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标题: 生命是什么？ [打印本页]

作者: marrowstem 时间: 2010-10-21 16:25 标题: 生命是什么？

本帖最后由 marrowstem 于 2010-10-21 16:26 编辑
+ Q) A2 U) V; y1 L; Q
What is Life?4 J- |/ b2 D- L$ z' I3 N& U
大家都知道，近现代由于物理学的发展，物质到底是由什么组成的，已从分子、原子层次更深入到质子和中子水平中去。那么对生命现象的研究是否同样也可以用此方法进行还原式的研究呢？" P' h: C( {# d. D
在上个世纪30年代，著名物理学家波尔认为，当人们用物理、化学的“还原”方法来研究生命现象时，都会因丧失了“生命存在”这一前提，而不可能真正获得对生命本质的准确认识。他还认为，对生命本质的研究，也许“需要去发现其他一些原理”。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-21 16:27

另一位著名物理学家薛丁锷在1944年通过对生命现象的深入思考，写了一本至今仍在出版的书，名叫《什么是生命（What’s life）?》，此书被称作分子生物学的《汤姆叔叔的小屋》，在书中，他对生命本质提出了一系列原创性的思想，另外他也尝试用物理学的方法论来思考并研究这些个问题。此外，也正是这本书推动了大批优秀的物理学家转而进入生物学领域进行他们感兴趣的研究。
当然他们中的大多数也采取了用物理学的还原论原理来思考并研究生物学的现象，并同时也取得了极大的成就，如基于DNA双螺旋模型的建立，及随之而来的中心法则的确立，这些都大大推动了分子生物学的兴起，也大大推动了生命科学研究向更深的层次进行下去。

作者: 懵懂干细胞 时间: 2010-10-21 16:48

生命是什么？这个问题几乎无法回答，就像生命怎么来的一样？
凭渺小人类的智慧就无法理解透彻的！

作者: marrowstem 时间: 2010-10-22 13:57

那么，分子生物学能回答What’s Life？——这样一个问题吗？答案显然是否定的。那么依靠物理学的物质组成基本原理，如通过更深层次的进入到原子生物学或质子、中子生物学中去，能不能来回答这个关于生命本质的提问呢？答案仍然是不行。用这种方式来研究生命、寻找生命的本质，无疑是走入了一条死胡同。$ p8 d" g9 M. i
薛丁锷在书中也写到：“在有机体的生命周期里展开的事件，显示了一种美妙的规律和次序；我们碰到过的任何一种无生命体都无法与之相比”；“我们必需准备去发现在生命活动中占支配地位的新的规律。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-22 13:57

不可否认，用还原论的原理来思考生命的组成贯穿了整个生物学的研究发展历史，从个体到系统到器官到组织到细胞到细胞内的大分子、细胞器及最终的基因，对生命有机体的认识就是遵循这么一条从大到小、从宏到微的路走过来的。# H' p p& f& Q; ]; Y* n/ W& F
那么目前所知代表生命元素的最小单位——基因能代表生命的本质吗？不得不说，从表面上看来，基因完全符合这个角色。因为基因是遗传信息的载体，通过中心法则，DNA复制并得到转录，最终可产生有活性的蛋白分子，从而使生命体的各种性状得以体现出来。而如果反过来问，生命是通过基于基因DNA双螺旋模型和中心法则来实现的吗？回答也是肯定的“Yes!”。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-23 08:24

那么到此为止，生命是什么这个问题可以回答清楚了吗？答案仍然是不。虽然基因能从机制上对这个问题进行表述，但决不能就此认为，基因也代表了生命的本质和全部的生命意义。原因是基因在本质上是没有生命含意的，表现最为明确的一点是，基因如果单独存在，他既不能复制也不能传代，更谈不上有活性的体现。$ r& J8 j0 U; i- l ^) Y5 z
而事实上，他们只有在细胞这个平台才能得到功能的体现，通过复制和转录才能把所含的生命信息表示出来。实验证明，甚至把保存完好的细胞核（含有一个个体全部的遗传信息）或含有部分遗传信息的线粒体或叶绿体单列（分离）出来，发现它们都不能在体外单独培养并持续生存，而可以作为生命活动的基本单位存在。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-23 08:24

那么什么可以代表生命的基本单位？答案是细胞。目前可以明确的是，只有细胞才是生命体的基本结构和生命活动的基本单位。细胞内的各种活性分子、大蛋白、细胞器及包含遗传信息的细胞核，它们都必须组成一定的时空关系，相互协调配合，才能最终体现有生命意义的本质活性。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-24 09:29

那么细胞又是什么？自从300多年前显微镜发明以来，细胞就可以被人类的肉眼实实在在的看到并给予观察。发现无一例外，自然界中所有的生物体都是由一个个的细胞所组成的。
虽然不同的细胞体积可以有大有小，但总的来说都是由一层脂膜围成的能独立进行生长繁殖的原生质团，这团原生质团实际上是一团粘稠透明的连续多项含水胶体，是一个能进行自我调节的开放体系，在同外界进行物质、能量、信息交流条件下，始终处于一动态平衡中。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-24 09:29

所以虽然自然界中各种物质均是由不同层次的结构单位所组成，这一点生物体也不例外，但应明确并强调的是，细胞有一点不同于非生命界的任何结构单位，那就是细胞具有能自我复制、自我调控和自我装配的本质属性，而这些属性也正是生命活动的基本特点。假如丧失了这些活性，则意味着生命活动的结束，也即死亡。9 @. g$ G0 p. e% d' V& I' T
所以，这也从另一方面说明，基因是没有生命的，蛋白分子虽然有活性，但也谈不上有生命，因为蛋白既不能自我复制和也不能把属性自主传给下一代，而只有细胞符合这个生命本质的特点，才是具有生命意义的最小单位。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-26 09:46

那么，What’s life？这个问题到此就可以回答完了吗？对多细胞生物来说，答案仍旧是不。) n1 D1 ]: R* i8 q# l
对单细胞生物来说，一个细胞代表一个生命的个体，可以认为是能回答这个问题的。但对多细胞生物来说，由于细胞之间是不一样的，由此不同的细胞就可能含有不同的性质在里面。
造成这种不同，大家所知的原因是，在发育过程中细胞发生了分化，如人这种处于进化最末端的生物，发现由260多种细胞组成，而含有的细胞量更是多达万万亿个、需用兆来形容。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-26 09:46

另外发现的一个现象是，组成机体的绝大多数细胞是发育成熟的细胞，也即他们已走到了分化的末端，此意味着他们既不能复制也不能产生后代了，走向死亡是他们唯一的命运。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-28 19:14

也许是由于进化选择的原因，正是这些细胞执行了机体的各种功能所需，而那些没有发育成熟或处于发育上游的细胞往往并不能满足机体的各种功能上的需要，这一点就像没有发育成年的孩子，他们不能提前进入社会参加工作一样，原因也正是他们身体还薄弱、思想还不成熟，所以不能完成社会分工的角色作用。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-28 19:15

另外也发现，细胞是具有社会性的。在机体这个大家庭中，每个细胞都有他的位置和作用角色。此外值得注意的一点是，高等生物分化成熟的细胞往往作用角色单一，如神经细胞只负责神经传导、胃肠腺细胞只负责消化吸收、红细胞只负责输送氧气；而且其中有很多的细胞寿命很短，如血细胞每周需更换一遍，体表皮肤细胞每半个月就需更换一次，有人做过估算，一个成年个体内，每年死掉细胞的总量加起来可达70千克，可以超过一个人的成年体重。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-30 19:04

另外还可以加上因各种炎症或损伤而导致的细胞意外死亡，此也要通过新产生的细胞来进行补充。那么这些随时随刻在体内发生的数量众多的细胞新旧更替现象又是通过什么样的机制来完成的呢？目前知道，答案是干细胞。- K, ?9 Z3 b- H7 Y
那么什么又是干细胞？最直观的理解是，干细胞是一群隐藏在机体深处、各种组织内部的未分化细胞，他们往往躲在表象的背后，是真正的幕后推手；如果要打一个通俗点的比方，干细胞就是蜂群中的蜂王，群体中所有的蜜蜂都是他的子孙，而他自己则高高在上，只负责繁衍后代。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-30 19:05

但要明确的是，生命的机制远比一个蜂群要来的复杂。事实上在机体内部，不管是在发育阶段，还是在成体后的细胞新旧更新阶段，所有需要细胞的来源都是来自最上游那个干细胞的分化和增值来完成。/ B* c9 j/ b7 ~% m* U
150年前，魏尔啸有一句名言：Omnis cellula a cellula，即一切细胞来源于细胞就。随后的研究证实细胞的确来自细胞，是通过一分为二的细胞分裂方式产生子代细胞，此也是细胞学说的核心内容。此学说到目前为止总的来说是对的，但发现其中还是有缺陷的。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-31 20:07

为什么这么说，原因是组成机体的绝大多数细胞和执行功能的大多数细胞并不是相同的，而且这些在数量上占绝大多数的发育成熟细胞已不能再分化和分裂，当他们因为各种原因死亡后，就需由上级的细胞不断分裂来产生、来进行补充。) g( g1 f( o. c3 n" E8 w$ g
所以对此现象更深层次的诠释是，细胞源自细胞，而干细胞是处于最上游的源头细胞。就像一股山泉，你在下游也许看到的是川流不止的小溪或小河，但如果要思考和追踪这些水到底是哪里来的、如何来的？那么就可以追溯到那一股股隐藏在“深山老林”里的山泉。对生命体来说，干细胞就是那一股股隐藏在机体深处的“山泉”。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-31 20:07

另外干细胞还有一个更加独到的特别属性——他能不对称分裂。干细胞在进行细胞分裂时，一分为二产生的两个子细胞并不是相同的，其中一个与原干细胞完全保持一致，而另一个则获得极性，有相应的发育命运，此细胞进一步分化增值下去时，可产生机体所需的各种各类细胞。所以干细胞通过不对称分裂方式，一方面保持了自身数量上的稳定，另一方面又源源不断地产生子细胞，以满足机体随时所需的细胞数量及种类。

作者: marrowstem 时间: 2010-10-31 20:08

本帖最后由 marrowstem 于 2010-10-31 20:09 编辑

干细胞如何分裂、怎样增值、又住在哪里？这些问题可能包含了生命最本质的意义，又也许隐含了生命最深层次的秘密，虽然我们目前对干细胞的不对称分裂机制及干细胞巢的结构所知甚少，但从对干细胞的研究中肯定能找到What’s life?这个问题的答案。
Stem Cell Evolution: the Origin of Life！

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