生命的时间轴

　　生命很快，也很慢。这本书跨越24个数量级，用10个章节依次探究不同时间尺度（从一毫秒到十亿年）的生命过程，为我们全景式展现了在宇宙的时间尺度内设定的生物学视野。在时间轴的微观这一端，人类对时间的感知能力有限，有很多非常快的生命现象无法被我们察觉，比如真菌抛射孢子、水母蜇刺时射出刺丝囊只需几微秒。蜂鸟每秒振翅50次，这种频率处于我们的视觉感知极限处。自然选择做了权衡，让人类成为现在的样子，专注于最常见的危险事物所在的时间尺度。所以，动物心跳的数量级是秒，而昼夜节律和近年节律这两个内置生物钟分别以天和年为单位。在时间轴的另一端，能轻松存活几千年的狐尾松具有抵抗衰老的力量，从河马远亲到鲸的演化花了数百万年，生命的起源、地质变化是更为缓慢的过程。不过，就像一条衔尾蛇一样，生命的时间轴两端其实连在一起。生命之快是生命之慢的基础，生命之慢则为生命之快提供了必要的解释，二者不可分割。眩目的生命之快无处不在，细胞内分子的运动通常需要几毫秒或几十毫秒，更快的细胞内化学反应和无意识神经冲动在几微秒之内完成（细胞内能量传递过程则属于量子过程的范畴），因此生命体的每一秒都要受到这些“快”的约束。研究生命之快，可以让我们明白生命的运行机制；反过来，探索生命之慢，可以让我们领悟生命演化那缓慢却坚定的力量。这本书以充满诗意、富有洞见的语言，展现生命的丰富、力量和美感，吸引每一个对自然和生命感兴趣的人。

　　俄亥俄州迈阿密大学生物学教授，真菌学家。他还是该校久负盛名的通识教育专业“西部项目”的负责人。除了科学背景，他有颇高的文学修养，已经出版的其他科普著作包括《自私的人类》等。

推荐序 生命的一瞬与亿年 V
前言 XI
这是一张生命的完整时间表，短至不足一秒，长至数十亿年。生命之快与生命之慢，位于时间轴的两端，却相辅相成，不可分割。
第1 章 弹道（短于1秒，10-6~10-1秒） 001
什么是自然界最快的运动？钟形水母的刺丝囊“导弹”，还是真菌弹射孢子，又或者是跳蚤等昆虫杂技演员伸展肌肉中的节肢弹性蛋白，一跃而起？
第2 章 心跳（秒，100秒） 017
潜意识的存在告诉我们，自由意志并不存在。那该如何确定时间的流逝不是幻觉？以秒为单位的心脏节律和诗歌中的抑扬格，都让我们感受到现在的真实。
第3 章 蝙蝠（分钟和小时，102~103秒） 033
不管是欣然接受还是咬牙忍受当下，我们的行为通常以分钟和小时计。成为一只蝙蝠是什么样的体验？小棕蝠的回声定位是一种人类不具备的技能，另一种技能是活在当下，从来不惧明天末日来临。
第4 章 花（日、周、月，105~106 秒） 049
植物的行为遵循昼夜节律，睡莲花朵开开合合，豆类和酢浆草在黄昏时垂下叶片。细菌、真菌和动物也通过时钟蛋白的相互作用，记录生命中的每一天。几周或几个月是一个重复演练昼夜节律的过程。
第5 章 蝉群（年，107 秒） 065
人类的童年和北美的周期蝉一样长。这种蝉每隔17 年才现身一次，数十亿只同时破土而出。这种近年节律是针对捕食者制定的巧妙生存策略，动物的冬眠同样离不开近年节律。
第6 章 熊（10 年，108 秒） 079
脱水后的水熊可以经受住高温高压和辐射的苛刻考验，几近坚不可摧；毛茸茸的棕熊和黑熊每年休眠几个月。它们位于生物体型范围的两端，以相近的方式适应环境，延长寿命。人类也可以这样做吗？
第7 章 弓头鲸（100 年，109 秒） 093
最长寿的人也没能活过130 年，而弓头鲸的寿命要长得多。胸棘鲷等深海鱼类、格陵兰睡鲨、北极蛤和大蜥蜴都是长寿选手，当然还有陆龟。正如龟兔赛跑中那样，缓慢稳定者会赢得比赛，不过，任何有大脑的动物都无法存活超过300 亿秒。
第8 章 狐尾松（1 000 年，1010 秒） 107
要论长寿，谁能和动辄几千岁的狐尾松相比呢？还有巨型红杉、落羽杉、非洲猴面包树等长寿植物，它们的寿命要比最长寿的动物长10 倍。如果再将无性系纳入考虑范围，巨型颤杨集群会把时间尺度推进到万年以上。
第9 章 龙王鲸（100 万年，1013 秒） 121
早在3 800 万年前的始新世，龙王鲸在温暖的热带水域中游弋，这个河马的远亲演化成现代鲸类的过程在大约800 万年中完成，人类从外表非常相似的猿类演化到现在这个样子也花了这么长时间。在创造生命的过程中，自然选择缓慢却坚定。
第10 章 生命的开始（10 亿年，1016 秒） 135
生命有40 亿年历史，真核细胞出现在20 亿~30 亿年前，在10亿年前所有的生物还都是微生物。细胞一直是不可缩减的生命单位，被改造成细菌和缓慢爬行的变形虫，增殖成狐尾松和鲸的身体。那么，第一个细胞如何诞生，生命为何开始？
致谢 151
参考文献 153
图片权利说明 183