歡迎您和我一起進入生物之美的探尋之路。

大家好，我是中國科學技術大學的李旭老師，歡迎來到 “生物之美” 課堂。

當任何智慧生命的智能發展到一定程度，一定會問出三個問題：我是誰？我從哪里來？我要到哪里去？作為最基礎的哲學三問，不同民族、國家、區域曾給出迥異的解答。但在漫長歷史中，這些答案大多源于神學視角，直到 1809 年拉馬克發表《動物學哲學》，1859 年查爾斯?達爾文出版《物種起源》，我們才真正踏入科學解釋的范疇。從此，關于 “人類從何而來” 的問題，不再僅靠信仰支撐，而是能用科學的態度去假設、證偽，逐漸接近真相。

經過科學家的探索，我們已大致知曉地球生命演化的脈絡。今天，就讓我們逆著時間線，回溯到生命誕生之初，梳理 “我們從哪里來”，以及地球生命環境如何形成。

在生命演化早期，地球上只有細菌和古菌兩大群落?；C據顯示，38.5 億年前已出現細胞生物（微生物）的痕跡，但它們的祖先應更早。遺憾的是，我們尚未找到最早的細胞生命化石；幸運的是，如今可通過基因測序反推共同祖先?？茖W家分析所有細菌和古菌的基因組，發現 355 個基因被認為是最早祖先遺留的 —— 這些祖先可能生活在大洋深處的 “黑煙囪” 環境中。黑煙囪是地脈斷裂形成的缺口，海水沖入后蒸發，帶出大量物質噴射，水溫高達 300 多度，卻蘊含豐富化學能源。令人驚訝的是，如今 2500 米深的黑煙囪區域仍生機勃勃，屏幕上的生物便是證明，因此早期祖先能在這種環境中生存并不稀奇。

細菌通常呈圓狀，而古菌因細胞膜成分不同，外形奇特，如 “窩氏鹽方扁平古菌” 呈方形，科學家初發現時甚至誤以為是礦物結晶，它卻具備細胞活性，能繁殖生長。

之前的課程提到，石頭風化形成的沙礫只是成土母質，無法直接成為土壤。真正的土壤需要有機物，而最早的陸地藍細菌與藻類形成地衣，探索陸地生態系統，它們的尸體沉積后與成土母質結合，才逐漸形成肥沃的土壤。

約 3.7 億年前的泥盆紀晚期，海洋發生大缺氧事件，許多魚類（尤其是肉鰭魚）嘗試登陸，其中成功的一支演化成四足動物，成為陸地脊椎動物的共同祖先。

人類的故事始于 1000 多萬年前東非大裂谷的形成。東非高原隆起，濕潤森林變為稀樹草原，人類祖先因環境隔離，不得不從樹上來到草原，面對更危險的世界。

地球上所有感光生物的視覺，都源于簡單的眼點結構（感光蛋白與色素）。演化中形成兩條路線：一是人類的杯狀眼，二是昆蟲的復眼。人類眼睛結構復雜（角膜、晶狀體、玻璃體、視網膜等），卻在演化史上存在缺陷 —— 因祖先眼睛原長在后腦勺，隨移動能力增強移到頭部前端，演化只能 “修修補補”，導致神經細胞位于感光細胞上方，視網膜存在 “盲點”。人類每只眼約有 1.2 億個視桿細胞、600 萬 - 800 萬個視錐細胞，卻只有約 100 萬個視神經細胞，因此視覺信號在視網膜層面就需重組，傳入大腦的只是特征信號，而非點對點傳輸。

在哺乳動物中，人類視覺能力較強。因恐龍稱霸地球 1 億多年，多數哺乳動物祖先的彩色視覺退化，僅具備兩色視覺（如紅綠色盲），而靈長類為采食熟透果實重新演化出三色視覺（藍、綠、紅）。少數人（約百萬分之一的女性）具備四色視覺，擁有橙色視錐細胞。

人類在演化中形成對臉部的快速識別能力，識別物體與臉孔分屬兩套信號系統。科學家曾研究發現，大腦中某細胞僅對安妮斯頓的照片興奮，若照片中同時出現布拉德?皮特則無反應。但深入研究表明，大腦并非用單個細胞記憶一張臉，而是將臉部拆分為特征值，存入高維向量（50 維以上），每個特征向量對應高維空間中的一個點，即我們記憶的 “臉”。

當我們用藝術與美的視角觀察熟悉的事物，可能迸發創作靈感。如藝術家在老舊廠房和巷弄中看到蜘蛛網，用珠鏈再現，呈現別樣美感。

如何用科學與藝術結合的方式傳遞生物之美，正是這門課的追求。希望更多人加入 “生物之美” 的探尋之路。