五千年(敝帚自珍)

主题:野狐禅 之 生命简介(一)前言 (修改稿) -- 水风

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家园 野狐禅 之 生命简介(一)前言 (修改稿)

道生一,一生二,二生三,三生万物。

――老子 第四十二章

“一种神秘的、无法确定的力量,对某些生物而言,它是宿命的;对另外一些生物而言,它乃是上帝的意志。为了所属类族的命运,这一力量对生物所进行的持续作用,便在世界存在的全部时期内决定了各个生物的形态、大小和寿命,正是这一力量促成了个体和整体的和谐,使其适应于它在整个自然机构中所担负的功能,这就是它之所以存在的原因。”

―― M.诺丁(Naudin)

(原发表于《园艺学评论》(Revue Horticole〕,102页,后重刊于《博物馆新报》(Nouvelles Archives du Museum],第一卷,171页)

“……包括人类在内的一切物种都是从其他物种传衍下来的,”“……有机界以及无机界的一切变化都是根据法则发生的,而不是神灵干预的结果。”

――拉马克《动物学的哲学》1809(Philosophie Zoologique)

千姿百态的生物,让人目眩神迷。

作为世间存在的唯一一种可以思考自我存在意义的生物,人类有些时候会做出一些很无聊的举动。比如说,在欣赏这些千姿百态的存在的时候,思考一些很让人困惑的问题。生命是什么?他来自何处?又要去向何方?千百年来,一直是各位哲人孜孜不倦探求的问题。从简单的朴素唯物主义到神创,到拉马克和达尔文创造性地指出生命传承的由无到有和在延续的同时保持住改变和进化的特性,再到经过150年,几代人孜孜不倦的探索之后,我们对于生命的存在和演化有了一些基本的理解。现在,妖道终于能够温一壶茶,在清风明月间给诸位讲一些关于生命的故事。

在开始这个漫长的故事之前,先让我们来看看生命和非生命之间的一个比较。在这里,妖道选取人类手工制作的最精美复杂的物品,钟表,和自然界中最普通的一个存在,一朵花。先来看钟表,作为钟表的每一个零件,我们都必须替它设计好功能,考虑和周围零件之间的啮合,在花费了几十甚至几千个工作时之后,小心翼翼的将这些东西组装起来,然后,这个钟表将会具有我们预先设计好的功能。同时,如果设计出了错误,或者遇到了一些没有考虑到的情况,这个钟表的功能将受到损害甚至丧失。

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但是花则不同,一切的开始,都只是一颗小小的种子,需要的仅仅是一些土壤,一些水,和一些阳光。然后,一切都在自动的发展,在短短的几十天内,这种子,将自己一点点地变大,长出枝叶和根茎,然后变得粗壮,长出更多更大更粗壮的枝叶,然后在一个合适的季节,生出一颗小小的花蕾,这花蕾将会一点点地变大,然后突然之间,从一团不起眼的绿色绽开为千娇百媚的花朵。即使遇到了各种意想不到的情况,这朵花也会根据环境的变化而加以调节。比如说睡莲,会根据太阳的升降而开合。这朵花将会放出花香,将会在几天内从初绽到盛开到凋零,然后产生一颗新的种子。而这颗种子,将会进入着新一轮的轮回重生中……

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于是,当我们看那具有某些功能的,已经是非常复杂的手表,再看一看花朵的繁复的功能的时候。是不是在想,这样的一个物品,将需要怎样的设计与功能整合,才可以产生出来。这绝不是我们用简单的人工和设计就可以做到的,这么复杂的东西,肯定会有一个很智慧,不,是非常智慧,不,…是无比智慧的存在才能制作出来的东西。

那么真的需要什么来设计么?

诚然,作为一朵花的存在,对于我们人类社会只有20000年,文明社会6000年,机械社会300年,信息时代20年的历史,我们能够做出来的东西,已经是很复杂的了。但是,如果有一个简单的存在,经过了40亿年的演化,能不能产生出如此复杂的产物呢?

举一个例子,现在大家有人用Windows,有人用Mac,恐怕已经很习惯上面种种复杂的功能。但是如果有人用过早期版本的Windows, DOS系统,甚至是更早期的汇编语言的长纸带,会不会感到这时代真是变化快呢?如果微软可以存在2000年,我们设想一下,2000年后的最新操作系统是什么样子呢?会不会也是复杂到无法想象呢?

如果我们现在的生命存在,也是一种类似操作系统的东西,也有自己的版本号,那么40亿年的演化过后,今天的版本是多少呢?是Version 3千万,还是3亿呢?大自然一次次的更新自己的设定,一次次的补丁和升级,并逐渐淘汰所有落后的版本。就这样,在今天,产生出让我们目瞪口呆的复杂的生物。最早期的生命形式,就像早期的计算机操作系统一样,被淘汰,随着几个,也许是几十,几百次的大灭绝而影迹皆无了。

今天,随着生命科学和计算机科学的进步,人们已经逐步的摆脱了前人简单的观察和推理的研究手段,发展出了众多的实验技术手段和计算机模拟技术。从而对于复杂的生命现象有了更加深入和广泛地了解。伴随着对于生命演化过程中的遗迹加以研究,我们正在逐步构建出最早期生命出现的情景,并逐步了解那些从简陋到复杂的演化过程。

在这里,妖道准备用若干章来完成这个关于生命出现和演化的简介。希望能给大家一点简单意义上的生命进化过程。

妖道最喜欢的一个理论,就是在生命的进化中,有两个最重要的环节:大自然中外在环境决定了能够产生多种可能性,以及随机的事件将可能性变成历史的确定性。生命所走过的每一步,都是历史上发生事件所积累的必然,同时也进一步确定了,或者说限制了下一步发展的方向。从这一点上讲,对于每个环节来说,生命是简单的,但是这若干个环节累计在一起之后,就形成了复杂的生命现象。

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妖道决定了,把这个坑给填完。从今天开始,每月一章,字数不限,催稿无效。嘿嘿,欢迎砖头。

生之初1(二)

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附录1 太阳,空气和水

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家园 沙发沙发

每月一章?偶们要等惨了。

不过,有强于无

家园 9494, 没到周刊起码也要半月刊才行
家园 生之初1(二)

大家只看黑字就可以了,如果你读不懂的话,再看蓝字的解释。

说到生命,就不能不提到生命起源。说到生命起源,即不得不说到类似生命结构的起源。说到类似生命结构的起源,既不能不说到高级有机结构的出现。说到……(好汉爷,砖头少住,妖道这就说完了)说到高级有机结构,就不能不说低级的有机结构和有机物质的出现。(嘘,终于说完了

本着循序渐进的原则,妖道要一点点地从头说起了,(什么,捡重点地说,妖道说书,就靠这个挣钱了,我的水云观回不去了,不周那个扫帚星住在那里,谁敢回去阿?好了,莫打,书归正传)现在学术界对于生命产生的观点,不外乎是两大类,一大类是外来引入说,一大类是地球自我发展说。但是,前者说到底,还是需要一个最终的起源的。(什么,上帝,给我叉出去!你要是相信某个老头宾果一声就把生命给造出来了,妖道的书你就可以不听了,给我打出去!)

根据妖道以及正常的人类逻辑(什么,你有问题?哎,回头给安定医院打个电话,我们找到了一个跑出来的。),事物的发展是从低级一步步地发展出来的,逐渐积累小变化,产生量变,量变的积累产生质变。(妖道给大家稽首了,诸位大老,只要是念过高中的,这些东西总该听说过吧,就不需要我解释了吧,什么,你还有问题?那个谁谁,电话还没打阿?)生命的产生也不例外,从无机物质世界里面产生有机物质,这是生命进化的第一步。

1953年,芝加哥大学的一个研究生,斯坦利,米勒,和他的导师哈罗德,犹瑞(Stanley L. Miller and Harold C. Urey)利用一个模拟早期地球环境的实验来证实了可以有无机物质在一定的自然条件下直接产生有机物质。他们将一个密封的容器里面充满甲烷(就是沼气的主要成分),氨,氢气和水蒸气(这些气体在当时被认为是早期大气的主要成分),然后施以持续不断地电击,以模拟早期地球大气的闪电。7天之后,他们检测了密封容器里面的物质成分,结果发现10-15%的碳以有机的形态存在。其中,有2%的碳形成了氨基酸。虽然后来有很多人质疑其中的某些操作,(比如有人就早期大气的成分提出疑问,早期的大气很可能并不含有大量的还原性气体,因为少量的氧气存在就会完全的改变试验的结果,还有人对于持续的电击强度产生质疑,因为那需要太多的能量)但是无论如何,这项实验第一次证明了在自然界,可以直接把无机物质转化为有机物质。

试验的仪器设计如下:

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1961年,朱安(Juan Oro)发现可以直接有氨和氰(这两种物质都是在自然界自发产生的,闪电直接可以在现在的大气中产生若干种含有氮的化合物,其中就包括这两种物质。)在溶液的状态中产生氨基酸,他还发现产物中包括了大量的一种核苷酸碱基,腺苷酸(腺苷酸是现在RNA 和DNA中四种主要的核苷酸中的一种,而RNA和DNA是现在生命体系存在的四大主要成分之一;另外ATP作为生物能量的国际硬通货,也是由腺苷酸和其他的物质组合到一起的。以上足以看出腺苷酸的重要性)。这个发现暗示了地球上有机物生成是在地球冷却之后,在地表形成液体水之后,在原始海洋中形成的。

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1969年九月28日,一颗流星坠落在澳大利亚的墨陈森(Murchison, Australia),尽管只有100千克被收集起来,分析证明这颗流星富含各类氨基酸,到目前为止,一共发现了有90余种氨基酸存在,其中,有19种在地球上自然存在。既然氨基酸可以在外太空这种恶劣的环境下存在很久,而早期地球的环境据认为跟在外太空游荡的流星和彗星很相似,那么,当地球形成的时候,这些氨基酸或许已经存在了。这颗流星带给我们大家的另外一个重要的惊喜就是,地球可以用接收外太空坠入物的形式来获得氨基酸以及其他的有机物质。(而现在每年地球从外太空获得的物质总量在几千吨,在早期地球,这个数字也许还要大一些。虽然这个数字对于地球本身的质量来说是九牛一毛,但是,考虑到即使有千分之一的含量是各种有机物,年积月累,其总量也是非常可观的)。

生之初2 (二)

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家园 这篇出得快,没让偶们等多久嘛,顺便问个初级问题:

我记得小时候受到教育说:“生命必须在有氧气和水的地方才能存在。”

是这样么?

家园 Flower! a little bug:

quote: "既然氨基酸可以在外太空这种恶劣的环境下生存很久"

氨基酸 do not 生存, you mean 存在

家园 No. 氧气 is not always needed, but 水 is needed, so far.

However, in most cases, 生命必须在有氧气和水的地方才能存在。

家园 有意思的是,在早期地球上,氧的含量很少

可以说,生命起源于缺氧的环境,地球现在大气中氧气含量很大一部分原因是生命活动的结果。可见生命起源于地球,却同时改造着地球环境。这也某种程度上使得人类对“改造其他星球以利于人类生存”的信心有所增加。

家园 既然让扔砖头,那俺就不客气了

对于“大自然中外在环境决定了能够产生多种可能性”这句话挑点毛病。

在我看来(从物理上),大分子的物质具有复杂的空间结构,这种复杂的空间结构可以形成各种各样的稳定壮态,每个状态之间转换有一个“能量阀门”,一旦外界环境的改变使得“输入”能量超出这个“能量阀门”,那么很可能使得大分子结构发生变化,从一个稳态过渡到另一个稳态,相对应于“变异”。我是觉得是大分子物质本身空间结构的多样性决定了“能够产生多种可能性”,环境则是激发某种“变异”的原因。

大分子结构特点是对于变异发生起决定性的本因,环境因素则是驱动变异发生的外因。

跟妖道抬个扛。

家园 极度期待哈
家园 生命有些匪夷所思

无机-有机-核苷酸-遗传物质-原始生命-低级-高级-人-?

看上去有道理,可实际上真的发生过吗?有人说用人脑研究人脑的活动是不可能的,所以生命对人类来说可能会是个永远的话题,匪夷所思而且无解。

现代科学对时间的解释也是,大爆炸理论说时间也是物质,在爆炸的时候产生,有人问爆炸之前尼?答:因为爆炸之前时间还没出生,所以没有时间,因为没有时间,所以没有爆炸之前这个概念。因为没有爆炸之前,所以你的问题不成立。哈哈,如果这就是科学,咱中国的老子同志几千年前就应该获得诺贝尔奖了,无中生有,精辟啊。还有一生二,二生三,三生万物,解释成RNA-DNA-Protein也很合理哈,Protein是生命的基本单位哈,好像是马克思同志说的哈。

家园 时间并非物质

时间在时空中占据一维,是时空中物质存在之形,但本身并非物质。这就好比我们生活在三维空间中,我们是物质,但不能说三维空间是物质,因为是物质的话,必须或者具有质量或者具有能量,时空不这个符合要求。

大爆炸理论之所以被认为是符合“科学”的理论在于它包含了“可以检验真伪的预言”,使得人们可以对其“证伪”。

而道德经是一种哲学,他不提供“预言未知”的功能。无中生有,一生二,二生三,三生万物,你几乎可以用来解释所有东西,因为哲学就是站在“解释一切”的高度上的。

科学永远不可能解释一切,这是科学天生具有的局限性。在科学作用范围内,时间在大爆炸之前是没有意义的,因为时空产生于大爆炸。要问在那之前怎么样,这类似于宇宙第一推动力的问题,科学无能为力,靠的是每个人自己的哲学,甚至是信仰。

在我自己看来,确实觉得时间在大爆炸之前是无意义的。

家园 送花
家园 送花!
家园 罪过罪过,又是一错,多谢多谢,这就改过。
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