生命只不過(guò)是一部“分子機(jī)器”

仰望星空的時(shí)候篙程,經(jīng)常會(huì)有個(gè)疑問(wèn):滿天的星星會(huì)不會(huì)像沙子一樣枷畏,而地球只是沙中之沙呢?網(wǎng)上流傳過(guò)一個(gè)非常經(jīng)典的FLASH動(dòng)畫(huà)虱饿,名字叫做《宇宙刻度》拥诡。通過(guò)這個(gè)FLASH,我們可以直觀地找到答案氮发。在宇宙天體中渴肉,相較于銀河系,地球就像一粒塵埃爽冕;相較于可觀測(cè)的宇宙仇祭,銀河系就像一粒塵埃。但是颈畸,如果不斷地深入乌奇,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)没讲,地球內(nèi)的一粒塵埃,里面也有大千世界礁苗,分子之于夸克如同地球與沙子爬凑;中微子至于弦,也如同地球與沙子寂屏。佛曰:一粒沙中有三千世界贰谣。佛觀一碗水,八萬(wàn)四千蟲(chóng)迁霎。誠(chéng)哉斯言吱抚,不同的視角會(huì)有不同得到結(jié)論,我們看待世界的視角不同考廉,得到的結(jié)論自然不同秘豹。


生命可以說(shuō)是宇宙中最為神奇的產(chǎn)物,來(lái)自無(wú)機(jī)物卻有著有機(jī)的生命昌粤,微觀的動(dòng)態(tài)卻呈現(xiàn)出宏觀的穩(wěn)定既绕。說(shuō)到底,生命只是由無(wú)生命的元素搭建而成的涮坐。其中是何種道理凄贩、何種規(guī)律在發(fā)生作用,讓生命得以生生不息地繁衍袱讹?生物課堂上疲扎,老師給我們講過(guò),生命的特征捷雕、DNA的神奇以及細(xì)胞的分裂椒丧,等等。但是救巷,生命到底是什么壶熏,介于生物和非生物之間是什么樣的狀態(tài)?日本科學(xué)家福岡伸一在其著作《生物與非生物之間》浦译,以微觀的視角向我們解釋道:以分子生物學(xué)的生命觀來(lái)看棒假,生命體不過(guò)是由無(wú)數(shù)微小的零部件組裝而成的精密模型,充其量不過(guò)是一部“分子機(jī)器”精盅。

既然生命體等同于分子機(jī)器帽哑,那么我們就可以通過(guò)精妙的儀器和巧妙地操作,改造那些組成機(jī)器的分子渤弛,從而達(dá)到“改良”生命體的目的。這就是當(dāng)前炙手可熱的生物工程技術(shù)甚带。在將近40億年的時(shí)間里她肯,地球上的每一種生物的演化都是遵循著自然選擇的法則佳头,但是生物技術(shù)卻超越了自然的界限,自然選擇的法則已經(jīng)被打破晴氨,克隆人康嘉、定制人、仿生人都有可能成為現(xiàn)實(shí)籽前。這一切是如何發(fā)生的呢亭珍?


福岡伸一的著作《生物與非生物之間》,用幽默枝哄、清新卻不失理論性的語(yǔ)言肄梨,對(duì)介于生物與非生物之間生命密碼的探索過(guò)程進(jìn)行了詳盡地解讀。

什么是生物挠锥?生物和非生物的分界線在哪里众羡?比方說(shuō)飛禽走獸是生物,但病毒是不是生物呢蓖租?病毒特別規(guī)整粱侣,充滿了幾何之美,有的像是正二十面體蓖宦,有的像參見(jiàn)一樣呈螺旋狀重疊在一起齐婴。同一種類型的病毒都擁有完全相同的外觀,無(wú)論是大小還是個(gè)性稠茂,沒(méi)有絲毫偏差柠偶。病毒的幾何性,來(lái)源于蛋白質(zhì)規(guī)則排列而成的外殼主慰,我們甚至可以說(shuō)嚣州,病毒是來(lái)自機(jī)械世界的微型模型。但是共螺,病毒無(wú)法攝入營(yíng)養(yǎng)该肴,也不會(huì)呼吸,自然也不會(huì)排出二氧化碳和其他廢棄物藐不≡群澹可是,病毒和單純的物質(zhì)之間有一個(gè)本質(zhì)區(qū)別雏蛮,病毒能依靠蛋白質(zhì)外殼內(nèi)部的單一分子核酸(DNA或RNA)進(jìn)行自我復(fù)制涎嚼、自我增值。福岡伸一的認(rèn)為挑秉,病毒并不是生物法梯。


圍繞這一命題,福岡伸一對(duì)生物和非生物之間的界限問(wèn)題進(jìn)行了深入探討。書(shū)中不但介紹了人類對(duì)微觀世界的探索過(guò)程立哑、理論經(jīng)驗(yàn)夜惭,更向我們展現(xiàn)了作為科學(xué)家不為人知的一面。他從“遺傳因子”開(kāi)始談起铛绰,談到了DNA诈茧、雙螺旋結(jié)構(gòu)、DNA序列捂掰。福岡伸一指出敢会,生命的特征一是DNA,二是動(dòng)態(tài)秩序这嚣。DNA記載了生命的信息鸥昏,使得生命能夠不停地進(jìn)行復(fù)制,而動(dòng)態(tài)秩序則是生命最重要的特征之一疤苹。

眾所周知互广,微小顆粒基本上都是出于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的卧土,都遵循著熱運(yùn)動(dòng)(布朗運(yùn)動(dòng))的規(guī)律惫皱,時(shí)時(shí)刻刻都在進(jìn)行著不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。從分子層面的視角來(lái)看尤莺,生命的確遵循著物理原則旅敷,但它并沒(méi)有任由布朗運(yùn)動(dòng)(熱運(yùn)動(dòng))的擺布,二是從隨機(jī)運(yùn)動(dòng)中孕育出了復(fù)雜的秩序颤霎。擴(kuò)散尚未完成時(shí)媳谁,濃度、溫度友酱、能量等等會(huì)呈現(xiàn)出漸變的趨勢(shì)晴音,攜帶一定的信息,但過(guò)不了多久缔杉,微粒就會(huì)均勻分布锤躁,達(dá)到平衡狀態(tài)。一旦達(dá)到平衡狀態(tài)或详,這個(gè)系統(tǒng)就死掉了系羞。衡量這種程度的標(biāo)尺是“熵”,熵一旦達(dá)到峰值霸琴,一切都將結(jié)束椒振,這就是熵增加原理。與普通的非生物反應(yīng)系統(tǒng)相比梧乘,生物達(dá)到這一狀態(tài)需要的時(shí)間很長(zhǎng)澎迎,比如人類就需要幾十年的時(shí)間。在這段時(shí)間里,生命會(huì)生長(zhǎng)夹供、會(huì)自我復(fù)制辑莫、受傷生病后會(huì)自愈,會(huì)繼續(xù)活下去罩引。因此,福岡伸一認(rèn)為枝笨,生命擁有兩種能力:維持現(xiàn)有秩序的能力和孕育出新的有序現(xiàn)象的能力袁铐。由此可見(jiàn),病毒并不能算作“生物”横浑。


正如薛定諤在《生命是什么》中所指出的剔桨,熵增加原理適用于一切物理現(xiàn)象,而生命的特質(zhì)就是能對(duì)抗熵增加原理的影響徙融,維持秩序洒缀。要維持秩序,就需要不斷地破壞秩序欺冀。福岡伸一一陣見(jiàn)血的指出树绩,對(duì)抗熵增加原理的唯一辦法,并非增強(qiáng)系統(tǒng)的耐久性與結(jié)構(gòu)隐轩,而是讓系統(tǒng)本身始終處于流動(dòng)狀態(tài)饺饭。只要生物還活著,體內(nèi)必然會(huì)有熵出現(xiàn)职车√笨。“流動(dòng)”起到了將生物體內(nèi)必然出現(xiàn)的熵排除體外的作用。所以悴灵,我們可以對(duì)生命進(jìn)行重新定義:生命就是處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)的流體扛芽。動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)同時(shí)具有非常強(qiáng)的容錯(cuò)性。面對(duì)欠缺或不足积瞒,動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)會(huì)想方設(shè)法彌補(bǔ)影響川尖,優(yōu)化系統(tǒng)。

但是赡鲜,生物內(nèi)部總有不可逆的時(shí)間洪流空厌。在時(shí)間軸的某個(gè)節(jié)點(diǎn),本應(yīng)該合成出來(lái)的部分由于病變银酬、人工干預(yù)等各種因素沒(méi)有出現(xiàn)嘲更,就會(huì)導(dǎo)致形狀的互補(bǔ)性無(wú)法成立。如果用一張折紙來(lái)表示揩瞪,那就是導(dǎo)致折紙沒(méi)有沿著既定折紙對(duì)折赋朦,而是稍微錯(cuò)開(kāi)一點(diǎn),偏離了方向,最終導(dǎo)致折線的部位搖搖晃晃宠哄、松松垮垮壹将,最終造成無(wú)法挽救的損失。所以毛嫉,福岡伸一總結(jié)道诽俯,名為生命的動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)始終保持著微妙的平衡,同時(shí)沿著時(shí)間軸承粤,朝一個(gè)固定的方向不斷折疊暴区。生命無(wú)法倒退,每個(gè)瞬間都是完成態(tài)辛臊。


在做過(guò)很多實(shí)驗(yàn)和研究之后仙粱,福岡伸一感喟道:胡亂介入,會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)平衡造成難以修復(fù)的損傷彻舰,即使平衡狀態(tài)看似沒(méi)有太大的變化伐割,那也是因?yàn)閯?dòng)態(tài)系統(tǒng)太靈活、太柔軟刃唤,能暫時(shí)撫平介入帶來(lái)的沖擊隔心。系統(tǒng)內(nèi)的某個(gè)部分已經(jīng)變形、損壞了尚胞。生命與環(huán)境的相互作用济炎,是只能折疊卻不能拆開(kāi)的折紙,而介入會(huì)將只此一回的運(yùn)動(dòng)引向計(jì)劃之外的岔路辐真。

福岡伸一最終的結(jié)論是须尚,我們進(jìn)行的種種研究與實(shí)驗(yàn),其實(shí)只證明了一件事:人類不可能像操縱機(jī)器那樣操縱生命侍咱。我們只能拜倒在自然的洪流面前耐床,忠實(shí)記錄生命的方方面面,別無(wú)他法楔脯。

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