“活着”究竟意味着什么?来自诺贝尔生理学奖(5)
据我们所知,我们人类是唯一能看到这种深层联系,并思考这一切可能意味着什么的生命体。这让我们对这个星球上的生命负有某种特殊的责任,因为它们都算我们的亲戚,有些是近亲,有些是远亲。我们要关心一切生命,照料一切生命。而要做到这一点,我们首先要理解生命。
有些生物学家就此得出结论,病毒的存续严格依赖于另一个生命体,这就意味着病毒不是真正的生命体。但我们还要记住很重要的一点:几乎所有生命形态,包括我们人类,也都依赖于其他生命体。
这些计算机系统展现了越来越惊人的数据处理能力,却没有表现出任何类似于抽象思维或想象力、自我意识或知觉的东西。哪怕只是定义我们所说的这些心智特性都非常困难。在这个方面,小说家、诗人或艺术家可以通过贡献创意想法的基础,通过更清晰地描述情绪状态,甚或通过追问存在的真正意义,助我们一臂之力。如果我们讨论这些现象时,能在人文和科学之间有更多的共同语言,或至少有更强大的智识联结,我们可能就可以更好地理解进化是如何以及为什么让我们发展成为化学和信息的系统,乃至以不可言说的方式意识到自己的存在的。要理解想象力和创造力是如何产生的,这本身就需要我们动用所有想象力和创造力。
原作者丨保罗·纳斯
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。
生命之树分杈繁密,生活在不同分支上的生物体的种类之多,令人震惊。但是,即便是这样丰富的多样性,在更重大、更基本的相似性面前也会逊色几分。作为化学、物理和信息机器,所有生物体运作的基本细节是相同的。比如,生物体都用相同的小分子ATP作为能量货币;都依赖DNA、RNA和蛋白质之间的基本关系;都使用核糖体来制造蛋白质。弗朗西斯·克里克认为,从DNA到RNA再到蛋白质的信息流是最根本的生命特性,所以,他把这种关系称作分子生物学的“中心法则”。后来,有人指出了一些法则外的小特例,但克里克的核心观点依然屹立不倒。
最古老的化石看起来和今天的一些细菌非常相似。这说明当时的生命形态可能已经相当完备,有被细胞膜包裹的细胞,有基于DNA的遗传系统,有基于蛋白质的新陈代谢。
凯恩斯-史密斯想象中的黏土颗粒是以硅为基础的,科幻小说作家都很热衷于幻想硅基外星生物。和碳原子一样,硅原子最多可以组成四个化学键,我们已经知道它们可以形成聚合物:硅酮密封胶、黏合剂、润滑剂和厨具的主要成分都是硅。原则上,硅基聚合物可以很大,而且多样,足以包含生物信息。
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。
摘编丨安也
我们应该来如何定义生命?
尽管我们和所有已知的生命形式都依赖于碳基聚合物,但我们对生命的思考不应该受制于地球上的生物化学经验。我们可以天马行空地去想象,宇宙中其他地方的生命以别的方式运用碳,甚或压根就不是构建于碳基之上的生命体。比如说,英国化学家和分子生物学家格雷厄姆·凯恩斯-史密斯(Graham Cairns-Smith) 就曾在20世纪60年代构想了一种原始的生命形式,它会基于结晶状黏土颗粒进行自我复制。
纪录片《人体奥妙之细胞的暗战》(2012)剧照。
和DNA一样,RNA分子也可以储存信息。它们也可以被复制,复制过程中的错误也会导致变异。这意味着RNA可以作为一种能进化的遗传性分子运作。直到今天,基于RNA的病毒仍然如此行事。RNA分子的另一个关键特性是它们可以折叠,形成更复杂的三维结构,可以作为酶发挥作用。基于RNA的酶完全没有蛋白质酶那么复杂,也没那么多功能,但它们可以催化某些化学反应。比如,对如今的核糖体的功能至关重要的几种酶就是由RNA制成的。如果将RNA的这两种特性结合起来,也许能够产生既能作为基因又能作为酶的RNA分子:把遗传系统和简单的新陈代谢打包在一个袋子里。这就等同于有了一个能够自我维持、以RNA为基础的生命体。
文章来源:《生理科学进展》 网址: http://www.slkxjzzz.cn/zonghexinwen/2022/0808/890.html
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