究竟怎麼算“活著”?如果能繁殖才算生命,難道騾子是…


究竟怎麼算“活著”?如果能繁殖才算生命,難道騾子是死的?的頭圖

究竟怎麼算“活著”?如果能繁殖才算生命,難道騾子是死的?

何為生物,何為非生物?活著到底是怎麼一種概念?北極永凍土中的病毒算“死了”嗎?如果遇到合適的宿主它依然會“復活”,進行生命的繁衍。

時至今日人類都無法用給“生物”下定義,如果哪天我們可以完成生命的定義,說明我們已經找到了生物學的最終答案。不過,人類如今已經窺探到生命的運轉方式,它的底層邏輯並沒有比計算機複雜多少。

生物無法定義

基於對地球生命的了解,我們大致可以說出大多數生物所具有的相同特徵:

1.構成生命的運轉的最小單位是“細胞”;

2.一切生物都需要從外界獲取物質進行“代謝”;

3.生命的延續依靠“繁殖”;

4.繁殖需要依靠“遺傳物質”進行傳承。

然而依然有一部分生物人類無法進行歸類。

無法代謝

前面我們說到的病毒就違背第2項(不能進行自主代謝),而是跑到別人的細胞工廠裡亂指揮,靠宿主細胞幫助自己繁殖後代。那麼病毒到底算不算生物?目前科學界依然爭論不休。

無法繁殖

馬和驢可以生出騾子,但騾子無法與任何物種繁殖出後代,難道說騾子不是生物?同樣的情況還有獅子老虎的後代,虎獅獸、獅虎獸等等雜交物種,難道它們都算不上是“活物”?

想要知曉生命奧秘並不能從現有生物進行歸納總結,而是要回到生命之初,了解生命是如何發生的,物質在某一刻發生了什麼“重大事件”,從而變得不一樣了。

生命起源於“四個字母”

在現代生物學的解釋中生命源於“遺傳信息與機制”的出現,這次事件讓物質具備了演化與延續的可能。

除了一部分病毒的遺傳物質為RNA,大部分生物的遺傳物質都是由四種稱之為“核苷酸”的化學物質排列組合而成的長鏈分子——脫氧核糖核酸(分子),英文簡稱DNA。

四種核苷酸的區別在於有一部分叫做鹼基部位有所不同,可以理解為鬥財主中4個人手裡有不同的牌分別為了“3個2帶個王,3個2帶個尖,3個2帶個二,3個2帶個三”。 “3個2”決定不了輸贏,關鍵要看”帶的“是什麼牌。

圖:DNA雙鏈,雙螺旋展開平面結構

為了方便我們把核苷酸的鹼基用四個英文字母代替分別為A(腺嘌吟)、G(鳥嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)。現存生物所有的DNA都是由這四種字母排列組合而成。那麼這四張牌如何打高度有序的出生命體呢?

DNA如何發展成生命?

如果你將每個生命體的DNA看做是由4個字母組成的密碼,那麼蛋白質就是更為複雜的密碼。

蛋白質由大量氨基酸小分子構成的長鏈分子,氨基酸種類高達二十多種,就像鹼基決定了核苷酸種類一樣,氨基酸由R基所決定。

圖:氨基酸小分子構成蛋白質長鏈三維結構

科學家通過合成DNA並植入細胞讓其進行表達的方式,發現三個鹼基可以表達成一個氨基酸,例如:科學家合成了AAAAAAAAA的DNA,表達後得到了三個賴氨酸。即AAA-AAA-AAA表達為賴氨酸-賴氨酸-賴氨酸。科學家經過不斷“試密碼”,人類最終得到了所有氨基酸的(鹼基)密碼子。

圖:密碼子表,DNA通過RNA進行轉錄,RNA的鹼基主要是AUCG,在轉錄的過程中U相當於DNA中的T

生命的過程實際上就是DNA長鏈中的“密碼子(三個鹼基組成的)”分別轉譯成對應的氨基酸,這些氨基酸又基於DNA長鏈的順序結合在一起形成蛋白質分子。

一個蛋白質分子由少則幾十個,多達幾千個氨基酸分子按照特定的順序首尾相連,對應的需要DNA片段則至少需要3倍數量的字母,還需要加上起始密碼與終止密碼。細胞就是在DNA的指揮下,不斷地從外界獲取材料與能量製造蛋白質,同時進行自我複制。

生命的底層架構

大道至簡,返璞歸真。生命底層架構如此簡單卻能創造出如此復雜的生命體,這像極瞭如今的電腦,底層實際只由0與1兩種數字組成,系統與應用卻如此復雜。

在40多億年前的深海之中,物質尚不能以太陽能量為生,只能依偎在熱泉口守著地球洩出的餘熱,不斷隨機地合成各種分子。或許在那漫長歲月中,可以實現自我複制分子的分子並不是只有DNA(RNA),只是因為它足夠簡單才得以傳承下來。