今天为你解读的书是《生命大趋势》。
只听书名，我们可能不太容易猜出来它在讲什么。不过，原版书的英文名恰好就点了题：Complexity，翻译成中文就是“复杂性”。中文书名和英文书名一联系，你应该就能想到，这本书讲的“生命大趋势”，是指生命演化在复杂性方面的一种趋势。
是什么样的趋势？地球在大约46亿年前诞生，而最早的生命起源于大约40亿年前，我们可以想象到，当时地球表面的荒凉景象，也能看到今天窗外生机勃勃的自然世界，所以，仅凭直觉，我们可以得出一个判断：随着时间的推移，生命演化的趋势变得越来越复杂。
没错，所谓的生命大趋势，就是指，生命在朝着复杂的方向不断演化。不过，科学可不能只靠直觉推断，一个科学的观点要能经得住各种质疑和挑战。比如，地球曾经出现过多次生命大灭绝，在此期间，物种数量都会急剧减少，这不就跟所谓的生命大趋势背道而驰吗？还有，在今天，生命的复杂程度很高，那古时代时生命的复杂程度就一定更低吗？以及更重要的，一个趋势如果真的存在，背后一定有推动力，那么生命复杂性演化背后的动力又是什么呢？
弄清楚了这些问题，我们就能真正搞懂到底什么是生命大趋势，并从中获得有益的启迪。而今天这本书，通过系统回顾和科学论证，向我们揭示了生命大趋势的真正意义，帮助我们理解生物世界的运行规律。
本书作者是美国生物学家威廉·伯格，是美国芝加哥自然博物馆植物馆的馆长，也是著名的自然类科普书作家。几十年来，伯格一直致力于生物多样性重组与保护等方面的研究，擅长通俗地讲述深刻的原理。通过这本书，他也把每一个现代人都需要思考的问题，推到我们面前：生命大趋势所代表的复杂化，在人类社会中也有了新的发展。未来，人类社会还能继续朝着复杂性发展吗？这种发展是可持续的吗？
好，接下来我就把全书分为三个部分，和你一起聊聊生命的大趋势。
第一，如何理解生命大趋势的真正含义？
第二，生命大趋势背后的推动力是什么？
第三，生命大趋势能给人类带来怎样的未来启示？
第一部分
我们先来说说，如何理解生命大趋势的真正含义？
生命大趋势是指，生命有着向复杂性演化的趋势。在讨论它的真正含义之前，我们先要弄明白，到底什么是“复杂性”。
按照作者的定义，复杂性取决于事物的精细程度和组成一个系统的部件数量。这句话有两个关键词，“精细程度”“部件数量”。精细程度是指，物体本身结构的复杂性。比如，一块机械手表明显要比一个铁锤更精细。在生物学领域，精细程度指的是生物身体结构的复杂程度，打个比方，多细胞生物显然比单细胞生物更精细。
那什么叫部件数量呢？这个更好理解，就是一个系统里有多少个组成部分，在生物学领域，就是指物种的多样性。所以，生命向复杂性演化的趋势，其实有两方面含义，一个是生物体自身结构越来越精细，另一个是生态系统中物种数量越来越多。举个例子，一个湖里有鱼类生存，就比只有水母生存的湖更复杂，因为鱼的身体结构更精细；有10种鱼类生存的湖，就比只有3种的湖更复杂，因为物种数量更多。
明白了生命大趋势的字面意思，接下来，就该深入到它的真正含义了。生命大趋势不是靠作者一张嘴说出来的，而是科学家们通过观察和分析自然界的生物演化规律总结出来的。我们先一起回顾下，生命大趋势的表现历程。
据推测，地球上最早的原始生命出现在大约40亿年前。化石证据显示，最古老的生命都是原核生物，结构简单、体型微小。所谓的原核生物，是指体内没有成形的细胞核的生物。最早的原核生物，靠深海中的化学反应来获取生命所需的能量，主要有两大类，细菌和古生菌。它们都没有演化出更复杂的形态，但获得了两次进化上的大突破。
第一次大突破发生在大约27亿年前。此前，海底的细菌，生活在深海的热液喷口附近，靠这里的化学反应产生的能量生存。后来出现了光合作用，它能把阳光中的物理能，转化成食物中的化学能，于是，有阳光的地方就有了生命，生物的生存空间大大扩展。细菌进化出了光合作用的能力，从太阳光中获得能量，摆脱了过去苛刻的环境局限。第二次大突破发生在大约20亿年前，原核细胞第一次演化出了真核细胞。体内没有成形细胞核的是原核细胞，有成形细胞核的就是真核细胞。这次突破，真正打开了生命向复杂化演化的大门。
为什么这么说？因为原核细胞与真核细胞之间的区别，可不仅仅在于前者没有细胞核，二者的区别很大。拿体积来说，真核细胞的平均体积是原核细胞的倍，而且它的内部还有一系列复杂的细胞器，“器官”的器，比如，线粒体、叶绿体等。这些细胞器，让细胞的生命活动更加复杂，也给真核细胞带来了组成多细胞生物的潜力。正是在此基础上，地球生命才步入了多细胞演化阶段。
随后在大约5.3亿年前，地球上发生了著名的寒武纪大爆发。这次生命大爆发是有史以来生命复杂性剧增最突然的一次，在不到万年的时间里，海洋世界中生物的体型迅速增大，演化出了形态各异的大型生物。现今世界几乎全部的动物，都在这一时期突然出现。
寒武纪之后，动物的种类继续迅速增加，鱼类登上了历史舞台，逐渐演化出了一个庞大的家族，而其中的一个分支四足类动物，后来又演化出了两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物。动物演化的同时，植物也开始从海洋走向陆地，逐渐出现了高等植物，树木开始长出树叶，1.4亿年前开花植物出现。
你看，随着时间的推移，生命朝着复杂性演化的趋势非常明显，其中既包括生物自身结构变得更复杂，也包括物种多样性变得更丰富。当然，在这漫长的历史中，穿插着多次生物大灭绝事件，比如，在奥陶纪末期、二叠纪末期，以及白垩纪末期的大灭绝。每次大灭绝都给生命的复杂性带来过巨大打击，比如，二叠纪末期的灭绝事件，让当时80%的海洋生物彻底消失。
可能有人会问，大灭绝事件能大幅降低生命系统的复杂性，这是不是意味着，生命大趋势并不总是正确的？答案并非如此，生命进化的历史极其漫长，因此，我们需要用宏观的视角来看待这个进程。虽然历史上灭绝事件从未间断，但每次大灭绝之后，地球生命都会在相对较短的时间里，恢复甚至超过原有的复杂水平。从总体来看，生命还是在朝着复杂性不断增加的方向发展。
我们拿高等植物的种类数量为例。3亿年前，全世界只有大约种高等植物，6万年前的白垩纪末期，有大约2.5万种，而今天高等植物的种数已经超过了27万种。在此期间，生物大灭绝事件发生了不止一次，但终究没能阻挡生命大趋势的脚步。
回顾生命的演化史，我们可以发现，地球40亿年的生命史，就是一个生命复杂性不断增加的历史，其间虽然有波动，但整体的趋势却始终不曾改变，这就是生命大趋势的真正含义。
第二部分
明白了生命大趋势的含义，接下来的第二部分，我们来看看生命大趋势背后的推动力是什么？
在生命大趋势的背景下，生命的复杂程度不断提高，生物不断演化，全新的物种层出不穷。在讨论大趋势的推动力之前，我们先谈谈大趋势的表面现象，看看新物种是怎么诞生的。
生物要想繁衍后代，需要通过细胞分裂实现自我增殖，DNA也要先进行自我复制。DNA的复制过程虽然精确度很高，但还是很难避免发生错误，多多少少会发生基因突变，不同的突变会让生物拥有不同的生存优势。如果这时候，恰好有了外界因素的助力，比如地理环境的隔绝，那么，不同的突变、不同的生存优势，就会让生物走上完全不同的进化道路，一个物种就会演化出两个或多个新物种。比如马和驴起初有着共同的祖先，但后来的一支迁徙到了开阔平坦的中亚草原地区，逐渐形成了善于奔跑的马，另一支则在非洲东北部的荆棘丛中，演化成了步伐稳健的驴，地理上的隔绝让二者各自独立演化，最终形成了两个全新物种。
新物种会出现，可旧物种也会灭亡，二者之间的此消彼长并不一定导致生命的复杂性增加，也有可能降低生命的复杂性。那到底是什么因素，在推动生命复杂性一直单向前进呢？
通过分析今天地球生命分布的地理格局，我们能够找到背后隐藏的答案。
很明显，生命在地球上的分布并不均匀，不同地区的生物多样性差距往往非常大。从北往南看，地球最北边的陆地，是北冰洋周边的北极冻原。冻原上的植被由耐寒的物种组成，主要是苔藓和地衣，这里没有树木生长，生存的动物种类也很有限。据统计，北极冻原虽然面积巨大，但总共只有不到种高等植物生存。而作者告诉我们，植物是生态系统的基石，植物的数量和种类从根本上决定了这个地区生命的复杂程度。因此，不难得出结论，北极冻原地区的生命复杂程度相当低。
从北极冻原往南，就是北方针叶林系统。北方针叶林是地球上最大的生态系统之一，占据了全球森林面积的29%。这里的高等植物种类虽然也不算多，但和北极冻原相比，已经有了明显提升，而且针叶林的主体物种是高大的树木，自身结构也比冻原上的苔藓、地衣要复杂得多。所以，针叶林地区的生命复杂程度明显比北极冻原高。
继续往南，就进入到北温带。中国和美国的大部分国土都位于这一地区。根据统计，北美洲北温带地区的高等植物数量，大约有种，而中国的高等植物数量超过了种。很明显，从针叶林到北温带，生命复杂程度又有了巨大提升。
我们跟着作者的视角，从北温带继续往南，来到赤道附近，这里是地球生物多样性最丰富的地区。位于这一地区的墨西哥，虽然国土面积比美国小，高等植物种类数量却多达种。哥伦比亚和秘鲁的国土面积更小，但他们的鸟类数量都超过了种，要知道，美国和加拿大两个大国加起来，鸟类数量也只有多种。巴西的绝大部分国土都被亚马孙雨林覆盖，这里的生物多样性更是再创新高，领土内有超过种高等植物。纬度相似的南亚和东南亚地区，生物多样性也很非常丰富，我们就不再展开说了。
通过刚才的列举，我们能总结出什么规律？答案很明显。生物多样性会随着地球纬度的降低而逐渐增加，虽然也有例外，比如沙漠地区的多样性水平很低，但总体趋势是站得住脚的。作者告诉我们，纬度的不同，归根到底是太阳辐射量的不同，越靠近赤道，太阳高度角越大，一年下来，太阳对地表的辐射量就越大。对生物来说，这个变量至关重要，因为植物只有进行了更高水平的光合作用，才会产生更多的有机物，供给整个生态系统运转。
翻开地图我们能发现，地球上凡是温度比较高，水分也相对充足的地方，生命的复杂性水平都很高。这意味着，只要植物能充分利用太阳能，生态系统的复杂性就势必会朝着复杂的方向演化。太阳能的本质是什么？没错，是能量。现在问题的答案已经浮出水面了，生命大趋势的推动力就是能量。
任何生命活动都需要能量，不管是举起石头还是消化食物，能量都是所有生命活动赖以维持的基础，它的重要性不言而喻。那在历史的长河中，能量是如何一步步推动生命变得更复杂的呢？我把作者的论述，总结成了四个标志性事件。
在生命诞生之初，可利用的能量非常有限。最早的生命都是化能自养菌，化学的化，能量的能，指的是不依赖任何有机营养物，就可以生长、繁殖的菌类。它们不能进行光合作用，只能通过低效的化学反应从外界获得能量；同时，它们也只能通过无氧呼吸的方式，来分解有机物。跟有氧呼吸相比，无氧呼吸的能量转化率要低得多。所以，最早的生命结构简单，体积微小，在自然界中的分布范围也很狭窄。
能量推动生命向复杂性演化的第一个标志性事件，是光合作用的出现。光合作用让太阳能成为生命取之不竭的能量源泉，极大提升了整个生命系统的能量水平。光合作用产生的大量氧气，让生物开始适应有氧环境，逐渐开始通过有氧呼吸进行代谢。有氧呼吸释放的能量，要比无氧呼吸多出约10倍。能量水平的巨大提升，又为生命复杂性的下一步演化打下了基础。
第二个标志性事件，是真核细胞的出现，前面咱们提过它，就是细胞中出现了成形的细胞核。科学家们推测，大约20亿年前，一个进行有氧呼吸的细菌，偶然与一个古菌形成了内共生关系。这个词我们不常听到，简单来说，就是这个细菌进入到了古菌体内，然而二者之间开始互相配合、互利共生。细菌逐渐演化成专门为细胞提供能量的细胞器线粒体。细胞里有很多线粒体，它们就像一个个发电机，让细胞的能量水平远超以往，因此，能够进化出更复杂的结构，比如，成形的细胞核、各式各样的细胞器。自此，真核细胞走上历史舞台。而在真核细胞的基础上演化出的多细胞生物，又一次大幅提升了生命的复杂程度，寒武纪大爆发就是在此基础上出现的。
第三个标志性事件是植物登上陆地。海洋中有不少生物都能进行光合作用，但绝大多数都是微生物，它们的体积微小、生命周期短，光合作用比较微弱，所以，海洋生物通过光合作用产生的总能量是有限的。而陆地植物就不一样了，它们的体积普遍更大，大面积的叶片层层叠叠，能充分利用每一缕阳光。因此，植物登上陆地，让生态系统的总能量水平再次大幅提升。据估计，海洋生物量的总干重，也就是去除水分后的总重量，大约是50亿-亿吨，而陆地生物量则达到了惊人的亿吨，远远高于海洋。相应的，陆地生态系统的复杂程度也远超海洋。
最后一个标志性事件是人类大脑的演化。地球上有无数生命都经历过进化和发展，但只有灵长类动物中的人类，在复杂性的发育上达到巅峰。有些动物的大脑体积虽然比人类大，但科学家们发现，真正决定大脑复杂程度和生物智慧的，不是大脑体积，而是大脑和生物体重的比值，又称脑/体质量比。在自然界中，鸟类和哺乳动物的平均脑/体质量比，远远大于其他所有动物，灵长类动物的脑/体质量比，比其他哺乳动物略高，而人类的脑/体质量比在灵长类动物中占据绝对领先地位。
最高的脑/体质量比，给人类带来了最高的智慧水平，也带来了最高水平的能量消耗。大脑耗能巨大，大部分哺乳动物会在大脑上花费大约5%的能量，灵长类动物是9%，而人类是20%。大脑只占人体重的2%，却要消耗20%的能量，足可见大脑这台机器的复杂程度。因此，我们说人脑是生命复杂性进化的巅峰，并不是在夸大其词。
第三部分
回顾历史我们可以发现，生命大趋势背后的推动力是能量。过去一直如此，那未来又将如何？最后一部分，我们把目光转向未来，来聊聊生命大趋势能给人类带来怎样的未来启示。
人类是生命大趋势的受益者，也是推动者。人们并没有因为拥有复杂的大脑就感到满足，而是继续借助能量的推动力，把生命和文明的复杂程度推向更高的水平。
人类最早的尝试是农业。自从掌握了农业技术，人类逐渐摆脱了奔波流离的命运，不再依靠捕猎和采集获取食物，而是靠耕作与收获。农业出现后，农耕社会的人口数量开始迅速增长，说到底，这是因为人类通过农业掌握了更高层次的能量水平。随后不久，人类迈进了文明时代。后面的故事我们都很熟悉了，人类的科技水平一直在快速发展：年前人类学会了炼铁，年前开启了工业革命，年前开始乘坐飞机飞行，50年前登上月球，21世纪以来，互联网又重塑了整个世界。
科技水平不断进步的背后，是人类对能量来源的不断迭代，从最早的木柴，到煤炭、石油、电力，再到核裂变和光伏太阳能，每一次能源的迭代，都让人类掌握的能量总水平大幅跃升。同时，人类社会文化和组织结构也越来越复杂，从男耕女织的小农社会，发展到大工业生产的社会化劳作，再到今天全球化的劳动分工，每个人在社会中的分工越来越精细化，人与人之间的关系网越来越密集，生命大趋势所代表的复杂化，在人类社会中有了新的发展。
但问题是，这种发展可持续吗？
要想回答这个问题，我们还是得回到能量上来。能量依然是一切的关键，尤其是，现代生活方式对能量的消耗极其巨大。有人计算过，我们在搜索引擎上搜索一次所耗费的电量，能让一盏60瓦的灯泡亮3分钟。一架飞机飞过大西洋要耗费几十吨燃油。如今，全球每天都会消耗万桶石油，每年都会烧掉50亿吨煤。不管是石油还是煤炭，它们都是远古时期动植物遗骸经过千万年演化形成的，不可再生，用完就没了。
地球上任何形式的能源储备都是有限的，而人类对能量的需求却近乎无限。地球上的能源供给，迟早有无法满足需求的那一天。那未来我们该如何是好呢？
回答这个问题以前，我想先和你分享作者提出的一个现象：为什么岛屿上的动物要比大陆上的动物弱？
举个例子，南美洲原来就是个巨大的“岛屿”，在大海中独自漂浮了0多万年，形成了自己独特的哺乳动物群系。后来，由于巴拿马地峡突然闭合，南美洲和北美洲连接在一起，两边的动物开始迁徙和互相竞争，结果是，南美洲在竞争中损失了50%的特有动物属，而原本就与亚欧大陆相连的北美洲，只损失了大约28%。可见，“岛屿”南美洲上的动物，在面对竞争时，确实比“大陆”北美洲的动物们要弱。这是为什么呢？
作者的答案是：长久以来，生活在更大陆地上的动物，面临的竞争压力也比岛屿动物更大。彼此相连的非洲大陆和欧亚大陆，为生物提供了一片巨大的竞技场，提升了这片土地上动物们的生存能力。但我觉得，我们还可以从更深的层次来看待这个问题，那就是，不同的地理范围下，生物能够利用的能量上限是不同的。
越小的小岛上，越难以供养大型动物，就像一个小山头不可能养得起一群老虎，因为这个区域提供的能量，不足以支撑起一个更复杂的生态系统。人类也是如此，有限的地理空间，无法支撑社会的复杂化发展。比如，复活节岛上文明的衰落就是一个鲜活的例子。
复活节岛是太平洋上一座与世隔绝的岛屿，面积差不多是北京西城区的三倍多。多年前，复活节岛上开始有人生存。起初，岛上有一些资源储备，居民们生活得挺不错，还建造了很多著名的复活节岛石像。但随着人口增多，有限的资源被透支，岛上出现了明显的衰退，人口大幅减少，原有的技术丢失，居民们互相残杀，甚至以对方为食，一个文明社会堕落成了野蛮社会。
复活节岛并不是孤例。大洋上的很多孤岛文明都有过类似的经历。而生活在亚欧大陆上的人们，因为面积广阔、资源充沛，演化出了一个又一个伟大文明。
这与动物的岛屿效应如出一辙。大陆上的社会发展程度更高，表面上看，是因为竞争带来的进化优势，实际上是因为，大陆给当地居民提供了更高的能量上限，能够支撑起更复杂的社会结构。我们再从更宏观的角度来思考，地球何尝不是宇宙中的一座孤岛，地球给予我们的资源何尝不是有限的？
或许，生命大趋势给我们最重要的未来启示在于，生命的复杂程度不会无条件地提升。人类是不断突破自己，沿着生命大趋势继续推进文明的演化，还是被困在地球这个孤岛上，让生命和文明的发展止步不前？关键取决于，未来的我们能不能掌握更高水平的能量，取决于我们能否走出地球。从这个角度来看，人类离开地球家园探索宇宙，可能不是一个选择题，而是一个必答题。
结语
好，《生命大趋势》这本书的精华内容就讲到这里。我们简单回顾一下。
书名里的“生命大趋势”，是指生命有着不断向复杂化演化的趋势。地球生命从诞生到今天，从原核到真核，从海洋到陆地，生命的复杂程度一直在不断提升。这背后的推动力，是生命所掌握的能量水平越来越高，而生命复杂化的巅峰，是拥有复杂大脑的人类。能量让我们有了今天的发展水平，未来能否持续发展，则取决于未来我们能否掌握更高水平的能量。
我们如今生活在最好的时代，经过数千年的文明进步，我们享受到了前所未有的物质条件，有学者分析中世纪以来的各种数据，发现人类整体的健康状况改善了，生活质量明显提高了，我们有理由乐观面对未来。但同时，我们似乎也生活在一个麻烦不断的时代，能源透支、环境污染、国际冲突，种种不确定性笼罩着我们，不免让人感到悲观。未来难以预测，乐观与悲观的观点共存，但或许正是未来的不确定性，才让它变得更加值得期待。
