生命是什么
1、物理学家有一句玩笑,说在物理学家看来,所有的问题都是物理学的问题。薛定谔觉得,物理学一定能对理解生命的本质有帮助。
2、薛定谔承认,这些设想都无法回答“遗传物质是如何运作的”这个更深层次的问题,即遗传是如何在发育和代谢中发挥作用,好让有机体以薛定谔称之为“四维样式”的形态在时空中不断实现自我构建和维系。无论如何,薛定谔借用热力学语言提出的问题,无疑为这方面的探索打开了大门。(生命是什么)。
3、前些时,我读了几本史蒂芬·霍金的书。这位英国剑桥大学的著名学者,却是个患有脊髓侧索硬化症,已经完全失去了行动自由和生活自理能力的人,甚至连说话也只有他的秘书才能听懂。而正是这样一个严重残疾的人,用他的意志、毅力和智慧,顽强地在深奥的天体物理学领域里探索着,他那无懈可击的计算、精确的推论,常常与实验观察数据惊人地吻合,这使他的理论建立在科学的基础之上,也使他本人成为国际上有影响力的学者。
4、进化论是人们思考生命本质的关键|Pixabay
5、现在,生命科学正在经历第三次革命。这次革命最大的特点是:生命科学和物理、化学、工程不再是简单的交叉,而是我中有你、你中有我,共同发展,共同驱动。
6、在微观视角下,几乎所有的地球生命都是由一个或许多个、乃至上百万亿个微小的细胞构成的。即便是不以细胞形式存在的病毒生命,也只有在进入宿主细胞后才能“活”过来开始自己的生命历程。细胞是构成地球生命的基本物理单元。细胞内外,生命和环境的界限不言而喻。
7、今时今日,我们可以挖掘出更多价值。薛定谔认为生命具有熵平衡的观点,可以说是后世研究方向的雏形,后来逐渐发展成认为生物特权(如复制、记忆、衰老、表观修饰和自我调节)就是非平衡复杂性的过程,且环境因素不容忽视。
8、《生命是什么?》所提出的问题反映了当时物理学家和化学家对分子世界的看法:分子完全受到统计行为的支配。麦克斯韦(JamesClerkMaxwell)和玻尔兹曼(LudwigBoltzmann)的经典分子物理学认为原子运动是随机的。那些精确阐明温度、压力和气体体积之间关系的物理定律,其实是对无数原子平均行为的总结。
9、这个解释就是,这层膜实在是太薄太薄了!厚度还不到10纳米,远远低于光学成像的理论极限分辨率200纳米。人类科学家再雕琢自己的光学显微镜镜片,也不可能看到这层膜的样子(胡克在软木标本中看到的蜂巢结构其实是细胞壁,一种植物细胞特有的坚硬外壳)。看都看不见的东西,天知道它存不存在?而当生物学家瞪大眼睛反复看,都没有看到传说中这层膜的样子以后,自然而然会有一批人转而开始考虑其他的可能性。比如,直到20世纪初,仍然有不少生物学家认为这层膜压根就是不存在的,细胞内的物质像胶水一样黏合在一起才不会破碎和稀释。这个解释现在看起来几乎不言而喻是错误的,就算是每一个细胞内的物质可以按照这种方式聚集而不散开,怎么才能防止细胞和细胞之间的“胶水”黏在一起?这种解释仍然离不开一个在物理化学性质上截然不同的“分离之墙”。归根结底,生物学家们是败给了自己“眼见为实”的思维定势。
10、当然了,欧福顿的理论听起来头头是道,但是有一个相当致命的技术问题没有顾及到。脂类分子构成的膜为什么不会动不动就突然崩塌,进一步收缩成更小更致密、表面积更小的球?要知道,既然脂类分子在水中的天然倾向是减小表面积,那自身聚集成一个实心球,把大多数脂肪都包裹起来岂不是最好的解决方案?
11、中国古代最早的神话里描写了一位残疾勇士——刑天,他与天帝争权,战败后被砍掉了头,但他却以两乳为目,以脐当口,继续搏斗。在中国历史上还真实地记载着一些卓有成就的残疾人,春秋时的史学家左丘明、战国的军事家孙膑、西汉的文学家司马迁、晋时的医学家皇甫谧、唐朝的鉴真和尚、宋代的大将杨信……在世界历史上也有很多杰出的残疾人,比如荷马、塞万提斯、拜伦、欧拉、梵·高、爱迪生、罗斯福、惠特曼……
12、但是,从更广的尺度上看,用某几种特定的化学物质来定义生命似乎不妥。我们目前所知道的生命可能都需要DNA或是RNA,但是谁说得准在地球之外会不会有某些生命是不基于DNA或RNA的呢?
13、这些评价虽然稍显无情,但并非无稽之谈。那么,这本书为何能在当时产生如此大的影响呢?修辞理论家LeahCeccarelli认为这主要归结于薛定谔的写作风格:薛定谔成功地把物理学和生物学这两门科学联系起来,且没有偏向任何一方。
14、艾德·里吉西,美国哲学家、教育家和作家,,为多本科学杂志撰稿,已出版七部科学畅销书。其写作主题包括纳米技术、人类改造及生物战争等。
15、供我们生息的这个深蓝色星球,大约是形成于45亿一60亿年前,那时的地球在无际的宇宙中只是沧海一粟,并且更是一片死寂的世界,有的只是高热的大气和原始海洋。但随着亿万年地球的变迁,组成生命的物质,同时也是生命存在的基本要素的蛋白质和碳氢化合物孕育而生。
16、我们能在火星上发现生命么?图片来源:UniversalImagesGroupNorthAmericaLLC/Alamy
17、 要记住:不是每一道江流都能入海,不流动的便成了死湖;不是每一粒种子都能成树,不生长的便成了空壳!生命中不是永远快乐,也不是永远痛苦,快乐和痛苦是相生相成的。等于水道要经过不同的两岸,树木要经过常变的四时。在快乐中我们要感谢生命,在痛苦中我们也要感谢生命。快乐固然兴奋,苦痛又何尝不美丽
18、从生命的起源,到人类对自由意志的追寻,作者的文本写作一气呵成。这也是王立铭作品中最突出的特点,坚持以问题为驱动,层层递进,丝丝入扣,从而构建一个完整的封闭式的逻辑链条。
19、这些研究非化学生命形式的人工生命研究者,他们的工作就是开发PMC模式的软件或硬件。
20、什么是生命,什么不是?我们大多数人可能觉得这个问题并不需要很复杂的思考,很简单啊,人是生命而石头不是。
21、天体生物学家学习了之前的经验,提高了用于寻找外星生命的标准。但是到目前为止还是一无所获。
22、病毒几乎缺乏所有我们认为是生命的条件,除了它们能通过编码DNA或RNA来传递遗传信息。DNA或RNA是生命构造的蓝图,被这个星球上所有的生命所共用,这便意味着病毒可以演化与复制,即便它们只能通过“劫持”其他活着的细胞来完成这些活动。
23、点击图片阅读:科学需要女性:美国第一位女性职业天文学家诞辰200周年纪念
24、动植物的生活能力:生命。救命。逃命。拼命。命脉。性命。相依为命。
25、有些英文教材会用“MRSGREN”作为便于记忆的口诀,帮助孩子记住定义生命的7个元素:运动(movement)、呼吸(respiration)、感知(sensitivity)、生长(growth)、繁殖(reproduction)、排泄(excretion)和营养(nutrition)。但是这仅仅是定义生命的开始,绝不是终点。有很多用传统的定义难以划归到生命的类别都拥有这7种特征,比如一些晶体,以及具有传染性的蛋白质——朊病毒;甚至一些计算机程序按照MRSGREN的归类方法都可以被称为生命。
26、从行文风格也可以看出立铭是有人文情怀的作家,他的作品充满了积极对待未知世界的态度和一个更好未来的信念。这部作品的风格让我想起我最喜欢的法国科学大师、优秀的科普作家弗朗西瓦.雅克布(FrancoisJacob,1920-201965年因操纵子模型获诺贝尔奖)。他在1973年出版的科普著作《生命的逻辑》探讨的角度和思路与立铭本书有交相辉映之处。
27、科学研究从来就不是一蹴而就的坦途,曲折反复、浴火重生是常态。但是无论如何,从知道有一层逻辑上必须存在的膜,到搞清楚这层膜到底是什么,三百年还是太长太长了,长到在对科学史盖棺定论的时候,我们必须为此给出一个合理的解释。
28、大家最近讨论较多的另一个话题是所谓的“奇点”,即有些未来学家预测,未来电脑智能会和人脑智能汇合,或许人类进化的下一步就是机器人。这种说法很有意思,但进化的未来到底是什么,没有人说得清楚。从某个角度来说,进化已经失去了其原有的意义。进化论讲的是适者生存,判断谁是适者的标准就是其后代会更多,但是,现在的社会精英会有更多的后代吗?成功人士会有100个孩子?现在人类的预期寿命比原来大大提高,这一是靠公共卫生的改善,二是靠抗生素,当然,营养的改善也有一定的作用。我们或许已经从适者生存变成了人人平等,生存能力差的人现在有了同等的生存机会。这对历史进程的影响是极其深远的。
29、动物是生命,人也是生命,人因为强大的认识能力而区别于动物。植物也是生命,植物因为它感知能力及移动能力的缺少而区别于动物和人。
30、为此,薛定谔援引了另一位前量子物理学家德尔布吕克(MaxDelbrück)的实验,德尔布吕克通过高能辐射诱导基因突变,估算出基因的大小约为原子的1000倍。薛定谔认为这种尺寸过小,无法使其在统计波动的影响下继续保持这种“规律活动”(持久的遗传)。
31、20世纪90年代,ThomasRay就开始开发一套名为Tierra的计算机软件,它演示了数字“生命形式”的合成与演化。如今,研究者还试图开发计算机程序来真正地模拟生命,甚至有许多团队开始开发带有类生命特质的机器人。
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33、思考生命是什么时,人们很容易在生命和非生命之间划出一条鲜明的分界线。细胞显然是有生命的,所有由细胞集合而成的生物体也是有生命的。但也有居于两者之间、类似生命的形态。
34、但镜像生命不是天马行空的妄想,它是一种真实的可能性。为了让你信服,我会告诉你如何才能将它变为现实。不过在一开始,我们需要先对生命本身的复杂性有一个更加深入的认识。
35、►1665年,罗伯特·胡克发表了巨著《显微术》。在书中,他展示了在显微镜下观察到的软木标本图片。胡克把图片中蜂巢状的结构命名为“细胞”。我们现在知道,胡克图片中的蜂巢结构其实是植物的细胞壁,这是一种由多糖类物质形成的结构。细胞壁内部才是细胞膜。动物细胞没有细胞壁。
36、此外,薛定谔还高估了密码本的能力,他预想对密码本的读取会直接映射到表型上。事实并非如此:基因组无法反映身体器官的排列方式。信息的作用方式更像是提供资源,而不是逐步式指导。要获得意义,就必须有背景知识:细胞的历史和环境。不同基因之间以及基因与环境之间的相互作用是如何转化成不同表型的,是现代基因组学的主要难题。
37、►高特和格兰戴尔提出的磷脂双分子层模型。简单来说,细胞膜是由两层紧密排列的磷脂分子构成的,磷脂分子的极性“头”朝外,和水分子亲密结合,非极性“尾”则隐藏在分子内部。可以看出,这样的结构最大程度地避免了电中性的尾巴和水分子的接触,在物理性质上很稳定。事实上,细胞膜的基本模型在1925年之后并没有巨大的改动。
38、在过去两年多时间里,王立铭一样逃脱不了这个困扰。理解生命的尺度差异巨大,我们在探讨“生命是什么”时,究竟该如何制定讨论的框架?挑选什么样的话题?遵循什么样的内在逻辑?
39、朗诵:梅竹(刁梅君),辽宁省朗诵艺术协会副会长,丹东市朗诵艺术协会主席,辽宁省戏剧家协会会员,丹东市市戏剧家协会理事。中国广播电影电视报刊协会认证朗诵教师,首届全国“巅峰朗诵”大赛评委。朗诵的作品被中华书局出版的《大学生古代诗词曲素养100篇》一书录用。喜欢朗诵的她用真情实感诠释文章,作品经常被一些媒体平台发表。多次参加网络的大型晚会,和现实的朗诵演出。
40、但是这些化学物质是没有生命的。只有它们开始进行一些特别的活动,例如排泄,或者自相残杀时,我们才会认为它们是生命。那这些化学物质需要什么条件才能一跃成为生命呢?Bada的答案出人意料。
41、生命是一种能够生长和自我复制的系统。那么火也可以被视为一种生命,毕竟它也能够生长并自我复制。
42、[2]生石花:两片对生而顶端平坦的肉质叶表面上有着接近镜相对称的纹样。——译者注
43、说到生命,也是一个道理。也许我们认为生命所必需的特质,实际上只是地球上生命所独有的特质,毕竟从细菌到狮子都是从同一个祖先进化而来,这意味着在宇宙生命的图表里我们只有一个数据点。
44、宇宙万物千变万化,自然界里绚丽多彩,不外乎是生物和非生物之分。从现代科学的角度来看,生命只是物质运动的一种形态,它只是由蛋白质、核酸、脂类等生物分子组成的物质系统而己,远没有古人对生命的理解那么玄妙。
45、然而,尽管硅在地球上的含量远远高于碳,地球上的生命却是基于碳的。这或许是因为在地球表面的现成条件下,硅不像碳那么容易与其他原子形成化学键,因而不能为生命制造出足够的化学多样性。不过,如果在假想地外生命时彻底排除硅基生命,或完全基于其他化学成分的生命,觉得它们不可能在宇宙中其他地方的不同条件下茁壮生长成生命体,就太愚蠢了。
46、生命科学跨越的尺度从纳米到宏大的地球生态系统,宏大繁复,包罗万象。想要从中提炼出生命的基本特质并书写出来非常有挑战性。不过幸好我们有贯穿生命科学的第一原则:进化论。立铭选择了生命的演化作为轴线,在其妙笔之下,一出跌宕起伏,惊险刺激的几十亿年的大冒险戏剧就此拉开序幕。他先从古代哲学家对生命本质对探讨谈起,之后科学家登上舞台,一个个精彩的科学故事提醒我们人类不断从多维度接近,理解并尝试解析生命本质的曲折过程。之后他把镜头迅速推进到著名的米勒-尤里实验,该实验令人惊奇地证明了生命起源的基本分子,如氨基酸,可以在实验室模拟的古代地球环境里快速产生。该试验基本解决了生命产生的原材料来源问题,随之引申出当代科学三大重要问题之一:生命的起源问题。
47、Bada是StanleyMiller的学生,他参与了著名的Miller-Urey实验。这个实验在20世纪50年代进行,是最早探究生命如何从无生命的化学物质起源的实验之一。他再次进行了这一著名的实验,证明了在放电的条件下,原始地球上存在的化学物质可以产生更大范围的生物相关分子。
48、好科普难写,中文世界的原创科普可以达到英文优秀科普著作高度的更少。我个人认为,立铭的作品是中文科普世界里凤毛麟角的存在。这部书的架构和逻辑在英文科普著作里也少见,可见立铭对此做过仔细推敲琢磨。好的科普书重要的作用不是科普知识点,因为知识早晚变得陈旧,重要的是普及科学的思维和判断方式。这一点读者应能从立铭讲故事的字里行间体会到,他总是努力地给读者展现精彩科学发现背后的内在逻辑,从推理到实验验证,丝丝入扣。
49、我的第二个原则是,生命形态是有边界的有形实体。它们与身外的环境分离,但又有互动沟通。这个原则来自细胞的概念,细胞是能清楚体现生命所有标志性特征的最简单的实体。这个原则强调了生命的实体性,将计算机程序和文化实体排除在了生命形式之外,哪怕它们似乎也可以进化。
50、病毒是个很好的例子。它们是有基因组的化学实体,有的基于DNA,有的基于RNA,包含了制造包裹每个病毒的蛋白质外衣所需的基因。病毒可以通过自然选择进化,这一点符合马勒的定义,但别的方面就不那么清晰了。尤其是从严格意义上说,病毒不能自我繁殖。相反,它们繁殖的唯一途径是感染生物体的细胞,劫持被感染细胞的新陈代谢。
51、我的第三个原则是,生命体是化学、物理和信息机器。它们构建自身的新陈代谢,并以此维持自身的存续、成长和繁殖。这些生命体通过管理信息来自我协调和调控,以让生命体作为有目的性的整体来运作。
52、生命不仅仅是我们所理解的植物或者动物,生命可以是任何物质,生命也可以是虚无缥缈的灵魂。任何物质这个概念,包括实体物质和虚体物质,当然也包括灵魂。
53、“我们首先要明白什么才是所有生命系统(而非仅仅我们地球的生命系统)都必须具备的特性,”美国里德学院的人工生命专家MarkBedau说,“这就意味着,我们要尝试给‘生命’一个更广泛定义的尝试,而生物学只关注于我们比较熟悉的生命形式。”
54、“在这个过程中,不要在意吸收了多少知识,重要的是,读者能够了解生物学家是沿着什么样的路线来理解这个世界上的生命现象的,生命现象反过来又可以被拆解成哪些底层和通用的概念和思想。”王立铭希望,不论你从事何种职业,在何种年龄,都能因此感受到生命之美、科学之美、科学探索之美。
55、诺贝尔奖得主、奥地利物理学家薛定谔在其1944年的著作《生命是什么?》(WhatIsLife?)中,提出了一个更加具体但同书名一样发人深省的问题:“是什么让生命系统似乎与已知的物理学定律相悖?”薛定谔当时给出的答案现在看来颇具预见性。他指出,生命的特征在于“密码本”,这个密码本不但可以指导细胞组织和遗传,还能让有机体摆脱热力学第二定律。
56、对于很多化学家而言,复制(病毒进行这一过程必须借助生物细胞的力量)对于定义生命非常重要。这一事实也说明,可以进行复制的信息分子例如DNA和RNA,对于生物的未来也是必需的。
57、从这种更广泛的生命观出发,我们看待生命世界的眼光也会变得更丰富。地球上的生命都从属于一个单一的、巨大的、相互关联的生态系统,其中包含了所有生物。这种基本的关联不仅来自生命体之间相互依存的深刻关系,还源于一个事实:追根溯源,所有生命体都有一些共同的进化根源,因而在基因层面相互关联。
58、本文由施普林格·自然上海办公室负责翻译。中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。欢迎转发至朋友圈,如需转载,请邮件Chinapress@nature.com。未经授权的翻译是侵权行为,版权方将保留追究法律责任的权利。
59、问题是,从氨基酸到更复杂的蛋白质、RNA、DNA的过程就不那么自然而然了。是什么驱动力让它们从混乱的状态中产生秩序,好将大厦的材料组装起来,保持稳定的结构?答案是能量。
60、直到此时,细胞膜的存在、细胞膜的特性、细胞膜的化学构成才真正取得了共识。高特和格兰戴尔的双分子层模型在此后经历过几次小的更正和改动,但是细胞膜的基本形态模型已经确立。实际上,尽管大家真正“看”到细胞膜是在20世纪50年代电子显微镜足够进步的时候,也就是二三十年之后,但是真到那个时候,大家反而没有那么大惊小怪了——因为细胞膜必须存在、由磷脂和胆固醇分子构成、是一个双层膜的夹心结构,在“眼见为实”之前就已经深入人心并写进教科书了。
61、 我不敢说生命是什么,我只能说生命像什么。
62、一切都是生命,也就是过程,过程基本都有三个阶段:发生、存续、消亡,其基本特点是:物质不灭(核反应除外,事实上这个也符合哥德尔定理),但物质的结构发生改变(无论在哪个阶段),所以所谓的生命(我们关心的)从逻辑上来看就是物质的结构。
63、 终于有一天,冬天的朔风,把他的黄叶干枝,卷落吹抖,他无力地在空中旋2舞,在根下呻吟,大地庄严地伸出臂儿来接引他,他一声不响地落在她的怀里。他消融了,归化了,他说不上快乐,也没有悲哀!也许有一天,他再从地下的果仁中破裂了出来,又长成一棵小树,再穿过丛莽的严遮,再来听黄莺的歌唱,然而我不敢说来生,也不敢信来生。宇宙是一个大生命,我们是宇宙大气中之一息。江流入海,叶落归根,我们是大生命中之一叶,大生命中之一滴。在宇宙的大生命中,我们是多么卑微,多么渺小,而一滴一叶的活动生长合成了整个宇宙的进化运行。
64、物理学家薛定谔曾深入探索过分子生物学问题。
65、生命科学的迅猛发展,有可能会引发一场新的技术革命,对我们的生活、经济都会带来巨大而深远的影响。基因组测序的技术发展很快,未来基因组测序的成本可能大幅度降低,并对医疗行业带来很大的影响。合成生物学也出现了突破性的进展。现在,有些公司在尝试让细菌吃木头,产生酒精,然后再用酒精做能源。基因编辑技术也将出现革命性的突破,但这将引起更多的科学伦理争议。我们必须在进一步推动科学研究的同时,加强对科学伦理的研究和讨论。与此同时,应该加强对科学的普及,让公共政策讨论建立在科学分析的基础上。比如,转基因农作物对人体的负面影响和化学、农药对人体的负作用孰重孰轻,这要用数据和事实来说话,不能限于意气之争,或是迷信阴谋论。
66、我还想提到一个鲜为人知的人,最近我在《德国》杂志上见到了他。他就是德国探险家约享·哈森迈尔。哈森迈尔七岁时在父亲的书柜里发现了一本《与珊瑚和鲨鱼作伴》的书,他入了迷。十年以后,他开始了洞穴探险的生涯。后来,他发现了二百多个洞穴和洞穴的延伸,并受法国政府的委托在地中海进行了水下探险。不幸的是,有一次他受美国电视公司委托在奥地利的沃尔夫冈湖底拍摄时遇险,身体高位截瘫。
67、这番简洁明了的总结确实概括了生物体的行为表现,但对于“生命是什么”,却算不上令人满意的解释。我想换一种思路。根据我们已经逐步理解的五个生物学的重要概念,我将总结出一套可以用来定义生命的基本原则。这些原则将让我们更深入地了解生命是如何运作、如何开始的,以及将我们星球上的所有生命联系在一起的关系的本质。
68、 “为了寻找可能超出我们目前定义的东西,我们需要保持开放的心态。”Cockell说。
69、2010年,科学家发现,有一些微生物DNA中的磷可被砷取代(DNA为脱氧核糖核苷酸链,其中核苷酸中含有磷元素,其中磷氧键参与核苷酸连接成长链核酸),这一发现令天体生物学家非常激动。这些发现虽然后来受到了质疑,但无疑激励了很多尝试寻找不符合传统规则的生命的科学家,很多人还是会继续抱有希望。
70、生命应该运动吗?“那么冰冻的动物怎么算?”你也许会这么问。“那看上去可不是生机勃勃的样子。”许多复杂的生命体在经历冻融之后仍能存活(譬如人类的人工授精卵细胞以及摇蚊的幼虫)。理论上来说,用那种在原子力显微镜中使用的纳米镊子,我们也能一个分子一个分子地组装出一个冷冻生命体来。
71、到了1985年,关于莫奇森陨石的研究又一次震动了科学界。美国人大卫·蒂莫(DavidDeamer)证明,从陨石上提取出来的脂类分子也可以自发形成类似于细胞膜的结构。如果说在此之前,借由米勒-尤里实验和莫奇森陨石的研究,科学家们已经不怀疑生命物质出现在宇宙中是一件平淡无奇的事情。那么蒂莫的发现说明,就连第一个真正的生命——细胞——的出现可能都没有人类想的那样复杂,它同样可能是一件自然而然、平淡无奇的小事件!
72、⊙译言·东西文库东西文库是译言旗下的科技文化品牌,致力于“第三种文化”的思考、传播与交流。注重在互联网、科技、商业、媒体、电子阅读等领域的互动,包括但不限于:纸质、电子出版,版权引进、策划,文化论坛。 已出版《失控》、《技术元素》、《颠覆医疗》、《智能时代》、《字体故事》、《数字乌托邦》等图书。
73、斑马并不能告诉我们生命究竟是什么。图片来源:RobertHarding/Alamy
74、每当我感慨人类这些辉煌成就的时候,就常常被一个问题困扰,人类的生命是完美无缺的吗?当人们尽情展现人类壮丽的生命的时候,又不得不面对这样一个现实,人类生命并非完美无缺,事实上,健全与残缺一起,才构成了人类生命的全部。
75、经典的“临界”个例就是病毒。“他们没有细胞结构,不进行代谢,在没有入侵细胞的情况下呈现惰性,所以有很多人(包括很多科学家)断定病毒不是生命。”法国巴斯德研究院的微生物学家PatrickForterre说。
76、Nature|doi:1038/d41586-018-06034-8
77、作者又从普遍的能量使用方法中,推出了两个非常重要的基本概念——ATP及其合成酶。在王立铭的叙述中,关于它们的科学研究留下了不少科学家悲伤和无奈的故事,但到了结尾也有反转的惊喜。
78、生命体当然是要降低自身的熵值,但这不总是成功的:有时因为自身稳态被破坏,比如衰老;有时因为无法完全抵抗外界的高熵压力。熵变主要应该是面向代谢及调节代谢的过程:物质的,能量的,信息的。
79、生命是一种能够对独特且复杂的对象进行复制的机器(就像激光打印机或3-D打印机)。迄今为止,它们都还不会自我复制。我们可以去制造一些“无关紧要”的自组装型机器人,将两个(或几个)已经足够复杂并几乎能运作的机器人部件组装起来。但是在这种情况下,由自我复制所带来的再现复杂性提升非常有限,并且那些部件上的再现复杂性也是拜生命所赐(也就是创造了这些机器人部件的聪明人类)。想要在未来的某一天拥有一台能够自我复制和进化的3-D打印机并没有什么实质性的障碍。
80、因此,要说真正独立的生命体——堪称完全独立,能无牵无绊地自由生活的——恐怕就是那些乍一眼看起来相当原始的生命形式了。其中包括微型蓝藻,通常被称为蓝绿藻,它们既能进行光合作用,又能自己捕获氮;还有古细菌,它们能从海底火山的热液喷口获取所需的能量和化学原料。这太令人震惊了:这些相对简单的生物不仅比人类生存的时间长得多,还比我们更加自立。
81、它必须是一种不溶于水的化学物质,否则会在地球原始海洋里轻易地分崩离析。它必须能够形成致密的结构,要是孔隙太大各种物质能够自由进出,这层膜也就没有用了。而基于这两点,我们还能猜想出这层膜的第三个性质:它必须具备一定程度的通透性,能够让某些分子穿梭于细胞内外,例如氧气、营养物质、细胞产生的废物,等等。不溶于水、致密包裹、又有选择透过性,考虑到地球原始海洋里并没有多少原材料可以选,按说生命这道分离之墙的性质应该昭然若揭了。
82、今天我们都知道,DNA里藏着生命的密码|Pixabay