主题:【原创】生命其实很简单(一)前言 -- 水风

大河奔流 导读 复 88 阅 286945

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O 【原创】生命其实很简单(一)前言 21 水风 字2097 2004-10-31 11:25:12
O 生之初(一) 9 水风 字5648 2004-10-31 12:44:47
O 先顶一把,期待能尽早看到全文 蜜饯 字114 2004-10-31 17:47:53
O 有意思,下一章一定更有趣 海天 字48 2004-10-31 18:22:06
O 上帝的色子(二) 3 水风 字3363 2004-10-31 21:29:39
O 同感。能够写出来就是一大胜利。也跟着鼓劲一下 铁手 字0 2004-10-31 22:00:19
O 精彩精彩。附加送一个问题 铁手 字402 2004-10-31 22:20:46
O wow,这个前言写得有气魄,先声夺人啊。 龙城飞将 字0 2004-11-01 05:35:23
O 哈哈哈,深入浅出,诙谐幽默,水风先生好学问,好文采啊。 龙城飞将 字0 2004-11-01 05:42:47
O ^_^,写得好啊,快快快,哪位想插播广告可得赶紧啊。 龙城飞将 字22 2004-11-01 05:47:37
O 佩服兼鼓励一下 青方 字72 2004-11-01 05:49:26
O 这个问题问得好 1 水风 字1795 2004-11-01 19:01:23
O 关于大分子系统的熵,能变化的一点浅见以和水风 不爱吱声 字48 2004-11-03 21:43:34
O 对此文爱不释手,再次顶上,水风加油! 不爱吱声 字0 2004-11-03 21:47:46
O 回复的精彩。大是受益。刚又想到一点:癌细胞和胚胎发育 铁手 字474 2004-11-03 23:57:33
2004-10-31 11:25:12
主题:272836
水风
水风`1554`/bbsIMG/face/0039.gif`70`3573`16141`246740`从五品下:朝散大夫|游击将军`2003-11-04 20:11:45`0
【原创】生命其实很简单(一)前言 21

生命看起来好像很复杂,千姿百态的各色生物,让人目眩神迷。

基于我们类比的特性,当我们比较一块精致的手表和一朵精致的花之间的区别的时候,我们往往会惊叹于作为生命体的精致和完美。于是,当我们看我们那已经是无比复杂的手表相对于花朵的简单的时候,我们不仅要想,这不是我们可以做到的,这么复杂的东西,肯定会有一个很智慧,不,是非常智慧,不,…是无比智慧的存在才能制作出来的东西。

诚然,相比于我们人类社会20000年,文明社会6000年,机械社会300年,信息时代20年的历史,我们能够做出来的东西,则能跟大自然自己40000000000演化出来的产品相比呢?

但是我们不必感到颓丧。随着现代生命科学的不断进步,我们逐渐了解到,生命其实也很简单。

首先,要说明一点,我们现在看到的生命,已经是version 3000000的版本了。最早期的生命形式,随着几个,也许是几十,几百次的大灭绝而影迹皆无了。大自然一次次的更新自己的设定,一次次的补丁和升级,并逐渐淘汰所有落后的版本。就这样,在今天,产生出让我们目瞪口呆的复杂的生物。如果微软可以存在2000年,我们设想一下,2000年后的最新操作系统是什么样子呢?会不会也是复杂到无法想象呢?但是,如果一些进化的遗迹得以留存下来,我们还是可以沿着这些遗迹来追寻最初那些从简陋到复杂的演化过程。

我准备用8章来完成这个东西。给大家一点简单意义上的生命进化过程。但是我想讲的深入一些,希望大家了解了这个之后,会对于复杂的生命现象有更深的了解。我也一直在期待从物理意义上给出一个解释。但是,很遗憾。耗散理论还不足以揭示这些细节问题。

在生命的进化中,两个最重要的环节:大自然中外在环境决定了能够产生多种可能性,以及随机的事件将可能性变成历史的确定性。我在这里将从化学和生物学的角度上来阐述这两点是如何影响生命的产生和演化的。

生命所走过的每一步,都是历史上发生事件所积累的必然,同时也进一步确定了,或者说限制了下一步发展的方向。其实,科学在很多时候跟生活是相同的,道理都是一样的,我现在逐渐开始理解哲学博士的含义了。

暂定的章节如下:

1, 从有机物到原始细胞

2, 核酸和蛋白质分工的确定化

3, 细胞的进化

4, 从单细胞到多细胞生物

5, 多细胞生物的进化

6, 从信号传导通路看生命现象的简单化

7, 了解单基因如何对于进化产生影响

8, 自然的规则和自然选择,以及进化的关系

先声明,我是个懒人,尽量在一年之内完成吧。希望大家多提意见,我会先写得通俗一点。以后会不断的修改,以符合文献和资料的结果。

待续


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水风 修改于2004-11-03 23:43:33
2004-10-31 11:25:12
2004-10-31 12:44:47
272843 复 272836
水风
水风`1554`/bbsIMG/face/0039.gif`70`3573`16141`246740`从五品下:朝散大夫|游击将军`2003-11-04 20:11:45`0
生之初(一) 9

大家只看黑字就可以了,如果你读不懂的话,再看蓝字的解释。

最早的类生命体,(就像类人猿的命名,指已经具备了生命体的一些特征,但是还不是完整的生命体。并不具备生命体的三个特征:复制,新陈代谢和遗传变异。)据认为,应该是分为两大类,一类是核酸类,即RNA或者DNA链结构,另一类是蛋白质类,即类似目前存在的蛋白质,但是里面的氨基酸的成分也许是部分或者完全不同的。

这两类物质是在浓浓的原始汤(就是地球形成的初期,因为火山爆发,雷鸣闪电而形成了大量的有机物,这些有机物溶解在原始海洋里面,日积月累,形成了浓浓的原始汤)里面自发形成的。此时,所有的分子都是出于一种合成的化学平衡中,(即所有的分子都在不停的分解与合成中,最终的浓度取决于分解速度与合成速度的差异,原料的含量直接决定了合成的速度。如果原料是极大丰富的,那么合成的速度就会达到最高,分解的速度则非常低,该种物质大量生成。而一旦原料逐渐缺乏,合成的速度就会逐渐降下来,而分解的速度因为该种物质的浓度上升而加快,最终合成速度跟分解速度一样了,此种物质的含量就稳定下来了。) 如果所有的反应都是自发的进行,那么最终所有的物质的含量应该是恒定的。但是如果任何一种拥有稳定自身(或者破坏其他分子)的分子007的存在,都会产生更多的该种个体007。(这种增加是在分解其他分子的基础上进行的,为什么呢?因为当大家都处于一种动态平衡的时候,只有把原料的浓度给降下来,那么其他的分子就会分解一些,但是,这些新产生的原料不会再形成其他分子了,而是被用来增加这种特定分子007的含量)然而最终,这种分子也会达到化学平衡状态的含量稳定。

如果所有的分子都这么循规蹈矩的话,那么我们也就不会出现在地球上了。但是在现实中,绝大多数的分子都达不到平衡点,(就好像一大群人抢着吃东西,人多东西少,结果肯定是不可能大家都吃饱)。这个时候,最早的生存竞争就出现了。大家都在争夺那有限的物质资源。

打破这种平衡的,是一种被称为自身催化剂的分子,这种分子的可以催化原料形成自己,加快合成的速度。自私自利的家伙总是最先发迹的。而最适合作为催化剂的分子,一是蛋白,一是核酸。因为这两种物质都足够稳定,并可能产生足够的结构变化来满足各种催化需求。

在这些最早出现的自身催化剂暴发户中,逐步出现了友谊的存在,偶然几个暴发户凑在一起,发现可以大大增加这一小撮坏家伙合成的速度,从而进一步增加了这些物质的含量,并进一步增加了合成速度。

然而好景不长,外界狂暴的大自然,很容易就可以摧毁这些短暂的组合。外在的有毒物质,水流,蒸发,……很快就让这些暴发户联合成为泡影。

终于有一天,几个暴发户被一种叫做脂质体的东西连同一堆原料和其他分子给包了进去。结果暴发户联合在里面闷声发大才,很快就形成了独霸江山的状态。但是好景不长,有一天,这个脂质体完蛋了,暴发户联合也流离失所。随着水流,被风吹雨打去了。

同样的故事在一天天的上演着,暴发户联合的规模也逐渐在上升,有时候甚至出现了几个主要的暴发户联合纠集成一堆,相互合作的良好事态。而脂质体也不时地吞进几个联合去,让他们高兴几天。就这样,一万年过去了,两万年过去了,三万年过去了,四万年过去了……(水风被铁手一脚踢了出去,你在这里催眠呢?)F

亿万年过去了。终于,有一天,一堆合作良好的暴发户联合被幸运的吞了下去。这对家伙幸运的发现在那个什么脂质体上竟然没有被消灭,而是开始跟其它的脂质体合并了。这个超级脂质体的同类也逐步出现了,(注:这可不是什么神迹,是因为地球的造山运动已经逐步平息了下来,地壳表面也逐步冷却,火山不再爆发,整个地球风和日丽,就像外面的风景,是个出现点什么奇迹的好日子)。然后,是细胞(就是那个超级脂质体)进化开始了,根据被吞进去的暴发户联合的不同,各种脂质体具有了不同的特性。并不断的相互融合,吞噬,里面的暴发户组合也不断的重新洗牌。一千年过去了,两千年过去了,……(看看不爱吱声没有来,铁手也没有踢我,抹了把汗)就这样,一万年过去了,两万年过去了,三万年过去了,四万年过去了……终于有一天,电闪雷鸣,一颗小行星撞到了地球上,于是又是火山爆发,又是超级海啸。总而言之,整个地球又陷入了地狱一般的场面。(又该有脂质体该倒霉了F)。于是,第一次自然选择出现了,大多数倒霉的脂质体被消灭了,或者被弄得体无完肤,不成样子。少数的几个完美的,类似后代细胞样的脂质体们……也没有逃脱厄运。(嘘,这不是YY小说,主人公这么早就想上场,拜托,李福贵说过,领先半步,领先一步就会被烧死。你丫几个细胞这么早就出来抢工资,不毙了你们,历史怎么办)

于是,历史大倒退,除了留下了几个极少数的幸运儿,大多数脂质体们退化了好几代。而那几个领先者也没有逃脱被同化的厄运。于是,就这样,一万年过去了,两万年过去了,三万年过去了,四万年过去了……

终于,有一天,又是风和日丽。当当当当,当当当当,当当当当~,天气很好,脂质体们又开始出来串门,又开始融合进化。黄金时代又回来了。一千年过去了,两千年过去了,……(看看不爱吱声和铁手都没有来,又抹了把汗)就这样,一万年过去了,两万年过去了,三万年过去了,四万年过去了……终于有一天,电闪雷鸣,一颗小行星撞到了地球上,于是又是火山爆发,又是超级海啸。总而言之,真个地球又陷入了地狱一般的场面。(该有人,不,是有脂质体该倒霉了F)。

但是这一次,因为经过了上次的教训和演化,更多的脂质体们存活了下来。FF(嘿嘿,先让你们高兴几天)但是,新的危机出现了,这一次,火山爆发远远超过上次,水中含硫量直线上升,绝大多数的原始海洋成了硫酸湖,更多的直接被蒸发干了。脂质体们又是大死一批。

…………

在我,不是,在大自然几次三番的折腾下,终于,1亿年过去了,又1亿年过去了……留下来的脂质体们终于变得精明强干,里面的暴发户组合也变得逐渐固定下来了。甚至有暴发户组合可以自己合成部分组成脂质体的原料。这个时候,当当当当,灯光,音像,场记,场务,镜头,大家注意了,演员登场。(光柱打下,音乐声起,FFFF)一群脂质体们随波流了过来,还没等说话,就被送了回去。

在地壳冷却了近五亿年之后,第一群真正意义上的细胞出现了。在这些细胞里面,有了几大类合作良好的暴发户组合,有些暴发户组合专门生产其他的暴发户们,有的专门生产吃的,有的专门指导其他的暴发户们运作。当然,这个时候的细胞,和我们现在的细胞相比,还是有很大的差异。历史还需要几亿年来逐步将这些暴发户组合们给稳定下来。并真正把一切有用信息记录到细胞本身专用的记事本DNA上。这个过程本身,我们还没有任何资料可以考虑来追踪这个过程。所以下一章,将是完全的妖道所言。到了第三章,我们再回到已知知识基础上的细胞进化。

待续


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水风 修改于2004-10-31 12:58:43
2004-10-31 12:44:47
2004-10-31 17:47:53
272857 复 272836
蜜饯
蜜饯`573`/bbsIMG/face/0000.gif`70`1858`1158`19237`从五品上:朝请大夫|游骑将军`2003-05-27 12:18:05`0
先顶一把,期待能尽早看到全文

写这样的书,不容易。不过我觉得能坚持下来就是胜利。看看有关的讨论我也能学到很多东西。

蜜饯在此鼎力支持就是了。


  • 本帖 1 回复
2004-10-31 17:47:53
272862 复 272843
海天
有意思,下一章一定更有趣

期待着第二章,对你的“妖道所言”很感兴趣。F


2004-10-31 18:22:06
2004-10-31 21:29:39
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水风
水风`1554`/bbsIMG/face/0039.gif`70`3573`16141`246740`从五品下:朝散大夫|游击将军`2003-11-04 20:11:45`0
上帝的色子(二) 3

也许有人要怪妖道水风故意卖关子,你讲了半天的什么脂质体,什么暴发户,究竟是些什么什么啊?

列位看官,还是让我慢慢的道来。

首先要说明的是,最早出现的暴发户们,其中有的是蛋白质,(还不能叫蛋白质,只能叫做类短肽,因为一是他们不会很长,也就一二十个氨基酸,另外一个是当时存在的氨基酸恐怕会有几十甚至几百种,还不算上旋光性[旋光性就是,呵呵,就是化学物质的一种属性,只有两种,左旋或者右旋,但是一般的分子两者必具其一])有的是核酸,还有一些稀奇古怪,乱七八糟的东东。就像改革开放初期,先富起来的那批暴发户们,可以说是形形色色,什么都有。但是,历史并不是静止在了那个早期混乱的状态,很快,那些有真才实学的,有组织管理经验的,有广大的人脉的,以及那些有良好的亲戚关系,有个好爹好爷爷的家伙们从这些初期的暴发户中脱颖而出。并依靠自己(或者其他关系)的能力,不断的扩展自己的同胞,壮大自己的队伍。

于是地域性就逐渐作为一种特色出现了,当大地造山运动停止之后,原始汤有过一段非常宁静的时期。水流非常的缓慢,(相对于当时狂风暴雨而言)很多地区,出现了暂时性封闭的,不与外界交流的区域。在这些地域的原始汤中,某种,或者几种几类的物质,开始逐渐积累,并最终取得了绝对性的优势。比方说右旋的核苷酸(还记得旋光性么?),或者左旋的氨基酸。这些特定种类的的氨基酸或者核苷酸,因为某种原因在某个区域累积起来。并进而使他们的产物累积起来。同样,他们的产物因为相互间的竞争,最终会确立一种或者几种的相对优势。成为真正的地方霸主。

当若干年后脂质体开始出现的时候,这些产物将被包入脂质体中,因为这些产物在特定的区域占有绝对的优势,形成的脂质体中,内涵物也是这些物质占有优势。这种区域性的相对优势是非常脆弱的,往往会因为外界环境的突然变化而改变。变成了几个强龙跟地头蛇斗的局面,并最终形成暂时稳定的优势产物。

这种局面会一直持续上百万,千万年,直到真正可以复制自身的暴发户联合体出现为止。这种真正可以自我复制的联合体,才是将来生命的最初的来源。虽然没有外在的结构可以保护他们,而且这种联合体在我们今天看来是无比的笨拙和低效。但是,自我复制,就意味着自己人可以越来越多,而且不是多几个亲戚朋友那么简单,而是多出了同自己一模一样的,那将来自己还不是可以横着走。

如果没有错的话,这种自我复制的联合体,在地球上出现的时候,并不是单一的事件,而是有可能在几万年中,因为环境的因素,成为一个比较普遍的事件。这个时候,一般的暴发户,和暴发户组合,已经不是对手了,如同动漫上演示的一般,嘿嘿,咱们也进化了,自然就有进化的对手。当时的状况应该还是群魔乱舞,核酸,类短肽,左旋的,右旋的,大家公平竞争,各地都有高手存在。

接下来的淘汰赛无疑将决定几十亿年后地球上生命的形态。没有任何证据表明,左旋状态的核苷酸在进化和化学平衡上以及跟其他物质的配合上,会比右旋的有优势。反过来也一样,接下去的淘汰完全是一连串的偶然事件的结果。就像选硬币的两面,理论上,任何人都会连续猜对十次,但是现实中,只有在第一次机会中答对的幸运者,留了下来。决定了我们只能利用左旋的氨基酸,只能利用右旋的核苷酸和糖而不能利用旋光相反的成分。

但是在另外一场淘汰赛中,实力决定了一切。各种五花八门的组合纷纷登场,只有实力最强,反应最快,下手最狠的组合幸运的留了下来。这对组合就是我们的右旋核苷酸和左旋短肽组成的参赛队伍。他们凭借着自己过人的生产能力,迅速压制住了其他对手组合的反击。值得一提的是,具备同样能力的左旋核苷酸和右旋短肽得参赛队伍在比赛过程中遭到了大自然裁判不负责任的毁灭性打击,另外几对更加有潜力的组合则不知道因为什么原因没有在地球上产生过。只能让人感叹,竖子成名阿。现在是水风电视台向大家播报并总结历史上最著名的旋光性挑战赛的结果。谢谢大家的收看,欢迎您继续收看我们的节目。广告后马上回来,

推荐一个很好的古生物网站外链出处

待续


  • 本帖 1 回复
2004-10-31 21:29:39
272898 复 272857
铁手
同感。能够写出来就是一大胜利。也跟着鼓劲一下
2004-10-31 22:00:19
2004-10-31 22:20:46
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铁手
铁手`352`/bbsIMG/upload/face/352.gif`70`45489`39490`493309`正四品上:正议大夫|忠武将军`2003-05-03 11:59:57`0
精彩精彩。附加送一个问题

也是一直没有想明白的。

上文里的重点是在于物质组成上的竞争,也就是“原材料”的竞争关系。哈哈,的确是,自私自利的家伙比较容易获得额外资源。

另外一点我觉得可以考虑的是那些“集团分子”本身的稳定性,也就是从能量角度考虑。能够被人拆散的,基本上都是属于不那么稳定的大分子结构。稳定的分子结构就有比较大的被保留的可能性。

不知道后面会不会提到象染色体这种平常稳定,在复制分裂的时候又很不稳定这种特性来?


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2004-10-31 22:20:46
wow,这个前言写得有气魄,先声夺人啊。
2004-11-01 05:35:23
哈哈哈,深入浅出,诙谐幽默,水风先生好学问,好文采啊。
2004-11-01 05:42:47
^_^,写得好啊,快快快,哪位想插播广告可得赶紧啊。

要不然广告费肯定疯涨。


2004-11-01 05:47:37
272950 复 272836
青方
佩服兼鼓励一下

坚持就是胜利!

很想了解这些方面的知识,仔细阅读之后,想些问题和您讨论。


2004-11-01 05:49:26
2004-11-01 19:01:23
273072 复 272900
水风
水风`1554`/bbsIMG/face/0039.gif`70`3573`16141`246740`从五品下:朝散大夫|游击将军`2003-11-04 20:11:45`0
这个问题问得好 1

另外一点我觉得可以考虑的是那些“集团分子”本身的稳定性,也就是从能量角度考虑。能够被人拆散的,基本上都是属于不那么稳定的大分子结构。稳定的分子结构就有比较大的被保留的可能性。

不知道后面会不会提到象染色体这种平常稳定,在复制分裂的时候又很不稳定这种特性来?

这个问题问得非常好,我来试着复述一下,您的意思是不是,从结构的稳定性上来看,越稳定的物质,也就越能保留下来,从而在初期的争夺中占有较高的份额。但是问题是,结构上稳定的结构在自我复制的过程中,稳定的结构会成为一个阻碍,使之不利于自身的复制,从而削弱了竞争性。

那么大自然是如何克服了这个难题的呢?

会不会是在平时和复制时期,具有不同的特性呢?

这个问题我原来不打算提到的,因为要理解这些需要一定的化学和热力学方面的基础。但是既然您在这里问到了,我就试着讲一讲。

答案是,大自然在竞争一开始,就开始偏爱那些结构比较稳定,同时又可以变化构象和构型,从而形成不同的结构体的大分子。结构相对稳定,意味着可以较好的保存已有的大分子,但是不需要非常稳定。因为,稳定的程度太高意味着难以进行修饰和变化,这就像一个非常死板的企业,在一开始,会因为严格的纪律,产生非常好的成效。但是久而久之,会因为缺乏随着外界变化而变化的能力,逐渐被淘汰。可以变化构型和构象,就像一个企业在一定的范围内具有自主的灵活性。因为构型和构象的变化,只是分子内部的调整,就向企业内部的人员调动。太灵活的企业往往会没有了自己的风格,而在大分子,就是失去了自己的属性,可以随意被外界的环境所改变。构型和构象的变化对于大分子而言,是固有的属性,但是只有能量最低的那种组合状态最常见,而能量最低的那种状态,也是最稳定的。同时,对于那些不常见的状态,会随着外在能量的输入,而变得常见起来。就像是企业在紧急关头调动所有人员的积极性,往往会产性意想不到的成效。

这类具有两方面的特性,同时很好的调和了两方面的冲突的企业,一定会是成功的企业。同样,具有相同特性的大分子,也是成功的大分子。F

我觉得我还是比较适合给人回复F,自己写东西往往会丢三落四的。F


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2004-11-01 19:01:23
关于大分子系统的熵,能变化的一点浅见以和水风

/article/273485


2004-11-03 21:43:34
对此文爱不释手,再次顶上,水风加油!
2004-11-03 21:47:46
2004-11-03 23:57:33
273509 复 273072
铁手
铁手`352`/bbsIMG/upload/face/352.gif`70`45489`39490`493309`正四品上:正议大夫|忠武将军`2003-05-03 11:59:57`0
回复的精彩。大是受益。刚又想到一点:癌细胞和胚胎发育

生命系统,我觉得最让人觉得有意思的是它的多变性。在需要稳定的时候稳定,在需要不稳定的时候不稳定,比如我前面提到的染色体在平常的时候稳定,而在细胞分裂的时候不稳定。

又比如细胞分裂,在胚胎发育的时候,胎儿细胞其实和癌细胞是一样的状态(若干年前的概念,也许会错),都是分裂巨快。而一旦经过胚胎发育期,这种快速分裂的状态就不在存在。除非是出现病理的状况,也就是癌症的情况。

干细胞的研究,在很大程度上也许是归结于这种不稳定状态的获得。

呵呵,好像我那个老贴可以续下去了。。。


  • 本帖 1 回复
2004-11-03 23:57:33
帖内引用

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