本文发表在《大众科学》的前博客网络上，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
最近关于时间本质的基础问题研究所会议并没有花很长时间就深入探讨了生命的意义。“生命的意义，”会议联合组织者、加州理工学院宇宙学家肖恩·卡罗尔在他的开幕词中说，“是将二氧化碳氢化。” 好吧，你已经明白了。卡罗尔是我认识的最深思熟虑的科学家之一，他绝不会声称将人类的存在都简化为分子不平衡。不过，知道自己在宏伟事物中的位置也很好。基础问题研究所会议对我们从何而来以及我们将走向何方有很多话要说。
去年，卡罗尔在博客中介绍了他的生命意义理论的由来。他曾在飞机上偶遇了美国宇航局喷气推进实验室的迈克·罗素，一位生命起源方面的专家，并开始讨论生物在地球的地球化学循环中所扮演的角色。罗素也参加了基础问题研究所的会议，并详细阐述了他引人入胜的论文，该论文追溯了我们从无机化学反应的演化过程。
在罗素的描述中，原始地球看起来非常像一个巨大的细菌。在海底，像失落之城热液喷口这样的地方，化学还原的内部与氧化的外部相遇，形成了一种化学不平衡状态。从内部冒出的氢气试图与从大气中溶解的二氧化碳结合形成甲烷，但由于甲醛等中间阶段需要能量输入，因此这种反应存在瓶颈（参见这张有用的图表）。一种称为蛇纹石化的地球化学反应可以使用铁等金属作为催化剂来突破瓶颈，但生物反应效率更高，罗素绘制了一系列步骤，蛇纹石化将演变成膜包裹的细胞。
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这个阶段的演化不是通过自然选择，而是通过复杂性的自发产生；达尔文版本是在携带信息的分子出现后才出现的。这种情况通常被称为“代谢优先”，而不是“遗传优先”。它是“通往男人心脏的路是经过他的胃”这一原则的生物学版本。
这个过程将诞生生命的三大王国中的两个，细菌和古菌。罗素认为，生命可能在地球上多次出现，事实上，在任何具有类似化学不平衡的行星上都可能出现。系统发育复制地质学。
我们还听取了两位研究人员的报告，他们研究了实际行动中的达尔文式演化。科隆大学的迈克尔·莱西格研究了季节性流感模式，以寻找演化如何运作的线索。流感让我希望智能设计是真的。我们或许有希望战胜一个设计者，而不是与一个不断变化的对手进行永久的战斗。流感病毒不断提高其适应性。莱西格发现，与预期相反，对病毒有利的突变实际上非常普遍。如果这能带来安慰，那么病毒面临着一项西西弗斯式的任务。尽管不断改进，但其适应性实际上从未提高，因为适应性的定义在自身免疫系统的压力下不断变化。
密歇根州立大学的理查德·伦斯基描述了他关于大肠杆菌演化的迷人实验。1988年，他开始培养12种细菌，从那以后，已经有53000代细菌生生灭灭——远远超过了曾经生活过的人类总数。每500代，他都会冷冻每个种群的样本，作为演化历史的快照。
伦斯基和他的团队发现，与流感病毒一样，细菌不断提高其适应性——在这种情况下，意味着其消耗葡萄糖和繁殖的能力。尽管这些生物在完成这两项任务方面做得很好，但它们总是可以做得更好——改进的范围基本上是无限的。与流感一样，大肠杆菌中的大多数基因变化都是通过自然选择而不是随机基因漂变发生的。给定一代的种群与其他独立种群的相似性高于与其自身祖先的相似性。
最酷的是，虽然大多数谱系都满足于葡萄糖，但其中一个谱系最终意识到它们的培养皿中也含有柠檬酸盐，并开始对它感兴趣。当研究人员注意到这一点时，他们进入冷冻室，取出该菌株的早期世代，并重新培养它们——重演演化过程，以研究细菌究竟是如何学会扩大其饮食范围的。伦斯基展示了观看历史再次展开所需要的巨大培养皿堆栈的照片。基础问题研究所的听众中弥漫着对研究生们的同情叹息。
该团队发现，近二十几个菌株也设法发现了柠檬酸盐。他们新获得的天赋涉及细菌DNA的复杂重组，这不是通过一次突变而产生的，而是一系列突变。早期与柠檬酸盐无关的突变需要为最终的柠檬酸盐顿悟奠定基础。套用约翰·列侬的话，演化的突破发生在你制定其他计划的时候。
伦斯基的研究表明，演化在很大程度上是可以重复的。圣塔菲研究所的杰弗里·韦斯特在展示所有生物都遵循的比例关系时也表达了同样的观点。他和他的同事们的研究近年来受到了广泛关注，但这是我第一次看到他演讲，如果我是一名学生，他的演讲很可能会让我改变专业。
真的令人难以置信，如此截然不同的系统如何遵循相同的尺寸和能量的简单关系，反映了所有复杂结构都要受到的规模经济。韦斯特和路易斯·贝坦科特在我们九月刊上发表了一篇关于描述城市的比例关系的文章，该关系看起来非常像支配生物体的关系。以下是我的三个最爱
生物体的寿命与其质量的1/4次方成正比，其心率与其质量的-1/4次方成正比，因此心跳总数与质量无关——对于我们所有人来说，这是一个约十亿次的普遍值。请明智地使用它们。
代谢率与身体质量的3/4次方成正比——在三个空间维度中。更一般地说，它与D/(D+1)次方成正比。我认为这意味着更高维度的生物体实现的规模经济更少。
人们在城市中确实走得更快——步行速度与城市规模成比例。
事实上，这些模式令人印象深刻，以至于它们开始展现出我矛盾的一面。如果我是一名学生，我可能会首先看看它们到底有多普遍，以及哪些偏差代表着什么。
在演讲的结尾，韦斯特远远超出了《大众科学》的文章范围，并深入探讨了人类近期未来的影响，他还在今年春天的Edge访谈中谈到了这一点。韦斯特说，他看到一种反复出现的历史模式：生活节奏加快，达到一个临界点，并引发一次重大转变——“奇点”——其中新技术或做事方式提供了一些喘息之机。这种情况并没有持续多久，事情又开始加速，速度比以往任何时候都快。随着时间的推移，加速度越来越快。转变来得更快更猛。可持续性是难以捉摸的。我们基本上都完蛋了。
另一种选择——超指数增长最终完全趋于平稳——也充满了危险。复杂性理论家加州大学戴维斯分校的雷萨·德索萨在她的演讲中认为，当你拥有耦合的复杂系统时，任何增长趋势的中断往往伴随着剧烈的波动。现代社会建立在增长的基础上；稳定等同于崩溃。
我从来没有真正接受过对奇点的担忧——我倾向于认为他们过度推断了一种非常狭隘的高科技进步。决定我们生活质量的事情主要是低技术：柔软的床、抽水马桶、平坦的道路、新鲜蔬菜。一次超市购物的成本比一部iPhone还要高。但韦斯特确实提出了一个令人担忧的理由，即变化的加速远远超出了摩尔定律，并渗透到我们生活的每一个角落。
在会议的所有演讲中，韦斯特的演讲触及了大多数人认为时间最大的谜团：时间似乎永远都不够用。如果你现在觉得是这样，那就等着瞧吧。我一直希望会有一次集体的放松，事情会平静下来，我的邮箱不会比我清空的速度还快。我们需要21世纪版本的“开启、关注、退出”。会议本身提供了一个解决方案：大部分时间里，我们的互联网接入都很糟糕。断开网络连接后，一天变得多么轻松，真是令人惊讶。我们花了几个小时讨论最深奥的科学问题，而且从来没有感到匆忙。我迫不及待地想再次体验这种感觉。
失落之城热液场照片，由NOAA提供。培养皿照片，由理查德·伦斯基实验室提供。