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生命的稳定性、有限性、延续性--读《生命是什么》

生命的稳定性、有限性、延续性--读《生命是什么》

作者: 江苏刘志祥 | 来源:发表于2021-06-13 21:25 被阅读0次

最近读诺贝尔奖获得者薛定谔《生命是什么》。虽然它是为门外汉写的通俗作品,但自己理化基础实在太差,大概也只能理解60-70%左右。这里总结一些自己认识到的点。

书中从微观角度探讨了生命从原子到基因、染色体、细胞,以及细胞的繁殖、突变、进化的科学认知以及作者的思考。下面从稳定性、有限性、延续性对“生命”的理解做个小结。

一、生命的稳定性(生命为什么向大的方向发展?)

有机体的内在生命以及它同外部世界的相互作用,都能被精确的定律所概述,但这个前提是它自身必须有一个巨大的结构。如果没有足够的空间结构,参与合作的分子数目太少的话,“定律”也就不准确了。

量子级别的微粒子总是不停地运动,没有固定的形状。也就是布朗运动(悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动)说的。就像:

高锰酸钾分子遭受到水分子的连续撞击,向着不确定的方向蔓延——一会儿朝着高浓度的方向,一会儿朝着低浓度的方向,一会儿则斜向移动。这就像蒙住眼睛运动的人,充满了“行走”的欲望,但却没有特定的方向,不断地改变着他的路线。

它们的运动受制于周围环境的分子热运动,而自身却没有多少自由选择的余地。所以无法形成规律性的有序生命。(所以为什么集体的力量更强大,民族、国家的力量更宏伟......;但根据“递弱代偿”原理,越复杂的物体越脆弱。所以说:这仅是一种自然规律,好坏评价就要看从哪个角度说了?)

生命从微粒聚焦的角度去理解是一种概率论。物质之间力的干扰一直存在,在大体量测量情况下,这种误差表现并不明显,而在微观下,分子或原子参予数目量小的时候,这种复杂性更加明显,因此,出现了测不准现象。

有机体的生命得益于其遵守精确的定律,其组织性,有序性。而定律的存在是需要大量的分子才能支撑。所以有机体的尺度相对于原子才会如此之大~

二、生命的有限性(新陈代谢的有限性)

通过计算,我们就可以知道卵细胞只要分裂50或者60次就可以生成一个成人的细胞数,甚至是这个数目的10倍,后面的数目包含了一生中更替的所有细胞。由此可以知道,我的一个体细胞仅仅只是原始卵细胞的第 50代或60代的“后代”。

人的细胞正常分裂的次数有限,由DNA末端上端粒长度所决定,端粒每一小段碱基长度为TTAGGG,人的DNA末端大概有6000-8000个这样的重复片段,以保证DNA的稳定。

当细胞每分裂一次,这些片段就会少一段,当器官中旧细胞死亡,细胞需不断地分裂维持器官有序工作。越来越多的器官细胞中的DNA末端的端粒趋于消耗完,DNA长链会变得更加不稳定,容易产生基因突变,这就是为什么老年人更容易得癌症的原因。

但为什么现在的年轻人年纪轻轻也得了癌症?这个问题就应该从他的生活习惯说起,如果他经常熬夜或者吸烟等不良习惯,某器官细胞分裂超出常人速度,端粒消耗更快,DNA基因突变也更早降临。又或者,体内代谢产生的活性自由基和摄入的活性自由基刚好偷走某个DNA分子上某个原子的电子,共价键被破坏,造成的基因突变,错误地翻译错误蛋白质,也变成了我们所说的癌变。

三、生命的延续性(生命以负熵为生)

生命有机体是如何避免衰退到平衡的呢?毫无疑问,显然是靠吃、喝、呼吸以及(植物的)同化。生物学中有一个专门的术语叫“新陈代谢”。

什么是“熵”?它是热力学中表征物质状态的参量之一,用符号S表示,其物理意义是体系混乱程度的度量。熵=玻尔兹曼常量*对数无序性,无序性包括热运动无序以及无规律的混合。生命体的熵自然趋于增大,当趋于最大熵时就越趋于死亡的平衡态,所以维持长久生命力就需要不断的从外界获取负熵来设防阻止或延缓有机体熵的增大。

热力学第二定律:在任何一个孤立系统里,总体的混乱程度,只会增大不会变小,直到达到混乱的最大化。

“新陈代谢”就等于是从环境中攫取了负的熵,从而能够降低自身的混乱度,维持生命现象的发生。

生命活着的终极使命就是对抗热力学第二定律。如果有一天不再对抗它了,那生命就离终结不远了。即:生命以负熵为生。

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