學說代替了設計者的學說。」現在達爾文主義已經被整個科學界和學術界廣泛地接受，但是有越來越多的科學家，包括在巴哈羅聚會的科學家們對達爾文理論的關鍵部分提出了挑戰。生物學哲學家尼爾遜說：「我們在巴哈羅相聚的時候，儘管不是在所有的事情上都能達成共識，但是我們對自然選擇這個理論，和它在解釋生物起源上的作用相當不滿。自然選擇這個過程確有其事，並且能夠解釋一些有限的變異和小規模的變化。事實上，我們有許多這方面的例子，但是它並不像達爾文所希望的那樣，能夠解釋生命真正的複雜性。一方面談的是鳥嘴，另一方面是鳥的本身，鳥嘴結構的微小變化，並不能解釋這種生物的來源，這是兩個不同層面的現象，是不同的問題。從生物學來講，最重要的是要解釋自然選擇在哪裡能起作用，哪裡不能夠起作用，而且為什麼會存在差別。證據是十分有力的，我們都有一種感覺，如果讓證據自己說話，它將為我們指出一個完全不同的方向。那就是說，它將使我們對生命的本質和起源得出與自然選擇完全不同的結論。」自然選擇只有通過微小連續的變異來發揮作用。她不會發生巨大或突然的飛躍，但必須通過微小而可靠的，雖是緩慢的步驟進行。——查理．達爾文賓州　立哈爾大學生物化學教授　邁克.貝希說：「很有趣的是，我們注意到對生命了解的越多，對生物學了解的越多，那麼對達爾文主義的疑問也就越多。如果生命是出於設計的，那就清晰了。」從1988年以來，邁克．貝希博士對複雜的生物系統進行了研究。這些生物系統似乎無法用自然選擇來解釋。賓州　立哈爾大學生物化學教授　邁克.貝希說：「在很長的時間裡，我相信達爾文的進化論能夠解釋我們在生物科學中所看到的一些現象，不是因為我看到它真正能解釋生物學，是因為別人說它能夠解釋。在學校里我學的就是達爾文主義生物學，在大學和研究生院的時候，我所在的環境都假定達爾文的進化論能夠解釋生物學，而我沒有理由去懷疑它。直到十多年前，我讀到由澳大利亞遺傳學家邁克爾．但頓的《進化論　危機中的理論》這本書，他提出了一大堆反對達爾文理論的科學論據，這是我以前從來沒有聽說過的，這些論據很令人信服。那時候，我開始有點生氣了，因為我覺得以前被人誤導，入了歧途。這本書里有許多很好的論據，我雖然獲得了生物化學博士的學位，而後來又成為了生物化學教授，可是我從來沒聽說過這些。從那個時候開始，我就對達爾文的進化論變得極感興趣了，因為我認為達爾文的理論不能全面的使人信服地解釋生命起源的問題。」邁克.貝希的懷疑，很大程度上來源於現代生物學所揭示的生命最基本的單位——細胞。賓州　立哈爾大學生物化學教授　邁克.貝希說：「十九世紀，當達爾文還在世的時候，科學家就認為生命的基礎——細胞只不過是一團簡單的原生質，就象一小塊膠凍那樣是不難解釋的東西。」生物學哲學家尼爾遜說：「到二十世紀五十年代，這種看法仍然沒有多大的變化，但是到了二十世紀後半葉，有關細胞的知識突飛猛進了。」現在，強有力的技術，揭示了複雜的微觀世界，這個世界是如此之小，以至極小量的培養液就可以養活多達四十億的單細胞細菌。每個細菌都充滿了電路、組裝指令和微型機器，細胞裡面的複雜程度是達爾文無法想像的。賓州　立哈爾大學生物化學教授　邁克.貝希說：「從生命最基礎的單元，也就是分子和細胞的水平來看，我們發現了一些機器，真的，就是分子機器。有些很小的分子像卡車一樣可以把物資從細胞的一端運送到另一端。有些機器捕捉太陽能並把它轉化成可以利用的能量。」加州大學伯克利分校分子生物學家　傑德．馬克斯科說：「在人體內有許多分子機器，人體有多少功能，就有多少分子機器。所以你想，你的聽覺、視覺、嗅覺、味覺、知覺、血液流動、呼吸作用以及免疫反應，這一切都需要一系列的機器。」賓州　立哈爾大學生物化學教授　邁克.貝希說：「當我們看到這些機器的時候，不禁要問它們從哪裡來的？標準答案應該是：達爾文的進化論。但是我看這欠缺說服力。」有一個生物機器，特別引起了邁克爾.貝希的懷疑。賓州　立哈爾大學生物化學教授　邁克.貝希說：「記得我第一次翻開一本生化教科書的時候，我看到一個細菌鞭毛的圖畫，它有各種精美的部件，有一個推進器和鉤狀區、傳動軸、驅動機。我看了一會兒說，這是個船舷外的發動機，它一定是設計出來的，這不可能是隨意的盲目組裝而成的。」貝希的反應並不令人驚訝，那些驅動細菌在液體中游泳的分子驅動機，每一台都是由多個機械部件組合成複雜的系統。當細胞的一部份被放大到５萬倍，這些部件就顯露出來了。生物學家利用電子顯微鏡來分辨細菌鞭毛驅動機的組成部件和它的三維結構。在這個過程中，他們揭示了一個驚人的微觀工程。生物學家　University of Idaho 司各特.明尼克說：「哈佛大學的郝伍德．伯格稱它為宇宙中效率最高的機器，這些機器中有些部件能以每分鐘十萬轉的速度運轉，並且可以連接到另一個信號感測器上面，以便能從環境中接收到反饋的信息。」加州大學伯克利分校分子生物學家　傑德．馬克斯科說：「雖然它們旋轉的速度如此之快，卻可以立刻停下來，只需要四分之一圈就可以停下來馬上改變方向。以每分鐘十萬轉的速度做反方向轉動。」賓州　立哈爾大學生物化學教授　邁克.貝希說：「這些機器就象摩托艇後面的驅動機，它們有許多驅動機工作必須的部件。生物學家　University of Idaho 司各特.明尼克說：「細菌鞭毛有向前和向後的兩種排擋，是靠水冷卻的質子推動的。它有一個定子、一個轉子、一個Ｕ型介面、一個傳動軸、一個推進器，它們起到這些機器部件應有的作用。我們不是為了方便叫它們這個名稱，它們確實是有這些部件的功能。」自從發現這以來，科學家一直試圖解釋，轉動的驅動機是怎麼通過自然選擇產生的，可是他們無法作出詳細的達爾文式的解釋。想知道為什麼達爾文的理論無法作出解釋呢？我們要明白分子機器的特徵就是不可簡化的複雜性。生物學家　University of Idaho 司各特.明尼克說：「不可簡化的複雜性這個詞是由邁克．貝希在描述分子機器的時候提出來的。它的意思是說，在任何已知的機體或細胞系統中都有許多組成的部件，其中有些部件是它的功能所必須的，就是說如果你去掉一個部件，系統就會失去功能。」不可簡化的複雜性的想法，可以用一個眾所周知的非生物機器——捕鼠器來加以說明。這種捕鼠器是由５個基本部件組成的：一個掛誘餌的鉤子、一個強有力的彈簧、一個被稱為鎚子的細而彎的桿、一個用以固定鎚子的固定棒、一個固定整個系統的平台，如果其中任何一個部件缺失或有缺陷，這個機械裝置將不能工作。這個不可簡化的複雜系統里所有部件必須同時存在才能發揮正常的功能——捕捉老鼠。不可簡化的複雜性也適用於生物機器，包括細菌鞭毛推進器。賓州　立哈爾大學生物化學教授　邁克.貝希說：「這個系統是由40種不同的蛋白分子組成的，這些成份是必須的，如果缺少任何部件，鞭毛推進器就不能工作，如果缺少鐮刀型的鉤或者缺少傳動軸等等，整個系統就不能在細胞裡面組成了。」生物學家　University of Idaho 司各特.明尼克說：「從進化論的角度來說，你必須解釋怎麼才能逐步建造這樣的系統。這個系統只有在所有部件都組裝好之後才能有功能。」分子機器這個不可簡化的複雜性嚴峻挑戰了自然選擇的學說。根據達爾文的學說，即使很複雜的生物結構，比如眼睛、耳朵和心臟都可以隨著時間以較小的步驟累積而逐漸地形成。然而，正如達爾文所闡述的隨機遺傳變異，只有有利於進化中的有機體生存的時候，自然選擇才可以成功。正如我試圖想證明的，如果這些修飾是微小而緩慢的，就沒有必要來假定所有這些修飾是同時進行的。自然選擇能細察那些極其細小的變異，拒絕不好的變異，保留並積累所有好的變異。——查理斯．達爾文有些科學家認為當細菌鞭毛功能不存在的時候，達爾文說的微小變異不能創造細菌鞭毛。加州大學伯克利分校分子生物學家　傑德．馬克斯科說：「怎麼可能在那些沒有鞭毛的細菌種群中進化出象鞭毛這樣一種全新的東西呢？而根據達爾文的理論，每一種變化中的細菌種群都必須提供某種優勢才能被選擇的。」讓我們想像一下這樣的情景，在地球早期的歷史時代里，一個進化中的細菌以某種方式發育出一條尾巴，也許還能固定在細胞壁上，然而由於缺少一個完整的發動機組，這個創新並不能給細胞帶來任何優勢，相反，拖著這個尾巴，既不能動也沒有用，因此不會被自然選擇所保留。自然選擇只會選擇那些有利於生存的變化。生物學哲學家尼爾遜說：「自然選擇的邏輯是很嚴格的，除非鞭毛系統組裝完成而且能夠發揮作用，否則自然選擇無法保留鞭毛系統，因此它不能夠傳給下一代。」生物學家　約拿單威爾斯說：「關於自然選擇重要的一點是它只能夠選取功能上的優勢，大多數情況下，自然選擇只會是去除那些沒有用的東西或是對機體有害的東西。所以說，如果一個細菌有一個不能用來做鞭毛的尾巴，自然選擇很可能會剔除它。鞭毛能夠入選的唯一辦法是要它發揮作用，這意味著發動機組的全部部件必須最初就要到位。所以自然選擇不會給你鞭毛，只有當鞭毛已經存在並能運作，自然選擇才起作用。」生物學家　University of Idaho 司各特.明尼克說：我們已經有了不少關於細菌鞭毛的知識了，雖然還有許多有待學習的地方，但是知道的已經不少了，但是達爾文式的理論在怎樣創造複雜的分子機器上仍然沒有作出解釋。」一百五十年前，科學家還不了解不可簡化的複雜的分子機器，但達爾文已經預料到這樣的系統會給他的理論帶來困難。如果可以證實，確有某種複雜的器官是不可能經由無數漸進且微小的變異而形成，那我的理論就會徹底崩潰了。——查理斯．達爾文科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「生物學有兩大課題：第一、有像翅膀、眼睛這樣新結構的生物體是怎樣從已存在的生物體中產生的。第二、地球上最初的生命是如何起源的。現在我們當然知道，達爾文把他一生中大部分的時間都花在第一個問題上。」達爾文把地球上生命的歷史比成一棵枝繁葉茂的大樹，樹的根基部份代表最早的活細胞，而樹枝就是從早期原生質中長年累月發展出的更複雜的生命形式。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「達爾文試圖解釋生命樹的樹枝是怎樣起源的，他試圖表明自然選擇如何改造已有的生物，創造出了今天布滿世界，種類繁多的動植物，但是到了代表最初生命起源的根基，達爾文卻語焉不詳了。事實上，他甚至沒能在《物種起源》中論及生命怎樣從無生命物質中產生的問題。」唯一能使我們窺測達爾文在這個問題上觀點的是他在寫給同事約瑟夫.胡克的一封信中提到：「關於最早活的生物的產生，假設，哦，好大一個假設，我們可以想像，在某個溫暖的小池塘里，有各種的氨氣、磷酸鹽、光、熱和電流，然後經過化學反應生成了一個蛋白分子，並且預備發生更加複雜的化學變化，雖然這樣的物質在今天會立刻被吞吃掉，但是在生物形成前的情況可能並非如此。」到了達爾文的晚年，他對地球早期原生水中的簡單化學物質產生出原始細胞的想法並沒有加以發展。後來到了二十世紀二三十年代，一位名叫亞歷山大.歐佩林的俄羅斯科學家提出了一整套解釋這是如何發生的理論，這個理論稱為：化學進化論。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「歐佩林認為，他可以用達爾文的原理來解釋地球上最早生命的起源。他設想簡單的化學物質聚合，再聚合成更大的分子，而這些大分子再通過幾率和自然選擇自組成地球上最早的原始活細胞。」在後來的三十年里，許多科學家努力發展和完善這些想法，他們思考著達爾文和歐佩林提出的問題：簡單的化學物質如何能發展出生命來？有一人以為他知道了。舊金山州立大學生物學榮譽退休教授　《生化預定論》作者迪恩.肯亞說：「生命起源的問題一直深深地吸引著我，這是由於這個問題的規模和重要性。我們來自哪裡？我們為什麼會在這裡？從自然科學的角度可以提出許多諸如此類的問題。」科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「從二十世紀六十年代後期到七八十年代早期，迪恩.肯亞是世界化學進化理論的先驅之一，他跟其他人一樣，試圖說明地球生命是如何從自然過程中產生的。」1969年，肯亞與合作者寫了一本在生命起源方面很有影響的書。舊金山州立大學生物學榮譽退休教授　《生化預定論》作者迪恩.肯亞說：「格利．斯坦門和我以為，如果我們能夠搜集從六十年代中期到後期為止所積累的所有實驗資料綜合貫聯成一套新的理論，我們很可能解釋生命起源的主要構件，對此，我們是滿懷熱情的。」雖然肯亞很樂觀，但是他顯然面臨著要解釋生命是如何開始的問題，這必須解釋蛋白分子的起源。因為直到現在，這種大而複雜的分子仍然是地球上一切細胞的基本建材。生物學家　University of Idaho 司各特.明尼克說：「在細胞中，蛋白分子有著廣泛的功能，從細胞所有結構需要的框架、細胞骨架到酶等等。」加州大學伯克利分校分子生物學家　傑德．馬克斯科說：「蛋白分子差不多承擔細胞內所有功能的責任，所有日常工作，例如：清潔細胞、產生能量，都由蛋白分子來完成。」肯亞知道蛋白分子對最初生命的重要性不亞於對今天的活細胞，他也意識到它們構造的複雜性。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「到了二十世紀六十年代，科學家了解到，即使是最簡單的細胞也是由數千種不同類型的蛋白分子構成的，而這些分子的功能則取決於它們複雜的三維結構。一些蛋白分子的不規則形狀使它們能催化或引發化學反應，因為它們和細胞中的其他分子就象手套和手一樣吻合。而其他蛋白質分子就形成相互連鎖的構件。」鞭毛髮動機的每個部件就像這個圓環，要麼是由單一的蛋白分子構成，或者是由一系列的蛋白分子組合成某種特殊的形狀。這些蛋白分子本身又是由稱為氨基酸的更小化學單元串連成長鏈。舊金山州立大學生物學榮譽退休教授　《生化預定論》作者迪恩.肯亞說：「這些細胞單元裡面的結構是極度錯綜複雜的，就在組成蛋白分子的氨基酸中。」在自然條件下，二十種不同的氨基酸被用來組成蛋白分子，生物學家把它們比作英文中的二十六個字母。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「字母可以用來排列成大量可能的組合，而且就是這些字母的組合序列決定了你是否得到有意義的片語或句子。如果字母排列正確，你得到有意義的文字；如果不正確，你就得到亂碼。這個原則同樣適用於氨基酸和不同的蛋白分子。」現在知道至少存在三萬種不同的蛋白質分子，每一個都由這20種氨基酸排列成不同的組合，它們就像字母一樣地排列，常常形成有幾百個單元長的鏈子。如果氨基酸排列正確，長鏈就能褶疊起來成為有功能的蛋白質。加州大學伯克利分校分子生物學家　傑德．馬克斯科說：「蛋白分子是由氨基酸互相結合在一起而形成的，它們之所以能夠形成某個特別的結構，是由它們的排列次序而決定的。」氨基酸排列的次序極其關鍵，因為如果它的序列不正確，就會形成一個沒用的鏈，在細胞中將會被銷毀。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「蛋白分子就像文字或者電腦程序，是高度精確的，整體功能是取決於每個部件的精確排列。」但到底由什麼來產生氨基酸的精確序列，以至能形成蛋白分子的特別形狀或功能呢？從五十年代到六十年代，蛋白分子結構的發現，迫使生物學家去面對這個奧秘。迪恩．肯亞認為，他能解決這個問題。在他的《生化預定論》一書中，他和他的合作者格利．斯坦門提出了一個很有吸引力的理論。肯亞寫道：「生命可能是由組成它的化學成份，特別是蛋白分子的氨基酸之間互相吸引的性質預定而成的。」舊金山州立大學生物學榮譽退休教授　《生化預定論》作者迪恩.肯亞說：「當《生化預定論》發表的時候，我和我的合作者完全相信，我們已經有了對生命起源的科學解釋。」科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「肯亞提出，氨基酸的化學性質使得它們互相吸引形成長鏈，以至於形成第一個蛋白分子，也就是細胞中最重要的組成部分，這就意味著生命的出現實際上是不可避免的，單憑化學性質就預定了。」許多科學家熱烈贊同肯亞的想法，並且在隨後的二十年中，《生化預定論》一書成了化學進化方面的暢銷書。然而這本書發表了僅僅五年，肯亞就悄悄地懷疑起自己理論的可能性《生化預定論》作者迪恩.肯亞說：「就在那段時間，我對進化論陣營的某些觀點的懷疑漸漸明確了，起因是遇到我的一個學生，提出了一個非常有力的相反的論據，而我也無法反駁這項質疑。」原來肯亞被質疑在沒有遺傳指令的幫助下，蛋白分子如何能被組合起來。在今天的活細胞中，氨基酸鏈不是像肯亞想像的早期地球上那樣，直接由它們之間的吸引力形成。相反，細胞中另一個大分子存貯了蛋白中氨基酸排列序列的指令，它叫DNA。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「起初，肯亞相信蛋白分子不需要DNA的，組合指令就可以直接由氨基酸組合而成。這也是為什麼那麼多的科學家對他的理論感到如此地興奮。但是當他和其他人對氨基酸和蛋白分子的性質了解的越多，他就越懷疑蛋白質可以不需要DNA而自我組合。」肯亞發現DNA分子的性質是他無法用自然的過程來解釋的。在緊緊鎖固的DNA雙螺旋結構中隱藏著豐富的信息，是由一些精確排列的化學物質組成的，科學家用Ａ、Ｃ、Ｔ和Ｇ四個字母來代表它們。在書寫文字中，信息的交流必須通過字母精確的排列，同樣地，氨基酸構成蛋白分子的指令是由雙螺旋DNA中這些精確排列的Ａ、Ｃ、Ｔ、Ｇ決定的。這套化學密碼被稱為生命的語言，它經過高度壓縮後，被組裝成當今宇宙中最精緻的信息系統。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「肯亞和其他研究生命起源的科學家都知道他有兩個任務：一方面，他需要解釋基因組合指令的來源；另一方面，他需要解釋蛋白分子是如何在原始的海洋中不需要DNA，而從氨基酸直接合成的。最後他發現，他兩者都做不到。」《生化預定論》作者迪恩.肯亞說：「在原始海洋中，很難想像在一個極其微小的容積中，怎樣能聚集幾百種不同的成份，這些成份都是構成生命自我複製所必須的。對於沒有已經存在的遺傳物質的幫助，氨基酸能夠自我排列成生物學上有意義的序列，我深表懷疑。在七十年代末，我的懷疑已經超出了理性可以接受的限度。」當肯亞反思他的理論時，生物化學的新發現進一步削弱了他對氨基酸可以自我組合成蛋白分子這一理論的信念。《生化預定論》作者迪恩.肯亞說：「當我的研究工作越來越深入的時候，包括在NASA—AMES研究中心的那段時間，我越來越清楚地知道化學進化論的諸多困難。進一步的實驗證明，氨基酸沒有能力自我組合成任何生物學上有意義的序列。」面對他自己理論的重重困難和不斷增加的關於DNA重要性的科學資料，肯亞被迫接受基因信息是絕對必須的。《生化預定論》作者迪恩.肯亞說：「當我綜合分析了批評者所提出的其他的可能性以及整個研究領域中的工作者都忽略了基因信息的起源，而出現大量問題的時候，我不得不反思我在生命起源問題上的立場到底是不是正確。」對於迪恩.肯亞來說，他對生命起源的研究焦點，轉到了一個新的問題上，那就是DNA中的生物信息又是怎麼來的？《生化預定論》作者迪恩.肯亞說：「如果一個人能夠了解遺傳信息，就是生命機制的密碼信息的起源，那你在理性上得到的滿足一定會遠遠超過那些化學進化的理論。」其實，肯亞也知道自己的選擇不多，因為七十年代，絕大多數的研究者已經拋棄了第一個細胞的基本成份是完全隨機產生的思想。要想知道為什麼？請想像一下，把字母隨便丟在桌上，就可憑機遇隨便拼出莎士比亞《哈姆雷特》一劇中的台詞，這難度有多大。再想想，那些構成一個最簡單的單細胞生物需要的基因序列，如果列印出來，至少需要用幾百張紙。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「當然，從事生命起源工作的生物學家並不相信生命的起源完全是隨機的，相反他們的解釋是產生第一個生命的時候，自然選擇在隨機化學變化中起了作用。但這個假設有問題。」按定義來說，自然選擇不能在第一個細胞產生前起任何作用，因為自然選擇只能作用在能夠自我複製的、能遺傳給下一代的細胞中。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「沒有DNA就沒有自我複製，但沒有了自我複製也就沒有了自然選擇，所以在沒有假設DNA存在以前，你就不能用自然選擇來解釋DNA的起源。」幾率、自然選擇，再加上肯亞自己的自我組合理論都不能解釋基因的起源，現在肯亞看到了剩下來的唯一解釋：《生化預定論》作者迪恩.肯亞說：「即使一個最簡單的細胞要用化學進化來產生也是完全不可能的，所以，生命是智慧設計的觀念對我很有吸引力，並且它和很多分子生物學上的發現都能夠相吻合。在肯亞撇棄了化學進化論多年以後，科學開始揭示了整個生命信息過程的細節，它明顯地具有智慧設計的特徵。藉助電腦模擬，我們可以進入到一個細胞中，來看看這個神奇系統工作的情況。進入細胞核之後，我們可以看到緊密纏繞在一起的DNA鏈，這是生命體中合成每個蛋白分子的指令中心。在一個被稱為「轉錄」的過程中，一個分子機器首先解開一部分DNA的雙螺旋，使合成某個蛋白分子所需的DNA遺傳信息暴露出來，另一個機器這時過來拷貝這段DNA遺傳信息，形成另一個分子叫作「信使RNA」。當「轉錄」完成後，這個攜帶遺傳信息的細長的RNA分子穿出了出入細胞核的門衛—細胞核孔—到了外面。信使RNA被帶到細胞質中一個擁有兩部分的叫核糖體的工廠里，將信使RNA安裝妥當以後，翻譯過程就開始了。在核糖體內部，一個分子組裝流水線建成一個特別的氨基酸序列，這些氨基酸是從細胞的其他部分搬運過來的，並常常會連成幾百個單位的鏈條。氨基酸排列方式決定了合成的蛋白分子的種類。當鏈條組裝完後，它離開核糖體到一個桶狀的機器中，捲成精確的型狀，這型狀是蛋白分子功能的關鍵。當氨基酸鏈條捲成蛋白分子後，它將再次被釋放出來。被另一個機器攜帶到需要它的特定地方。《生化預定論》作者迪恩.肯亞說：「這真是不可思議的，在這樣微小的結構當中有這樣精密協調的機器裝置在運作，這明顯是具有智慧的設計和製造的特徵。我們已經掌握了這個複雜的分子世界的某些基因表達細節。正是這些分子遺傳學的新發現，提供了強有力的證據，這證明地球上的生命是由設計而來的。」「生物學家必須常提醒自己，他們所看到的不是設計的，而是進化來的。」——弗朗西斯．克里克（諾貝爾獎獲得者，從事DNA研究）生物學哲學家尼爾遜說：「當我看到這些分子機器以及細胞分裂這個難以置信的複雜過程，我想問的是：在這些事物後面是否有一種智慧？這些結構是否有計劃、有目的？科學應當是尋求世界的真相。現在對什麼是真相這個問題，我們不該有偏見，我們不能說因為我不喜歡那種解釋，因此就把這種解釋棄置一旁。當我們面對自然的奧秘，我們應當做的就是提出所有可能對它的解釋。我認為，進化論的問題就在於證據說話之前，就人為的先排除了一種可能的原因，這個原因就是智慧創造的。」科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「事實上，從十九世紀後期達爾文時代起，至少部分原因是由於達爾文物種起源這本書，科學家開始接受這個有關科學的定義。這個定義排除了用設計作科學解釋的可能性，還有個名稱叫「自然主義方法論」。意思是說：你想合乎科學，就必須限制自己只用純自然的原因作解釋，不能用智慧原因作解釋。有趣的是，其實我們經常推斷事物是有智慧的，我們的日常推理就包涵了辨認事物中有智慧出現。」例如，考察一下埃及古建築物廢墟上象形文字的信息，沒有人會把這些符號的形狀和布局歸因於自然力量，如沙暴或侵蝕等，我們反而認定它是古代文士，就是智慧人類的傑作。同樣的推理也引導我們得出以下結論：復活節島海濱的神秘石像並不是自然力，比如風和水的作用下經過漫長歲月形成的。我們也不會認為，如果沒有智慧的指引，植物會自己長成我們熟悉的形狀。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「當然，我們經常在作這種推斷，而且我們知道這種推斷是正確的。問題是，我們用什麼理由作推斷？是什麼特徵使我們辨認有智慧的參與呢？」最近在一本名為《設計推論》的書中，數學家威廉．鄧波斯基在理解設計推論方面，做出了一個重大的突破。鄧波斯基找出了使我們可以辨認智慧活動的特徵。數學家，Baylor University 威廉．鄧波斯基說：「我是從觀察我們如何推論設計開始認識這個問題的。當我們得到設計結論的時候，我們在邏輯上是如何一步一步過來的呢？因此，我做的就是建立可靠實證的嚴格科學標準來決定某種事物是否確實是設計出來的。我按照邏輯的依據出發，發現你需要小概率、需要特定性，正確的模式就是客觀的模式。」依據鄧波斯基的理論，每當觀察到一個統計學上小概率的事物或事件，同時又符合某種可識別的模式，人們就可以探測到智慧活動。這樣的模式，可以在南達科他州的黑山上找到。生物學哲學家尼爾遜說：「如果你穿越美國西部旅行，就可以看到不同形狀的山巒，但是沒有特殊意義，僅僅是岩石錯落成不同的圖案，你不可能看到山上有林肯、傑弗遜、羅斯福和喬治．華盛頓的頭像，只能在南達科他州看到這些頭像。圖案是小概率，其實任何一個山崖都是小概率事件，但是其他的山崖沒有可識別的圖案。」科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「當我仰起臉來看這些頭像，馬上感覺到這些頭像跟你在鈔票上、藝術館的畫像上或圖書插圖中看到的四位總統頭像是吻合的。因此，我認識到，當我觀察黑山的時候，不僅僅擁有了小概率的岩石圖案，而且符合某種獨立特定的模式，因此能可靠地說明智慧的存在。」生物學哲學家尼爾遜說：「所以，我們有了小概率事件加上特定性，就能肯定是設計的。」在某處海濱，另一個圖案映在地上，用來演示我們是如何感知有智慧的設計存在。沒有人會推斷這些圖案是潮汐運動引起的。相反，圖案的特點使我們認定這些文字是智慧的產物。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「這個不大可能的排列也符合某種獨立的特定模式，就是字母的形狀。我們從英語字母表中可以認出它們。同時，我們也發現這些字也出現在英語辭彙中。因此，這個小概率的排列加上符合獨立的特定模式，使我們覺察到是設計的。」這些例子表明了鄧波斯基的檢測設計標準：小概率事件和特定性。實質上等同於信息。這樣的信息不但在圖畫、數位序列和書寫文字中出現，同時也以編碼形式存在於活細胞中。生物學哲學家尼爾遜說：「DNA的結構使它成為承載信息的理想載體。Ａ、Ｔ、Ｃ、Ｇ四種在DNA雙螺旋中的鹼基，具有存儲巨量信息的能力。」事實上，在已知的宇宙中，沒有一樣東西能比DNA存貯的信息更多，傳遞信息更有效的。人體中完整的一套DNA含有30億個鹼基，對DNA分子編碼區的分析表明，DNA分子鹼基的特殊排列方式可以傳遞詳細的指令或信息，就象有意義文句中的字母，或者電腦程序中的二進位數字。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：比爾．蓋茨曾經說過：DNA就像電腦程序，只是遠比我們所能設計的程序複雜。如果你仔細想想這個說法，你會發現這是個很有啟發性的評論。因為我們知道比爾．蓋茨不會使用風、腐蝕或隨機的數位發生器來創造軟體，相反，他會僱傭聰明的軟體工程師。所以經驗告訴我們，我們可以知道哪些富有信息的系統是出自智慧的設計。但是，我們如何去解釋生命和每個活的有機體內每個活細胞的信息呢？這是個根本的奧秘！這些信息是從何而來的呢？」過去的十五年里，哲學和科學家斯蒂芬.梅爾一直在為回答這些問題而努力。梅爾提出了一個理論：就是智慧的設計。這能為形成第一個活細胞所必須的信息是從何而來的作最好的解釋。生物學哲學家尼爾遜說：「所以，我們有了小概率事件加上特定性，就能肯定是設計的。」在某處海濱，另一個圖案映在地上，用來演示我們是如何感知有智慧的設計存在。沒有人會推斷這些圖案是潮汐運動引起的。相反，圖案的特點使我們認定這些文字是智慧的產物。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「這個不大可能的排列也符合某種獨立的特定模式，就是字母的形狀。我們從英語字母表中可以認出它們。同時，我們也發現這些字也出現在英語辭彙中。因此，這個小概率的排列加上符合獨立的特定模式，使我們覺察到是設計的。」這些例子表明了鄧波斯基的檢測設計標準：小概率事件和特定性。實質上等同於信息。這樣的信息不但在圖畫、數位序列和書寫文字中出現，同時也以編碼形式存在於活細胞中。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「最基本的知識告訴我們，智慧工作者可以創造富有信息的系統，所以這個論點不是基於我們的無知，而是基於我們所知道的這個世界的因果關係。現在我們知道，沒有任何自然的解釋和原因能夠產生信息，自然選擇、自我組合過程，純粹的隨機性都不行，但是我們知道有一種原因可以產生信息，那就是智慧的設計。因此，當我們在細胞中，特別是在DNA分子中發現一個富有信息系統的時候，即使我們不能觀察到那個系統最初形成的過程，我們也會推斷出智慧在這個系統的形成中起了作用。」梅爾對遺傳信息起源的研究工作，現在成為逐步發展的設計論科學研究的一部分，這項研究可以追溯到1993年，在加州中部海岸舉辦的那次科學家和哲學家的會議，他們的目標是要重新評價一個統治了生物學一百多年的觀點，在這個過程中，他們提出了一個新的理論，叫作「智慧設計論」。生物學哲學家　尼爾遜說：「對我來說，設計論的最大好處就是它給我們的科學工具箱中提供了新的工具和解釋智慧的始因是真實可見的，因為他們留下了很多證據，健康的科學應該尋求真理，讓證據自己來說明問題。加州大學伯克利分校法學教授　詹腓力說：「智慧設計的論點，也是建立在依靠事實之上的，這正符合我對科學的定義。它依靠事實，當你觀察事實——就象邁克爾.貝希所做的——你看到了什麼？你發現了不可思議的相互聯繫的複雜性。」賓州　立哈爾大學生物化學教授　邁克.貝希說：「我們認為細菌鞭毛需要智慧設計，這個結論從方法論上講，跟我們得出舷外發動機是智慧設計的結論是完全一樣的，當我們看見一個舷外發動機，看見它內部零件的相互作用等現象的時候，我們知道是有人設計並且製造了它，而生物機器也是一樣。所以我們說智慧設計的觀點是完全科學的。」生物學家　約拿單威爾斯說：「當我客觀地沒有把設計的可能性排除在外來看這些證據，設計這個概念就會突然出現，因為它是最有可能的解釋。這是我相信它的原因。生物學家　University of Idaho 司各特.明尼克說：「我想設計論又回到桌子上了，我們不能用自然定律來解釋這些系統，如果我們尋求真理，那他們事實上是被設計的。如果我們必須作為設計工程師才能理解它們，我會說：為什麼不行呢？你知道，應該跟著證據走，至於背後的意義——不錯，它們有很深刻的形而上學的意義——由它去吧。」生物學哲學家尼爾遜說：「宇宙是一個理性的、可以理解的，它是被一個至高的願意被人了解的智慧所創造的——這是個很有力的觀點。這個思想也啟迪了一種科學探索的精神，因為當你走出去看這個世界的時候，這個世界是有意義的、可理解的。如果一切都是混亂地拼湊在一起，那麼，我們就沒有理由去期待世界的合理性；如果它真是思想意志的作品，你就能夠走出去，科學也會成為一項巨大的、奇妙的猜謎工程，從中你能期待在事物的根基上找到它的合理性、美感和可理解性。」一百五十年前，達爾文用他的自然選擇理論改變了科學，今天，這個理論面臨著巨大的挑戰。智慧設計論引起了有關地球生命起源方面激烈的爭論，對於越來越多的科學家來說，它代表了一種範式或是一種觀點，是能夠再次重新定義科學思想體系的基礎。科學哲學家　Discovery Institute　斯蒂芬.梅爾說：「在十九世紀，科學家相信只有兩種實體：物質和能量，但是當我們進入21世紀的時候，科學界普遍認同還有第三種實體的存在，那就是信息。因此當我們面臨生物信息的時代，一種猜疑正在興起，也就是我們在DNA分子中所看到的，實際上是一種思想意志、一種智慧的產物，它也只能用智慧設計論來作解釋。」
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