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《生命的跃升》:40亿年演化史上的十大发明

2018年07月06日 16:42:21 来源: 简书 作者: 字号:TT

关于作者

尼克·莱恩,英国著名生物化学家,伦敦大学学院遗传、演化与环境系教授,专门研究生物进化。

莱恩认为,进化历史上的“发明”,造就了生命和今天的世界,这些“发明者”,不是某个人,而是大自然。在《生命的跃升》中,莱恩总结了他眼中自然界最伟大的“十大发明”。《独立报》评价他为“我们时代最令人激动的科普作家之一”。

关于本书

《生命的跃升》一书中,莱恩通过列举生命历史上具有开创性的大事件,阐述了这些伟大“发明”是如何造就、改变了生命,进而改变了地球本身。

凭借着生动的语言和严谨的论证,本书获得了2010年英国皇家学会科学图书奖,并被《新科学家》、《自然》、《泰晤士报》、《独立报》等知名媒体评选为当年的年度图书之一。

核心内容

介绍生命进化历史上十次最伟大的“发明”:生命、DNA、光合作用、复杂细胞、有性繁殖、运动、视觉、热血、意识、死亡。

一、生命的诞生最早的生命,诞生在距今38亿年前。海底岩浆形成的热泉口,最高温度可达400℃,喷出许多致命的含硫矿物。正是在热泉口附近,科学家发现了微小的空腔结构,而氢气和二氧化碳就在这些空腔里形成了有机分子,这些有机分子就是生命的原材料。

二、遗传的双螺旋脱氧核糖核酸,也就是DNA。DNA的功能是信息储存,其中的许多信息可以遗传给后代。这些有遗传效应的DNA片段也就是基因。每种动物的DNA都有差别,正是这种差别才让地球上的生命变得如此丰富多彩又变幻莫测。

三、吸收氧气氧气是支撑地球生命的关键物质。生命诞生之初的地球上并没有氧气,空气中满是二氧化碳、甲烷等气体。细菌出现后,一部分细菌已经能够利用太阳光从海洋中的硫化氢里提取电子,然后电子与二氧化碳形成糖,这被称为光系统。

为了抵御强烈的紫外线辐射,细菌吸收了许多锰元素。作为“保镖”的锰元素不仅保护了细菌,还形成了锰原子簇。锰原子簇能够从水中得到电子,同时释放出氧气。起初这个过程很慢,但是当叶绿素加入进来之后,反应速度越来越快,光合作用最终诞生。

四、细胞核我们知道,细胞是生命体的最小结构和单位,由细胞膜、细胞质和细胞核组成,其中,细胞核内装满了载有遗传基因的DNA。最早的生命属于单细胞生物。在距今20亿年前的某一天,一个原核细胞钻进另一个原核细胞体内变成了真正的细胞核,真核细胞就在如此偶然的情况下诞生了。

五、有性繁殖高级的生命体,都有性别之分,并且通过不同性别的结合繁衍后代。在生命诞生之初,繁衍的方式是无性繁殖,这种繁殖更像是自我复制。某一天,两个细胞融合到一起,它们的染色体分离之后进行了重组,有性繁殖就这样诞生了。

有性繁殖的好处在于杂种优势,后代能从父母那里遗传更好的基因,实际上性就是将基因打乱后重新组合,让更好的基因能够保存并且发扬光大。

六、运动运动的核心是肌肉,肌肉由肌纤维构成,能够将化学能转化成机械能。运动决定了演化的节奏,让生命变得更强壮、更敏捷、更巨大,它让地球上的生命活力四射。

七、眼睛今天,地球上95%的动物都长有眼睛。人类眼睛消耗氧气的能力甚至超过了整个大脑。包括达尔文在内的许多人认为,眼睛是生命设计的巅峰。

眼睛的前身是感光细胞,这种细胞包含了视觉色素——视紫红质,能够感受到光的存在。在后来的演化过程中,脊椎动物的感光细胞变成了眼睛,而无脊椎动物的感光细胞变成了负责昼夜的生物钟。在生命演化的历史上,感光细胞只演化了一次,却成为视觉的起点。

八、体温动物分为热血和冷血,我们人类所属的哺乳动物属于热血动物。热血的核心是高新陈代谢率,最明显的优势是更好的力量和耐力。热血动物就像是一座微型电站,通过燃烧碳来产生热量,如此一来就不再畏惧寒冷的夜晚和冬季了。

高新陈代谢率和食物的高消耗,导致热血动物的寿命相对更短、种群数量更少。但热血的优势有两大方面:一方面,热血允许动物在夜间活动并在寒冷的区域生存,扩大了活动时间和生存范围;另一方面,热血将更多资源提供给大脑,让生命体拥有了更大的大脑和更高的智商。

九、意识不同的意识是大脑特定区域的属性,当我们用物理手段刺激特定区域时就会产生指向性的意识。当大脑的某一区域出现疾病的时候,我们的意识就会产生相应的病理反应,比如阿尔茨海默病、癫痫。如果对大脑的某一区域用药,则能够很好地缓解精神类疾病。如此看来,意识并非神赐,它是依托于物质而存在的,这个物质就是大脑中的神经元。

十、死亡死亡是我们最不想面对的事情,但又是每一个人最终不得不面对的事情。早在30亿年前,地球上还只有细菌的时候,为了与噬菌体对抗,细菌就演化出了程序性死亡。正是因为死亡的存在,我们才懂得珍惜时间,珍爱生命。

金句:

1. 不管生命是多么极端罕见,在无限宇宙中,生命总会出现在某个行星上,而我们只能生活在这样的行星中。

2. 最初的生命是一块多孔石头,生产出能量和复杂分子,一直到蛋白质和DNA形成。

3. 虽然DNA复制的保真度惊人,但总会有变化,每一代都和上一代不一样。不光是因为我们的基因被性搅乱了,也是因为我们都带着新突变。

4. 自然选择筛除了几乎所有的怪物,只留下最接近正常的,因此自然选择其实是一股稳定力量。DNA变形扭曲,自然选择又重新拉直。

5. 细菌是终极保守者,而真核细胞则喜欢时不时来个惊天动地的大改变,就像寒武纪大爆发。

6. 我们生命中所珍爱的一切、我们世界的所有奇迹,都来自一个单一的事件——既是偶然,又是必然。

[责任编辑:朱艳艳 ]

演化史 生命

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