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在希腊神话中，忒修斯在克里特岛斩杀弥诺陶洛斯后，以英雄之姿乘船返回雅典的故乡。为作纪念，雅典人保存了他的战船，随着岁月流逝，朽烂的船板被逐一替换。古希腊哲学家在凝视这艘不断被修补的名船时，不禁疑惑：究竟到了哪一刻，它就不再是原来的船，而变成了一个全新的物体？

和忒修斯之船一样，生命体也在不断替换自身的组成部分。它们通过自我维持、自我组织的行为，在一个往好了说是对其存续漠不关心的环境中，维系自身的持续存在。正如智利哲学家温贝托・马图拉纳（Humberto Maturana）与弗朗西斯科・瓦雷拉（Francisco Varela）在 20 世纪 70 年代初所言，这种持续的自我再生行为 —— 即 “自创生”（autopoiesis），正是生命与非生命的关键区别。

自科学家将自创生行为视为生命系统的特征以来，它就一直引导着我们思考生命及其神秘起源。但如果这种自创生行为并非生命系统专属呢？如果这种自我存续的倾向，能在通常被认为惰性、无生命的物理基质中找到呢？那样一来，我们是否能更好地理解无生命物质到有生命物体这一难以解释的转变？

通过在极简物理系统中研究类似生命行为的案例，一批科学家与哲学家组成的新兴研究群体，正试图为生命复杂行为模式的起源（或许还有生命本身的起源）给出更合理的解释。正是这一直觉，催生了一种理解 35 亿年前生命如何在我们这颗岩石星球上涌现的新方法：将研究心智的工具，应用于生命如何从无生命物质中诞生（abiogenesis）这一谜题上。

自生命起源（origin of life, OOL）成为科学研究课题以来，它大多被界定为一个化学问题。

总的来说，针对生命起源这一深刻而复杂的谜题，研究主要由两条路径定义。第一种致力于弄清：新生地球的地球化学条件，如何孕育出如今所有生命体中都存在的通用生物分子的早期形态。第二种是古遗传学，研究者先对现代及已灭绝生物的 DNA 进行测序，再通过共享基因反向追溯，重建古代基因组。目前，古遗传学家已能将生命树追溯到 “最后的共同祖先（LUCA）”—— 它诞生于地球形成约 3 亿至 4 亿年后。

但就像宇宙学家无法一路追溯到宇宙大爆炸之初，生物学家也无法探究到 LUCA 之前的阶段。因此，LUCA 能告诉我们的生命起源信息十分有限，毕竟它存在的时间，距离生命首次在地球上涌现已过去了数百万年之久。

如今，生命起源领域的研究者们，在生命最初扎根的环境等诸多问题上仍存在分歧。一些人认为是地表地热池（原始汤），另一些则支持深海热液喷口。还有少数人认为，生命通过天体来源抵达地球的可能性同样存在。

这些分歧很大程度上源于人们对 “生命诞生最初所需的关键条件” 看法不同。原始汤假说被认为更利于 RNA 这类信息分子的合成，而支持深海热液喷口假说的人则认为，最早的生命体需要一套原始的供能代谢系统。

卡内基科学研究所的天体生物学家、行星科学家迈克尔（Michael Wong），与加州理工学院地质与行星科学部的斯图尔特・巴特利特（Stuart Bartlett），用一个比喻来解释这种看待生命起源的思路——手机。“现代手机有什么共通之处？” 我最近和迈克尔交流时，他反问道。没错，它们都有摄像头和触摸屏。但我们能因此假定，最早的手机就配有摄像头和触摸屏吗？

“仅仅因为你在今天的生命中看到了某种普遍存在的物质，并不意味着正是这种分子造就了生命的起源，” 迈克尔说。你可以把现代手机看作通信技术中的 “真核生物”，而触摸屏和摄像头最初只是独立存在的 “组件”，最终像细胞器一样，融入了这个复杂的信息处理设备中。

如今科学界普遍认为，早期地球的推测环境本可以生成脂质、糖类、氨基酸、核苷酸碱基，甚至可能产生 RNA。原始汤假说之所以有吸引力，是因为这种环境能持续从大气中获取有机产物，经历有助于化学合成的干湿循环，还能接触到陨石带来的有机化合物。

但早期地球是否真的存在这样的环境，仍是一个备受争议的话题。即便当时已具备生命所需的所有成分，也不能保证它们会自发组装成成熟的生命体。拥有一顿美味晚餐所需的所有食材是一回事，而通过一系列步骤将它们做成大餐则是另一回事。“关键不在于物质本身，” 迈克尔说，“而在于这些物质在做什么。真正重要的是生命的运作过程。”

这些化学实体的分子结构，甚至比 RNA 这类基础生物分子还要简单得多。但令人惊叹的是，如此极简的系统，却能展现出出人意料的复杂自我存续行为——这种行为看似暗示着它们具备学习、记忆与决策能力，即那些我们通常与认知、与生命联系在一起的行为。

在生命起源的传统说法中，受各种偶然环境因素影响的前生物化学物质，必须恰巧在同一时间出现在同一地点。但这无疑是一道极高的门槛。相反，湿人工生命研究者所研究的化学系统则暗示：在我们公认的生命形态出现之前，那些与环境维持着边界的化学结构，就已经展现出了我们倾向于归为生命特征的行为。

生命的诞生或许并不依赖化学与环境因素的惊人叠加，而是源于具有自我维持行为的耗散化学系统——它们会改造自身环境，主动选择适宜自身的条件。如此看来，基础 “生命” 最终得以出现，可能要归功于简单化学物质的自我存续行为。

“这些机制会不会比达尔文进化论还要古老？” 埃格伯特疑惑道，“我们研究的这些系统如此简单，无需任何遗传物质就能自发形成…… 这真的彻底改变了我们思考生命起源的方式。”

一个多世纪以来，科学家们一直在研究一类名为 “樟脑船”（camphor boats） 的化学结构的自驱动行为。将由蜡状化学物质制成的小樟脑丸放在船形结构的底部，再放入水面，樟脑与环境发生反应时，这些 “小船” 会在水面上自发地快速移动，划出复杂的运动轨迹。

起初，像表面科学先驱阿格妮丝・波克尔（Agnes Pockels）这样的化学家，关注的是樟脑如何影响水面，从而产生马兰戈尼流 （Marangoni flows），一种由表面张力梯度驱动的流体运动。不过近年来，樟脑研究在复杂系统科学和活性物质研究领域迎来了复兴。

哥本哈根大学的生命起源研究者理查德・勒夫勒（Richard Löffler），正是因为樟脑船的自驱动运动和模拟生命的行为而对其展开研究。例如，在勒夫勒早期的一些实验中，他发现随着樟脑船蜡状表面的化学耗散推动它们在水面移动，这些小船会聚集形成群体。

之后，勒夫勒与先驱化学家马丁・汉奇克（Martin Hanczyc）合作，开展了关于水面上游动油滴与染料行为的实验。和樟脑类似，油滴能维持边界，在与环境反应时可以移动，且其结构比最基础的生物分子还要简单得多。勒夫勒和汉奇克发现，这些油滴能够选择性地向有利于自身表面活性化学过程持续进行的环境移动。

人们很容易将樟脑船和游动油滴的行为，比作岩石滚下山丘，只不过这里的 “山丘” 是化学梯度而非重力梯度；换句话说，这些小船和油滴只是在物理定律的推动下移动而已。

但勒夫勒和汉奇克的看法略有不同。他们认为，油滴以化学势能的形式携带了自身的 “燃料”，并利用这些燃料向能维持后续移动的环境靠近。“当燃料耗尽时，” 勒夫勒告诉我，“它能’感知’到更多燃料的位置，然后移动过去吸收，本质上是为自己补充能量、消化吸收，从而延长耗散时间。” 而岩石滚下山丘时，却无法选择性地停止、减速或改变方向。   

因此，我们可以从两种角度描述油滴的行为。

从纯物理角度来看：油滴与水环境的界面会发生反应，化学物质与水沿界面流动，形成对流；环境条件会影响反应速率，进而改变运动状态。这些因素共同作用，在油滴一侧产生表面张力，推动物质流动，最终将油滴推向更利于持续运动的环境。

从原始认知角度来看，油滴的行为似乎带有某种意图。燃料耗尽后，它会变慢、陷入 “能量匮乏”，随后 “感知” 到新的燃料源，移动过去吸收能量，继续维持自身状态。这种系统主动寻找利于 “存续” 的条件、选择性避开加速自身消亡环境的倾向，被勒夫勒称为最基础的目标导向行为。也就是说，为了持续存在，油滴会 “感知” 并 “行动”。

对勒夫勒及其合作者而言，这项研究正处于两种本体论的交界点——一边是确定性物理学，另一边是具有目的性的认知能动性。用认知角度描述油滴的活动，类似哲学家丹尼尔・丹尼特提出的 “意向性立场”：当一个系统的行为足够复杂时，外部观察者会将其描述为具有自身目标、内部状态和能动性的存在。换句话说，这就是一种最基础的 “心智”。

油滴这种涌现出的、支撑自身持续存在的决策能力，或许正是生命起源之初关键分歧点的样貌——看似受确定性支配的化学作用，开始展现出类生命的、目标导向的存续状态。

如果我们认可基础非生命化学实体确实能展现出隐约呼应生命体认知能力的行为，那么它们又是如何逐步演变为我们所认知的复杂生命形态的？

有趣的是，对任何系统而言，复杂性并非长寿或成功自我复制的必然标志：正如斯克里普斯研究所的研究者在 1994 年的实验中所证明的，简单的合成 RNA 分子，比那些更容易断裂、错位或突变的长链 RNA 更具竞争优势。

但生命仍不可阻挡地朝着更复杂的方向发展。巴特利特自己的实验表明，简单的化学结构不用在分子层面变得特别复杂，就能具备基础的联想学习能力。比如将某种新化学物质的存在与能量来源关联起来。

然而，当存在使用相同能量源的竞争者时，这些化学主体会被迫构建更复杂的环境内部模型。为了生存，它们必须将更多变量纳入考量，形成更完善的应对机制。这种反馈循环会促使更高级的 “学习者” 相互竞争，最终导致复杂性逐步提升。

近年来，生物学家和哲学家一直在将认知的组成部分 ——学习、记忆、决策——延伸至那些曾被视为 “无心智机器” 的实体，而非真菌、细菌、植物这类具备心智的生命体。就连器官和细胞，也显现出曾被认为仅属于 “智能” 生物的行为迹象。那么，认知的复杂度下限究竟有多低？

像勒夫勒这样的湿人工生命研究者，将这一研究方向又推进了一步：他们在那些不符合我们对 “生命” 定义标准的化学系统中，探寻心智的痕迹。但这些系统，却展现出一系列我们通常只归属于生命体的令人惊讶的行为。

正如勒夫勒对我所说：“我不想排除极简单系统（显然是非生命系统）具备认知属性的可能性，因为探究其中是否存在这类属性，或许会有所启发。”

认知通常可从三个不同角度评估：系统的物理信息处理机制是什么（神经科学视角）？系统如何与环境互动（行为主义视角）？成为这个系统会有怎样的主观体验（现象学视角）？

当然，能否将认知归属于基础化学实体，取决于我们对认知本身的定义。如果采用更严格的定义，要求具备特定感官机制和内部表征，那么这些系统或许仅能算是 “类认知”。但在人类这类复杂生命体中，我们判断认知的标准之一便是能力评估，这意味着我们不应排除一种可能：简单系统的简单行为，或许正是更高级智能的雏形要素。

生命的起源，不仅标志着复杂自我复制化学过程的开端，更象征着地球上演化出能动性、心智与意识的起点，据我们所知，这也是宇宙中仅有的此类案例。诚然，弄清地球生命诞生的化学与环境背景至关重要，但为生命起源研究引入新方法，或许能帮助我们更好地理解那些最难以捉摸的生命特征——意识与心智。

如果那些表面上看似死寂、愚钝的无生命物理系统，实际上能展现出需要基础认知要素的行为，这会如何改变我们对自身意识能力起源，以及其他实体是否存在心智的看法？

意识，一直是我们难以与宇宙物理化学定律相兼容的难题。几个世纪以来，哲学家与科学家始终试图弄清：心智的种种特征，究竟如何从冰冷、无生命、无智能的物质中诞生。而在最基础的物理基质中探寻心智的构成要素，这一研究迫使我们重新审视 “心智存在于何处” 这一固有假设。

它也有助于我们重新审视自身内心世界的起源——这并非是在进化史中，当化学与行为复杂度达到某个临界值后 “突然涌现” 的神秘特征，而是一个更古老、更渐进的过程。在这个过程中，生物为了应对日益复杂、充满不确定性的世界，不断拓展自身的行为模式。