线粒体——世界的幕后统治者(3)

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/02 11:46:58
像这样的问题还有许多,它们由头脑敏锐的思想者们在专门文献中提出,但极少对大众造成困扰。表面上看,这些问题简直是古怪得可笑——无疑,连最聪明的科学家也很少去想。但当它们作为一个整体出现时,其答案将对进化的整个轨迹进行完美的解释,从生命起源本身,到复杂细胞和复杂生物的诞生,到巨大体型、性别和温血特性的出现,以及衰老和死亡。这其中展现的广阔图景提供了引人注目的新观点,使我们能深入理解自己到底为什么能够存在,我们在宇宙中是否孤独,为什么我们有独立的感觉,为什么需要做爱,我们的根在哪里,为什么必将衰老和死去——简单地说,理解生命的意义。擅长雄辩的历史学家Felipe Fernández-Armesto曾经写道:“故事会帮助解释自己。如果你知道事情是怎样发生的,就会开始了解它为什么会发生。”于是,我们在重建生命的故事时,“怎么样”和“为什么”是紧密交织在一起的。

  我努力想将这本书写得让没有科学或生物学背景的大众也能看懂,但在谈论最新研究的意义时,我不可避免地要提到一些技术术语,并且假定读者对细胞生物学有着基本的了解。就算知道这些术语,部分章节读起来可能还是会有些费劲。我相信为此付出努力是值得的,因为科学的魅力和逐渐领悟真理的激动,来自对那些答案未知但触及生命意义的问题的苦苦思索。在研究那些发生在遥远的过去——也许是几十年亿前——的事情时,基本上不可能找到确切的答案。但是,利用或思考我们已知的东西来缩小各种可能情形的范围,这是有可能的。生命中遍布着线索,有时是在完全意想不到的地方,正是这些线索需要读者对现代分子生物学有一定了解,也使部分章节必须较为复杂。这些线索使我们能够效仿歇洛克·福尔摩斯的做法,剔除某些可能性,专注于剩下的。正如福尔摩斯所说的:“当你把绝不可能的因素都除出去以后,不管剩下的是什么——不管是多么难以相信的事——那就是真相。” 尽管对着进化挥舞“不可能”之类的词是危险的,但重建生命最有可能走过的道路会带来一种侦探般的满足感。我希望我自己感受到的激动能够传达给你们一点。像这样的问题还有许多,它们由头脑敏锐的思想者们在专门文献中提出,但极少对大众造成困扰。表面上看,这些问题简直是古怪得可笑——无疑,连最聪明的科学家也很少去想。但当它们作为一个整体出现时,其答案将对进化的整个轨迹进行完美的解释,从生命起源本身,到复杂细胞和复杂生物的诞生,到巨大体型、性别和温血特性的出现,以及衰老和死亡。这其中展现的广阔图景提供了引人注目的新观点,使我们能深入理解自己到底为什么能够存在,我们在宇宙中是否孤独,为什么我们有独立的感觉,为什么需要做爱,我们的根在哪里,为什么必将衰老和死去——简单地说,理解生命的意义。擅长雄辩的历史学家Felipe Fernández-Armesto曾经写道:“故事会帮助解释自己。如果你知道事情是怎样发生的,就会开始了解它为什么会发生。”于是,我们在重建生命的故事时,“怎么样”和“为什么”是紧密交织在一起的。

  我努力想将这本书写得让没有科学或生物学背景的大众也能看懂,但在谈论最新研究的意义时,我不可避免地要提到一些技术术语,并且假定读者对细胞生物学有着基本的了解。就算知道这些术语,部分章节读起来可能还是会有些费劲。我相信为此付出努力是值得的,因为科学的魅力和逐渐领悟真理的激动,来自对那些答案未知但触及生命意义的问题的苦苦思索。在研究那些发生在遥远的过去——也许是几十年亿前——的事情时,基本上不可能找到确切的答案。但是,利用或思考我们已知的东西来缩小各种可能情形的范围,这是有可能的。生命中遍布着线索,有时是在完全意想不到的地方,正是这些线索需要读者对现代分子生物学有一定了解,也使部分章节必须较为复杂。这些线索使我们能够效仿歇洛克·福尔摩斯的做法,剔除某些可能性,专注于剩下的。正如福尔摩斯所说的:“当你把绝不可能的因素都除出去以后,不管剩下的是什么——不管是多么难以相信的事——那就是真相。” 尽管对着进化挥舞“不可能”之类的词是危险的,但重建生命最有可能走过的道路会带来一种侦探般的满足感。我希望我自己感受到的激动能够传达给你们一点。
我对一些最技术化的术语给出了简单定义,放在词汇表里作为参考。但在继续写下去之前,向没有生物学背景的读者稍微讲解一下细胞生物学,或许是有价值的。活细胞是一个小宇宙,是能够独立存在的最简单生命形式,因而是生物学的基本单位。有些生物如阿米巴或真正的细菌就是单个细胞,称为单细胞生物。其他生物由许多细胞构成,人体内的细胞数以万亿计:我们是多细胞生物。对细胞的研究称为细胞学(cytology),其词源是希腊语里的cyto,意为细胞(原意为中空的容器)。许多术语包含词根cyto-,例如细胞色素(cytochrome,细胞里的有色蛋白质)和细胞质(cytoplasm,细胞里的生物物质,不包括细胞核);还有的术语包含词根cyte,例如红血球(erythrocyte,红色的血细胞)。

  并非所有的细胞都是平等的,有些细胞比其他的要平等得多。最不平等的是细菌,最简单的细胞。就算在电子显微镜下观察,也难以看到细菌的结构。它们非常微小,直径基本上不超过千分之几毫米(几微米),通常是球形或棒形。它们由一层有渗透性的细胞壁包裹,与外界环境隔开。在细胞壁内侧几乎与它紧贴的地方,是一层很薄但相对不易渗透的细胞膜,厚度大约为百万分之几毫米(几纳米)。这层薄得几乎看不见的膜将在本书中占据重要地位,因为细菌靠它产生能量。
细菌细胞的内部是细胞质(实际上所有细胞都是如此),后者像胶体一样黏稠,其中溶解或悬浮着各种各样的生物分子。利用人类所能达到的最强放大能力——放大一百万倍,可以模糊地显示其中的一些分子,使我们能粗略看到细胞质的样子。从上方看,它就像一块鼠害肆虐的田地。首先是那些长长的、缠绕着DNA(基因物质)的分子,形状就像一只干坏事的田鼠挖出的弯曲地道。其分子结构是著名的双螺旋,由沃森和克里克在半个多世纪以前揭示。另一些皱褶是大型蛋白质,它们就算是在放大这么多倍的情况下还是很难看见,其中包含数以百万计的原子,这些原子排成精密的阵列,使人们可以通过X射线衍射来解读蛋白质的确切分子结构。基本上就是这样,看不到什么其他的东西了,尽管生物化学分析显示,作为最简单细胞的细菌也非常复杂,我们对它们那些看不见的结构还一无所知。


  我们人类是由另一类细胞组成的,这些细胞在我们的细菌庄园里是最平等的。首先,它们要大得多,通常比细菌大上10万倍。里面能看到的东西也要多得多。其中有一堆堆层叠的膜,上面充满了皱褶;还有各种各样的泡泡,有大有小,外层封闭、与细胞质的其余部分隔开,就像冰箱保鲜袋;还有密集的、有许多分支的纤维网,为细胞提供结构支撑和弹性。还有细胞器(organelles)——细胞内部不同的器官,负责不同的工作,就像肾负责过滤那样。但最重要的是细胞核,统治着细胞小宇宙的行星。这个细胞核行星其实像月球一样充满了孔洞(实际上是非常细的孔)。其拥有者——真核细胞是世界上最重要的细胞。没有它们,我们的世界就不会存在,因为所有的植物和动物,所有的藻类和真菌,我们肉眼所能看到的所有的生物,都是由真核细胞构成的,每个细胞都有自己的核。


  细胞核里含有DNA,形成基因。这些DNA的详细分子结构与细菌里的DNA完全相同,但在大尺度构造上非常不一样。在细菌里,DNA形成一个长而扭曲的环,干坏事的田鼠家族挖出的地道首尾相接,形成单一的环形染色体。真核细胞里通常有多个不同的染色体,人体有23个,它们是线型而不是环形的。线型并不是说染色体是直的,而是说它们有两个不同的末端。通常条件下,用显微镜是看不到这些染色体的,但在细胞分裂的时候,染色体会发生变化,压缩成可以看到的管状物。多数真核细胞对其每个染色体都保有2个副本,称为二倍体,因此人类有46条染色体。它们在细胞分裂时成对出现,中部相连。这使染色体在显微镜下呈现简单的星形。它们不仅由DNA组成,表面还覆盖着一层特殊的蛋白质,其中最重要的称为组蛋白。这是真核细胞与细菌的一个重要区别,细菌DNA的表面没有组蛋白,是裸露的。组蛋白不仅保护真核细胞DNA免受化学物质袭击,还守卫着基因。
终于通过审核了
高中生物老师就教过的玩意你也好意思拿出来科普!
还以为寄生前夜呢!版主挖个坑却不填!故弄玄虚!
一共就三篇,挖了坑都填好了啊