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探寻万物共有的“一”
来源:科技日报 发布时间:2020-01-20 [打印本页] [关闭窗口]

作者:[美]马伦·霍格兰/伯特·窦德生

译者:洋洲/玉茗

出版社:后浪丨北京联合出版公司

出版时间:2018年12月

地球的进化过程经历了几次大灭绝,但没有哪一次像我们现在所处的“人类世”那么快速、那样由人类一手促使。幸好,我们已经意识到这个问题,并开始挽救濒危物种,保护生物的多样性。这样的话题说再多也不够,现在,我想从另一个角度,也就是科普作品《生命的运作方式》的主题,说一说多样性背后的“同一性”。

有一则科学假设,叫“原始汤”。假设不停地搅拌这锅汤,让那些有机分子不断地溶解、组合,经历漫长的时间,或许100万年、1亿年、1000亿年,某一次组合就萌发了最初的生命体。当然,这个简述无法体现这一假设以及科学家们特意为此制造的场景与实验的复杂程度。我们今天所知的细胞生命繁杂且有序,不可能起源于纯粹的偶然,就像尽管猴子不停地随机打字也无法打出莎士比亚全集,然而,加上合适的排列方式,就有可能达成目标。

原始复制体的出现是生命起源的关键事件。在DNA和细胞出现之前,世界属于自复制RNA分子——这个想法几乎已经成为研究生命起源的基本信条。目前已证明,只要是自复制分子能发生的关键反应,核酶都可以实现。核酶的自我复制涉及识别自身的碱基序列、识别环境中相同的化学物质、按正确的序列组装这些化学物质以及完成复制等,是极其错综的自我复制过程,科学家猜想,生物学中的量子相干性可能在生命起源中扮演了重要角色。

遗传信息准确地自我复制,从一代传给下一代——这项我们称为遗传的能力,对生命来说起着支配性的作用。高精度的复制对生命至关重要,因为活体组织高度的复杂性要求指令的设置必须同样复杂,每一个错误都有可能是致命的。配对DNA双链间的弱结合顺理成章地为基因复制提供了一种机理:双链解旋分开成为两条单链,每一条单链可以作为模板,分别在自身的基础上形成互补的新链,使最初的一条双链变为两条,完成复制。这个过程构成了我们星球上所有生物繁衍增殖的基础。基因突变是遗传性变异的推手,而遗传性变异让最简单的微生物进化成了如今地球上色彩斑斓、变幻不定的生物界。

生命的最神奇之处,可能就是以极少的物质创造出丰饶的多样性。马伦·霍格兰博士的愿望就是写出《生命的运作方式》这样一本关于所有生物之间存在的共通性的书。通过描述隐藏于外在多样性之下的内在相似性,他想使读者明白生命是如何使用相同的分子、相同的规律以及相同的约束来创造我们所看到的的丰富多彩而又千差万别的世界。

为了完成这项工作,霍格兰博士把生命起源与生物进化这类宏大的命题分解成了一个个细小的问题,诸如:生命构造从简到繁、生命把自己组装成链、生命需要内外之分、生命用有限的主题塑造无穷的变化、生命靠信息来组织……每一节不过数百字,致力于讲解明白一个疑问,或破解我们的误会,比如:生命寻求最优而不是最多。生命用精细的信息调控和管理系统来保持最优化的状态,在重建最优平衡的过程中,大自然给出一个进化的启示:物极必反。或许,恐龙灭绝就源于此吧,这也可以看作对人类贪婪之心的警告。

为了更好地完成这项工作,霍格兰博士邀约了画家伯特·窦德生为本书配图,这是一次科学家与艺术家成功的跨界合作。海量的图片,让科普的世界更加美丽多姿,让科普的趣味更加深入人心。有还原、拟像、比喻和科学的解析,也有诙谐、诗意、悲伤,以及对大千世界的咏叹,有为了那些瑰丽生物的消失而感到的惋惜,也有为了科学家们执着追求甚至干出傻事的会心微笑。

生物学家爱德华·威尔逊说,生物多样性是维系世界之钥,《生命的运作方式》则强调了构成这柄钥匙的根本要素。所谓“同一个世界,同一个地球”,我们应有更深的体会。  (赵青新)