你知道这“十大发明”吗?—晨星读《生命的跃升》

我们人类是极其幸运的,无论是地球生命的诞生,还是人类群体的崛起,都是独一无二的宇宙奇迹。我们每一个人作为一个单独的个体能够存在,也是独一无二的奇迹。人类从哪里来,既是一个经典的哲学命题,也是一个复杂的生物学命题。今天从生物学角度来跟大家聊聊一本关于生命起源的书:《生命的跃升:40亿年演化史上的十大发明》。

这本书的作者尼克·莱恩,是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。他在书中总结了自然界中最伟大的“十大发明”,也是我们地球40亿年生命演化史上的十个大事件,分别是:生命起源、DNA、制造氧气、真核细胞、有性繁殖、运动、视觉、体温、意识、死亡。这些发明完全是由大自然完成的,每一个发明背后都有着奇妙而有趣的故事。

1.生命的起源。1953年科学家斯坦利·米勒曾用烧杯模拟地球大气进行“原始汤”的实验解释生命的诞生,但不久便被推翻;科学家们又潜入深海,发现了海底岩浆形成的热泉口附近的微小的空腔结构,正是这些空腔结构让氢气和二氧化碳在其中形成了生命原材料的有机分子。

2.遗传的双螺旋。生命在海底热泉口诞生后,热泉口高浓度的核苷酸和核糖核酸反应成了脱氧核糖核酸,也就是DNA。其功能是信息储存,也就是可以遗传后代的基因,这就是神奇的双螺旋结构。每种动物的DNA都有差别,正是这种差别才让地地球上上的生命变得如些丰富多彩而又变幻莫测。

3.吸收太阳赐予的氧气。最早的氧气是由一群不安分的细菌产生的,这些细菌为了抵御紫外线辐射,吸收了海洋中的锰元子形成锰原子簇,同时释放出了氧气,体内藏着锰原子簇的细菌首次造氧后,叶绿素才带来了光合作用,地球大气中的含氧量在26亿年前突然飙升,就是著名的“大氧化事件”。

4.有核才有无限可能。最初的生命属于单细胞生物,因为体内没有真正的细胞核,被称为原核生物。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。 从此,地球生命史实现最重要的一次转变,如果没有这次转变,就没有今天我们身边的鸟语花香,当然也不会有我们人类。

5.有性繁殖。在生命诞生之初,繁衍的方式是简单又纯洁的无性繁殖,无性繁殖其实更象是在自我复制。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。有性繁殖取代无性繁殖成为今天地球上绝大多数生物采用的繁殖方式,其背后肯定有着某种巨大的优势。从此遗传才有了多样性,生命才能够演化发展。

6.生命在于运动。运动的起源可以追溯到真核细胞诞生之初,而寒武纪大爆发才算是真正拉开了地球生命运动会的大幕。运动的目的性非常强,就是捕食与躲避捕食,于是在吃与被吃的生存竞争中,生命加快了演化的速度。运动决定了演化的节奏,让生命变得更强壮、更敏捷、更巨大,运动让地球上的生命活力四射。

7.睁开双眼看世界。眼睛被称为“心灵的窗户”,化石记录中最早的眼睛属于生活在距今5.4亿年前的三叶虫,其实早在三叶虫出现之前,所有动物眼睛的祖先——感光细胞就诞生了,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。因为有了眼睛,这个世界才变得色彩斑斓。

8.生命要有温度。动物分为热血动物和冷血动物,而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。热血动物大约在距今2.5亿年前的三叠纪时期出现,包括了哺乳动物的祖先犬齿兽类和鸟类的祖先恐龙。经过2亿年的演化,热血动物已经成为地球上最高级的生物类群,热血扩展了生命分布的纬度和高度。

9.物质决定意识。意识是我们对这个世界和自我的反应,它是依托于物质而存在的,这个物质就是大脑中的神经元。意识可以分为两种:一种叫做“基本意识”,包括对自己和周围世界的认知、情绪、饥饿等;另一种叫做“眼神意识”,是以社会、语言为基础的心智。如果以“基本意识”作为衡量标准,那么几乎所有的脊椎动物都具有意识。尽管我们还无法清晰解释意识产生的原因及背后的奥秘,但是意识毫无疑问也是演化的产物。

10.死亡并不可怕。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。其实不仅是人类,地球上所有生命都将死亡作为终点。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,细菌演化出了程序性死亡,让死亡有不可替代的意义。在生命体中,呼吸和新陈代谢越快,自由基的泄漏也就越快,寿命也会变短。单纯延长寿命并不是关键,让身体始终保持在健康有活力的状态才是根本。正是因为死亡的存在,我们才会懂得珍惜时间,珍爱生命!

晨星写于2021年2月25日晚

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