第一章 制造一个人要花多少钱
“多像个天神!”
——威廉·莎士比亚，《哈姆雷特》
很久以前，还在美国念初中的时候，我记得生物老师教过，构成人体的所有化学物质，花上差不多5美元，就可以在五金店买到。我不记得实际的数目了，可能是2.97美元，也可能是13.5美元，反正即使是放在20世纪60年代，那也是笔小钱。我还记得当时自己大吃一惊：居然只要花这几个钱，就能造出一个像我这样满脸疙瘩的懒家伙？
这件事让人深感丢脸，以至于这么多年我一直难以忘怀。问题是：这是真的吗？我们真的只值这么点钱吗？
许多权威人士(你或许可以把这里的“权威人士”解读为“星期五都没人可约会的科学系本科生”)尝试过许多次(主要是为了好玩)，计算构建一个人要花上多少材料费。近年来最值得尊敬、最全面的一个尝试，或许来自皇家化学学会。它在2013年的剑桥科学节上，计算了构建演员本尼迪克特·康伯巴奇(Benedict Cumberbatch)必需的所有元素要花多少钱。(那一年，康伯巴奇是科学节的客座导演，用起来正趁手，而且他也算是个有着典型体格的人类。)
总的来说，根据皇家化学学会的计算[1]，构建一个人需要59种元素。其中6种——碳、氧、氢、氮、钙和磷——占了我们身体的99.1％，其余的大部分元素都有点出人意料。没有体内的钼，或者钒、锰、锡和铜，谁会想到我们不完整呢？必须说的是，我们人类对部分元素的需求量其实非常少，只能以百万分之几，甚至十亿分之几来度量。例如，身体中每出现999,999,999又1/2个其他所有原子，其中就只有20个钴原子[2]和30个铬原子。
人体里最多的成分是氧，占可用空间的61％。所以说，几乎2/3的我们是由这种无味气体组成的，这似乎有点违反我们的常识。我们之所以不像气球那么轻盈有弹性，原因是氧大多跟氢相结合(氢占了你的另外10％)，构成了水——而水，重得吓人，如果你曾试过搬动一个儿童戏水盆，或是穿着完全湿透的衣服走过路，你就一定会知道水有多沉。自然界中最轻的两种东西——氧和氢——组合成了一种很重的东西，这个事实不免让人觉得有些讽刺，但这就是你作为人的本质。氧和氢也是你体内较为廉价的两种元素。假设你的体形跟本尼迪克特·康伯巴奇相当，你体内的氧价值8.90英镑，氢价值16英镑多一点。你里面的氮(占2.6％)单价更高，但按体内的含量，仅值27便士。但之外的一切就相当昂贵了。
根据英国皇家化学学会的数据，你需要大约30磅的碳，这将花费44,300英镑(对各种元素，他们只用纯度最高的那种。英国皇家化学学会可是不会用便宜货来造人的)。钙、磷和钾，虽然需要的量极少，但它们会让你的价值再增加47,000英镑。其余的大多数元素，每单位体积的价值更加昂贵，好在你只需要很微小的分量。钍的价格差不多是每克2000英镑，但因为它只构成了你的0.0000001％，所以，按你的身体所需，你用21便士就能买到。你需要的所有锡，价值4便士，而锆和铌只花你2便士。0.000000007％的你是钐，但它显然都不值得你花钱，在皇家化学学会的账本上，它的登记费用是0.00英镑!
在我们体内发现的59种元素里，有24种传统上被称为“基本元素”，因为我们没了它们真的不行。其余的则好坏参半：有些显然是有益的；有些兴许有益，但我们说不准是哪些方面有益；其他的既不有害也不有益，只是搭了个便车；只有极少的几种是彻底的坏家伙。例如，镉是体内最常见的第23种元素，占你体重的0.1％，但毒性严重。我们拥有它不是因为身体渴望它，而是因为它通过土壤进入了植物，而我们吃植物时也顺便摄入了它。如果你住在北美，你可能每天会摄入大约80微克的镉，它对你可没有半点好处。
人体在元素水平上的绝大部分运作方式，都是我们至今仍在研究的课题。把你体内几乎所有的细胞抽出来，它们还包含100多万个硒原子，但不久之前，还没有人知道硒原子的用途。我们现在知道，硒能制成两种重要的酶[3]，高血压、关节炎、贫血、某些癌症都与缺少硒有关，甚至还可能使精子数量减少。因此，为体内加入一些硒(坚果、全麦面包和鱼类中的硒很丰富)是个好主意，但要是摄入过多，你的肝脏会受到无可挽回的毒害[4]。跟生活中的大部分事情一样，找平衡是一桩微妙的活计。
总的来说，按皇家化学学会的说法，构建一个全新人类的全部成本(以亲切的本尼迪克特·康伯巴奇为样板)是个非常精确的数字：96,546.79英镑。当然，劳动力和增值税会进一步提高成本。用不到20万英镑换一个能带回家的本尼迪克特·康伯巴奇，应该是个很合理的价格——考虑到方方面面的情况，这不能算一笔大钱，但显然比我初中老师说的区区几美元要贵多了。据说，2012年，美国电视网PBS在老牌科学节目《新星》(Nova)里[5]播出了名为《寻找元素》(Hunting the Elements)的一集，做了一项和英国皇家化学学院完全相同的研究，计算出人身体内基本组成要素的总价值是168美元。这说明了一个随着本书的推进会变得越发明显的观点：有关人类身体的各种细节，往往都十分不确定。
当然，这其实并不重要。无论你花多少钱，也不管你怎么精心地装配材料，你都没法用这些材料造出一个人来。你可以把现在在世或者已经去世的所有最聪明的人都召集在一起，赋予他们人类知识的总和，他们也没法制造出哪怕一个活体细胞，更别说复制出本尼迪克特·康伯巴奇了。
毫无疑问，最叫我们震惊的事情是：我们只是一堆惰性成分，就跟你在一堆泥土里找到的东西一样。我之前在另一本书中说过，这里不妨再说一遍：构成你的元素唯一特殊的地方，就在于它们构成了你。这是生命的奇迹。
在这颤悠悠的温暖肉体里，我们延续着自己的存在，而且将之视为理所当然。我们中有多少人知道脾脏在哪儿，它是干什么的？哪怕只知道个大概也行。肌腱和韧带之间的区别是什么？我们的淋巴结是做什么的？你认为自己一天里会眨多少次眼睛？500次？1000次？显然，你一点儿概念也没有。听好了，你每天眨眼14,000次[6]——相当于你在清醒的一天里闭着眼长达14分钟。然而，你从来没想过这件事，因为每一天的每一秒，你的身体都承受着次数几乎无法量化的任务：1015次、1030次、1048次、1063次(a quadrillion，a nonillion， a quindecillion，a vigintillion，这些都是真实存在的尺度)。在你根本来不及注意的一瞬间，发生了数量大得超乎你想象的事情。
在一秒之间，或者说，就在你开始读这句话之后，你的身体已经制造了100万个红细胞。它们在你周身飞驰，在血管里穿梭，维持你的生命。每一个红细胞都会在你身体里游荡差不多150,000次，不停地向你的细胞输送氧气，接着磨损毁坏，把自己交给其他的细胞，为了你的更大利益，它们静悄悄地被杀死。
要制造出一个你，总共需要7000亿亿亿(7,000,000,000,000,000,000,000,000,000或7×1027)个原子。没有人能说出为什么这7000亿亿亿个原子这么迫切地渴望成为你。说到底，它们是无意识的粒子，它们自己没有任何想法或概念。然而，不管怎么说，在你存在的时间长度里，它们将建造、维护数不清的必要系统和结构，让你哼哼作响，让你成为你，赋予你形状和相貌，让你享受到一种稀罕而又极为愉悦的状态，而这种状态就叫作“生命”。
这是一份你根本意识不到的庞大的任务。倘若把你拆解开来，你无比巨大。把你的肺摊开，能覆盖一座网球场，肺里的呼吸道能从伦敦延伸到莫斯科。把你所有血管的长度加起来[7]，可绕地球两圈半。意义最深远的部分是你的DNA。你的每一个细胞中包含着1米多长的DNA，如果你把体内所有的DNA搓成[8]一根细细的线，它能延伸100亿英里，比从地球到冥王星的距离还远。想一想这件事吧，光靠你自己就足够离开太阳系了。从字面意义来看，你就是宇宙。
但你的原子仅仅是积木块，它们本身并不是活的。生命是从什么地方开始的，这不大容易说明白。生命的基本单位是细胞——人人都同意这一点。细胞里充满了各种忙忙碌碌的东西：核糖体和蛋白质、DNA、RNA、线粒体，还有其他大量微观层面上的神秘东西——但它们本身无一是活的。细胞本身仅仅是一个隔间，一个容纳上述种种的小房间[1]，它本身没有生命，就跟其他所有的房间一样。然而，天知道怎么回事，所有这些东西聚拢到一起，你就拥有了生命。这是科学无法解释的部分。我有点儿希望它永远保持这种神秘状态。
最值得注意的地方是，细胞中的任何东西都不行使掌控之责。细胞的每一个组成部分都响应着来自其他部分的信号，这些信号就像许多辆碰碰车一样碰撞反弹，但不知道怎么的，当细胞与你个体宇宙不同部位的其他细胞进行沟通时，在细胞之间，也在人的整个身体之间，这些随机的运动产生了平稳、协调的动作。
细胞的核心是细胞核。它包含了细胞的DNA——我们已经提到过，一米长的DNA，蜷缩进了一个可以合理地称之为“无穷小”的空间。这么多DNA能缩在细胞核里的原因是，它非常细。200亿股DNA并排起来[9]，才顶得上人类最细的头发那么粗。你身体里的每个细胞(严格来说，每个带有细胞核的细胞)都有两份DNA拷贝。这就是为什么光靠一个你，就足够扩展到冥王星甚至更远的太空去。
DNA只为了一个目的而存在——创造更多的DNA。简单地说，你的DNA就是一本制造你的指导手册。就算没学过生物学，你也肯定从无数个电视节目里听说过，DNA分子由两条梯级相连、呈著名双螺旋形状的长链构成。一段DNA可分为名叫染色体的片段及名为基因的较短单位。你所有基因的总和就是基因组。
DNA非常稳定，可以延续数万年。如今，靠着DNA的稳定特点，科学家们得以演算出遥远过去的人类学。你现在拥有的东西，大概没有哪一件——不管是信件、珠宝，还是珍贵的传家宝——到了1000年之后还存在，但只要有人肯费心寻找，你的DNA几乎肯定存在，而且可以恢复。DNA以非凡的保真度传递信息。它每复制10亿个字母只产生一个错误。即便按照这样的精确度运行，每次细胞分裂大概也会出现三个错误或突变。身体可以忽略大多数的突变，但偶尔，突变也会带来持久的影响。这就是演变(evolution)。
基因组的所有组成部分都有一个执着的目的：让你的血脉延续下去。你携带的基因来自非常遥远的古代，而且很可能是永恒存在的——这真是个想起来令人震撼的念头。你将死去，消失不见，但只要你和你的后代继续繁衍后代，你的基因就会继续存在。而且，自生命开始以来的30亿年，你的个人血脉从未中断，这一点想起来也肯定叫人震惊。你现在能在这里，多亏了你的每一代祖先都成功地在死前或者脱离生殖过程之前，将自己的遗传物质传递给了新一代。这真是一股成功的链条。
基因的具体工作，是为构建蛋白质提供指导说明。人体内大多数有用的东西都是蛋白质。有些蛋白质能加速化学变化，它们叫作酶；另一些蛋白质传递化学信息，叫作激素；还有一些蛋白质攻击病原体，叫作抗体。在所有蛋白质里，最大的叫作肌联蛋白，它有助于控制肌肉弹性。它的化学名称长达189,819个字母[10]，成为英语中最长的单词，只可惜，字典无法识别化学名称。没人知道我们体内有多少种蛋白质[11]，但估计范围从几十万到上百万种，甚或更多。
遗传学上的悖论是，我们极为不同，但在遗传上实际又是相同的。所有人类共享99.9％的DNA[12]，但没有哪两个人一模一样。我的DNA和你的DNA有着300万~400万个不同之处[13]，只占总数的极小比例，但它们足以让我们产生巨大的差异。你体内还有着一百来个只属于你的个人基因突变[14]——也就是说，这些基因跟你双亲赋予你的基因无一相符，而是专属于你自己。
这一切的运作细节到底怎样，对我们来说迄今仍然是个谜。只有2％的人类基因组负责编码蛋白质，这就说，只有2％的基因组从事着有明确意义的操作。其余的基因做什么，我们不知道。看起来，大量基因就像是皮肤上的雀斑，它们在那儿，但并没什么用处。还有一些基因让人百思不得其解。有一种叫作“Alu元件”的特殊短序列[15]，在整个基因组中重复超过100万次，有时还出现在重要的蛋白质编码基因当中。不管让谁说，它都是一个完全没有意义的存在，但它还是占了我们所有遗传素材的10%。这些神秘部分一度被称为垃圾DNA，但如今有了个更优雅的名字——“黑暗DNA”，意思是，我们不知道它是干吗的，以及为什么要出现在那里。一些黑暗DNA参与了基因的调制，但其余的大部分仍有待确定。
人们通常把身体比喻成机器，但它远不止如此。身体一天工作24小时，连轴转上几十年，靠水和若干有机化学物运行，(基本上)无须定期保养或安装备件。它柔软，相当可爱，有着随和的机动性和柔韧性，对自我复制怀有热情，能讲笑话，感受亲情，欣赏鲜红的落日和凉悠悠的微风。就你所知，有多少种机器能做到这一切？所以，有一件事毫无疑问：你就是个真正的奇迹!不过，必须说，一条蚯蚓也可以用这话来形容。
我们该怎样赞美这存在的荣耀呢？嗯……我们大多数人采取的做法是能少锻炼就少锻炼、能吃多少就吃多少。想想你往喉咙里塞了多少垃圾，想想在发光的屏幕前，你以近乎植物人的状态虚掷了多少时光。然而，身体却以某种神奇的方式照料着我们，从我们塞进肚里的各种食物里提取营养，让我们紧密地维持团结，长达数十年。我们用乱七八糟的生活方式来自杀，还真得花上不少时日。
就算你把所有的事情都做错了，身体也能维持还顺带保护你。我们大多数人都对此做了证明。每6名吸烟者中就有5名不会患上肺癌[16]。大多数容易心脏病发作的人，并未出现心脏病发作。据估计，每天，你会有1~5个细胞发生癌变[17]，而你的免疫系统会捕获并杀死它们。想想看，每个星期几十次，一年超过1000次，你都有可能患上我们这个时代最可怕的疾病，而每一次，你的身体都拯救了你。当然，极为偶尔的时候，癌症会发展成更严重的事情，有可能害死你，但整体而言，癌症很罕见：身体内的大多数细胞几十亿几十亿地复制却不曾出错。癌症或许是死亡的常见原因，但不是生活中的常见事件。
我们的身体是一个由37.2万亿[2]个细胞构成的宇宙[18]，它们多多少少都能随时随地、完美和谐地运作。痛感、消化不良、奇怪的瘀伤或疙瘩，差不多就是正常运作过程中所有不完美的表现了。根据世界卫生组织编制的《国际疾病和相关健康问题统计分类》，有数以千计(8000多种)的事情可以扼杀我们[19]——除了衰老致死，而我们逃过了每一种。对我们大多数人来说，这算得上是一笔不错的买卖。
老天知道，我们在任何意义上都并不完美。我们有阻生臼齿，因为我们的颌骨演变得太小，无法容纳所有牙齿。我们的骨盆太小，不经历极度的疼痛没法生下孩子。我们很容易陷入无可救药的背痛。我们的器官基本上无法自我修复。如果一条斑马鱼弄坏了自己的心脏，它会生长新的组织；如果你弄伤了心脏，那就太糟糕了。几乎所有动物能自己合成维生素C，我们人类却不能。我们执行合成过程的每一环节[20]，但莫名其妙地，缺少了最后一步——生成一种酶。
人类生命的奇迹不在于我们生而具备一些弱点，而在于我们没有被弱点湮没。别忘了，你的基因来源大部分并不是人类的祖先，其中一部分是鱼，更多的则是生活在洞穴里的毛茸茸的小不点儿。你的身体方案就继承自这些生物。你是30亿年演变调整的产物。如果我们能根据身为智人的需求从头来过，赋予自己全新的身体，我们会比现在好过得多——我们可以直立行走，而不必弄伤自己的膝盖和背部；我们可以吞咽，而不必冒窒息的风险；我们也可以生孩子顺畅得就像是从自动售货机里滚下来。但我们人类并不是为此而构建的自己。从漂浮在温暖浅海里的单细胞斑点开始，我们就踏上了这趟历史之旅。自此以后发生的一切，是一场漫长而有趣的意外，但也不乏闪耀的荣光。但愿我能在接下来的篇幅里，清晰地讲述这个故事。
[1] 细胞“cell”也有“单人舱房”的意思。——译者注
[2] 当然，这个数字是猜测而来，但有其根据。人体细胞有各种类型、大小和密度，实际上是没法计数的。37.2万亿这个数字，由2013年意大利博洛尼亚大学的伊娃·比安科妮(Eva Bianconi)领导的一支欧洲科学家团队提出，并在《人类生物学年报》上公布。