科普丨《观念生物学》：走进看不见的细胞内部，探索微观生物与宏观世界的生命同一性

走进看不见的细胞内部，探索微观生物与宏观世界的生命同一性

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精华笔记 

生命是自然规律的集中呈现，或者说是自然规律创造了生命的奇迹。本书详细介绍了支撑生命运行的几大基本模式。让我们明白生命能够生生不息。我们可以通过七种模式理解生命运作的法则。

一、模式。

生命是统一性和多样性的总和，不同的生物有着不同的表现，但从内在的作用机制来看，无论简单的细菌还是复杂的人类，都共享一些基本的运作模式。作者列举了许多模式，并重点讨论了能量、信息、装置、反馈、社群和进化这6种模式，它们也是生命运作的核心。

二、能量

能量是生命运作的核心，没有能量就没有生命。生命可以有序使用能量，对自身结构进行不断修复和重建，维持自身秩序的复杂体系。

在没有能量进入的状态下，一个封闭系统的熵值总是在增加的，这是著名的熵增原理。而生命的走向与熵增相反，它能够逆流而上，随着时间的推移，生命变得越来越有序。

生命要想维持自身的结构，就需要不断消耗能量，并转换为自身的秩序。因此生命必须寻求稳定的能量来源，好在地球有一个理想的能量来源，那就是太阳。当光能以不同的形式流经植物和动物，就可以驱动构建新的结构，维持内在的秩序，对抗熵增的趋势。

除了需要源源不断的能量，生命还需要明确的信息指导，否则所有能量都将无所适从。

三、信息

生物体由细胞组成，而细胞一直在进行自我复制。自我复制的指导信息，都贮存在脱氧核糖核酸序列中，也就是我们常说的DNA，那是生命信息的记录本。这些信息有的负责复制，有的负责修复，有的负责新陈代谢。凡有功能的DNA片段就叫做基因，不同的基因负责不同的任务，最重要的任务是指导蛋白质的合成，然后让蛋白质去执行具体的工作。

在涉及基因序列的所有活动中，无论复制还是传递，都需要其他工具的帮助，就像我们复印文件时需要打印机和复印机等装置一样，生命信息的复制也需要各种装置。生命由各种分子装置组成，其中蛋白质是最重要的装置。

四、装置

细胞由许多零件构成，其中最重要的零件就是蛋白质，那就相当于细胞的装置。无论是催化生化反应，还是清除体内垃圾，都离不开蛋白质。

蛋白质是由不同的氨基酸组成，组成蛋白质的常用氨基酸则多达20种。当20种氨基酸用不同的序列串联在一起时，就组成了不同的蛋白质，可以完成不同的任务。

决定氨基酸序列的指令全部来自DNA。但在DNA和蛋白质之间，涉及转录和翻译两个步骤，最终根据RNA上的信息组装氨基酸，合成蛋白质，不断为细胞提供各种零件。

细胞和加工厂一样，生产着蛋白质等装置，但如果生产过剩，就会造成材料浪费。反馈机制则可以将浪费降到最低。 

五、反馈

反馈是生物体对刺激产出的反应，涉及生命的每一个层次和每一个环节，从细胞到个体，从个体到群体，甚至在不同的群体之间，都会运用反馈机制解决实际问题。

 细胞层面的反馈主要涉及各种生化反应，比如在在蛋白质合成过程中，就存在典型的反馈调节，以免产生超量的蛋白质，以此避免浪费。

对于维持生态环境而言，群体层面的反馈起到更加重要的作用，因为生态系统本身就是一个复杂的反馈系统。系统的不同组分之间，可以通过反馈机制互相影响，维持生态系统的平衡。

对于生命而言，组成社群要比个体有更加强大的应对挑战的能力。

六、社群

社群是一个模糊的概念，泛指生命的集合体，总的来说有三层含义。第一层是基因社群，第二层是细胞社群，第三层是个体社群。

基因社群就是基因聚合体，是细胞内所有基因的总称，不同的基因各司其职，才能确保生命活动有序进行。

细胞社群由不同的细胞组合而成，并通过分子信号互相联系，调控各种细胞的表现，综合的结果，就是个体。

我们通常所说的社群，往往指代第三层含义，也就是生物个体组成的群体。比如一群人聚集在一起，就会形成一个简单的社群。社群可以完成复杂的工作，超越所有个体的能力，赋予了个体全新的能力，成为生物多样性的重要因素。人类也是因为组成了社群，才得以发展前所未有的文明。但无论个体还是社群，都要接受自然选择的监督。

七、进化

根据达尔文的理论，进化有两层含义，一是生物随机突变，二是所有突变都要接受自然的选择。

生物变异的基础是基因突变，基因突变是随机的进程。随机进程就像猴子敲击电脑键盘，只要按照自然选择的机制，通过层层选择，累积保存，如此依次推进，只要时间充足，猴子完全可以打出一首漂亮的诗歌。地球只用了短短几亿年时间，就凭借随机突变和自然选择创造了复杂的生命，如此惊人的成果，有时看起来就像是精心策划的，其实只是自然事件而已。

书           名：观念生物学

原   作    名：the waylife works

作           者： [美] 马伦·霍格兰 / 伯特·窦德生

主   讲    人：史钧

主讲人简介：生物学博士，著有《其实你不懂进化论》、《疯狂人体进化史》等科普作品。

主           播：孙潇
策 划  编 辑：陈聪明

总    编    辑：徐苑