《生命科学50讲》课程笔记1--生命由什么构成

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关于生命是由什么物质构成的,自古以来人类就有很多种猜测。

人类历史上的猜测

由于生命现象是一种复杂而神奇的现象,祖先们天然地会用神秘主义的逻辑解释它,比如亚里士多德的多种灵魂说:

三种灵魂

亚里士多德用一种叫灵魂的物质来解释生命的特殊性。

他认为植物有一个灵魂,可以不断生长繁殖,动物在植物的基础上多了一个灵魂,负责感知和运动。

而人类有三个灵魂,比动物多了一个负责理性思考的灵魂。

但是这种论说只不过是一种循环论证,它只是把人人能看到的东西换了一个抽象的词重新说了一遍,也就是换了个名字。

至于灵魂,那是只有活着的生物才有,就算是把人给层层剖析开,也是不可能把灵魂这种东西找出来的。

机械论

到了17世纪,法国哲学家笛卡尔提出了“机械主义”,用来解释生命本质。

他认为,生命现象完全可以用科学定律来解释,甚至只需要用人类已知的简单机械原理就足够了。

生命体内一定存在类似于机械这样的东西,用复杂的机械原件来解释生命活动,看起来逻辑没问题。

19世纪末,德国科学家汉斯.杜里舒收集了已经一分为二,二分为四的海胆胚胎,把四个细胞单独培养,按照机械论的预测,这四个细胞会分别变成海胆的一部分,拼起来就是完整的海胆,但是实验结果就是,四个细胞分别长成了体型较小的完整海胆。

活力论

活力论不再把生命的本质诉诸物理规律,而是转向了化学。

瑞典化学大师贝采里乌斯提出了生命的活力论。

他认为生命具有一种独特的活力物质,这些活力的来源就是生物体内某些特殊的化学物质。它们只存在于活着的生物体内部,绝不会在自然界中凭空出现。

微生物学的开拓者巴斯德在研究发酵时发现,糖的发酵需要酵母这种微小的单细胞生物参与,他认为,既然只有活酵母才能催化发酵过程,那么反过来,只有生命才具有化学反应。

也就是说,可能像发酵这样的化学反应,是仅能在生命体内发生的化学过程。

综合起来,他们认为,生命现象之所以存在,是因为生命体内存在特殊的活力物质和活力反应。

综合以上三种理论,他们都认为生命现象之所以存在,是因为生命体内有某种驱动生命现象的东西,比如灵魂,比如机械,比如活力物质和反应。

生命和非生命的界限,就在于生命特有这些东西。

活力论和灵魂论不同的是,活力论是可以证伪的,如果确实可以在生命体内找到某种特殊的化学物质或反应,不可能在非生物环境中出现,就可以证明其正确。

烧瓶实验--推翻活力论

1824年,提出活力论的贝采里乌斯的学生维勒在实验室中合成了一种新的化学物质,这种物质就是尿素。

长久以来,人们一直认为尿素就是一种典型的活力物质,但是在维勒的实验里面,合成尿素的原材料都是自然界中可以获取的。

1952年,斯坦利.米勒模拟远古地球的环境,准备了一个大烧瓶,里面模拟海洋的环境,在烧瓶里充上气体,包括甲烷等模拟原始地球大气,给烧瓶通电激发电火花,模拟雷鸣电闪。

结果,实验做了一天后,海洋的颜色就变成了粉红色,说明有一些新的化学物质诞生了。

一周后,停止加热,检测海洋里面的化学成分,结果原始海洋中居然出现了几种氨基酸。

氨基酸是组成蛋白质的最小单位,蛋白质分子构成了人体的物理结构,也催化着每一个细胞的各种有机化学反应。

在小小的烧瓶,极短时间内都可以产生几种氨基酸,而地球的环境复杂得多。

虽然米勒在50年代做的实验是有问题的(远古地球的成分后来发现并不是米勒所用的),但是即便更改大气成分,也可以产生多样的生命物质。

现在,人类科学家可以说,生命在物质层面并没有什么特殊之处。

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