《科學世界》：“一”生萬物（ZT）

 

《科學世界》：“一”生萬物

http://www.sina.com.cn    科學世界

　　“一”生萬物　　撰文/饒 毅 史 軍

　　中國古代著名的哲學家老子，在他的著作《道德經》中精辟地論述了他對宇宙的起源和演化的理解—“一生二，二生三，三生萬物”。我們暫且放下這句話與宇宙大爆炸理論之間的碰撞和千絲萬縷的聯係，單從生命的角度來看，今天地球上那些或走或飛或遊泳，或者站在陽光下勤勤懇懇進行光合作用的生物，確實都來自最初的那一個細胞，可謂“一生萬物”。

　　如今，一談到動物和植物之間的關係，總要追溯到它們數十億年前的那個祖先，那個泡在海水裏的單細胞生物。這個單細胞又是從哪個石頭縫裏蹦出來的？這個問題還沒有確切的答案。2008年7月，澳大利亞的科學家報道，他們在形成於42億年前的鑽石中發現的生命痕跡，那是與現存生命體存在直接關係的輕碳團(由有機物碳化形成，區別於石墨、鑽石等無機碳)。雖然，後來的研究表明，這些輕碳很可能是地質曆史後期有機物侵入地層時留下的。不過，這還是為科學家尋找生命的源頭提供了一條思路。因為最初的生命，可能就是一群偶然聚集在一起的有機物。

　　所謂沒有規矩，不成方圓。如果隻是一堆有機物混在一起，充其量是成分比較複雜的混合物，跟生命還差得遠。好在不久之後，這群偶然相遇的有機物有了明確的分工。脂類物質(主要是磷脂)提供了起保護和隔離作用的膜結構，蛋白質負責提供支架和生產能量的服務，而DNA和RNA則負責保存和實施群體的“複製圖紙”。磷脂分子和蛋白質還聯手建設了細胞膜。正是這層神奇的薄膜，將上述有機物集群包裹在一個穩定的工作環境中，生命的單元—細胞就這樣誕生了，地球生命的繁殖和演化由此邁出了最重要的一步。自然界產生細胞，對生命的進化是一個飛躍。從可以複製的分子，到分子協調，到很多分子組成高級結構，到組裝成為一體的細胞，細胞又協同，最後出現的各種生物體，讓世界生機勃勃、絢麗多姿。

　　最初的那個細胞究竟是什麽樣子，我們已經很難考證。不過從它的遠親古細菌和藍細菌身上，我們還能看到一些影子—沒有細胞核，也沒有細胞器，負責生產能量的蛋白質和負責提供複製設計圖的DNA全都混合在一起。這樣的細胞就像是一個個剛剛建立的原始部落，工作場所的不明確必然影響到生產和繁殖的效率。為了提高工作效率，現代工廠會建立工作台和流水線，細胞也是如此。把負責複製信息工作的DNA都放在細胞核中，把生產蛋白質的工作都挪到內質網上，運輸蛋白質的工作交給高爾基體，生產能量的工作則統統交給了線粒體。這樣一來，細胞中的工作都實現了流水作業，在地球表麵開疆拓土的真核生物就此誕生。

　　最初，所有的細胞都過著自給自足的獨居生活。多細胞生物的出現改變了這一局麵。在這個細胞組成的群體裏，不同細胞有了更明確的分工，有負責生物運動的肌肉細胞，有負責生物繁殖的精子母細胞和卵子母細胞，有保護整個生物體的表皮細胞，還有協調不同細胞行動、專門發號施令的神經細胞等等。

　　分工精細化的後果，一方麵提高了生物體對外界環境的適應能力，另一方麵則促使不同種類的細胞更緊密地團結在一起，因為在這種情況下，任何細胞脫離整體都無法生存，並且細胞之間具有不可替代性—表皮細胞不會變成運輸氧的紅細胞，紅細胞也不會變成傳遞信息的神經細胞。這點在人體這個複雜的整體中有著突出表現因為細胞是一個普遍概念，用低等生物細胞做的實驗，有時對於我們理解高等生物細胞也有推動。例如，1960年代末，美國遺傳學家Hartwell用酵母研究細胞周期，結果他發現的原理和分子，對於我們理解癌症、治療癌症，都有很大的推動。一旦某類細胞全部罷工或者受到損傷而無法更新，整個生物體都會崩潰死亡，白血病、腎衰竭、心肌壞死等病症都是如此。好在有一種細胞可以分化成不同種類的細胞，那就是幹細胞。受精卵是最純正的幹細胞，因為生物體中各種各樣的細胞都是這個細胞的子子孫孫，不過要將此類幹細胞用於醫療，難免會背上為了拯救一條生命而扼殺另一條生命的罵名。令人振奮的是，在2008年，科學家已經找到了讓人皮膚細胞變成萬能幹細胞的鑰匙，相信在不久的將來，用人皮膚細胞製成那一個用於醫療的萬能細胞的夢想也會變為現實。

　　《科學世界》為細胞出專輯，希望與青少年和其他愛好者一道欣賞美妙細胞的一些側麵。作為科學研究重要學科的細胞生物學，目前不僅欣欣向榮，還有很多問題需要解答，而且對於我們認識疾病、試圖治療疾病，也有很高的價值。

　　生命從一個細胞開始，當碰到無法解決的問題之時，又必須回到最初的那個細胞。“從一而始，從一而終”，也許生命的輪回本應如此。