數論人生

數論是一門學科,也是我的人生。有人把酒論英雄,我用數字描天下。
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探尋生命的奧秘(1)

(2024-08-12 11:02:55) 下一個

2005年,《科學》雜誌在慶祝創刊125周年時提出了125個最具挑戰性的、待解決的科學問題,其中生物學超過了一半,有60多個。20年過去了,也不知道現在解決了幾個。生物學真的有那麽難搞嗎?相比數學中的區區5個問題早已被解決,生物學家們缺少了些什麽?

生物學研究生命體(Living organisms)的起源、構造、功能、生長、與環境的相互關聯、進化,以及輪回。輪回一說是我加上的,很多人並不相信;但我認為有意識的生命體(如人類)與無意識的生命體(如植物和細菌)肯定是有根本區別的(Vitalism),而比人類更高級的生命體也一定是存在的,隻是人類感知不到而已。生命體都是由無生命的物質進化而來的,著名的Miller-Urey實驗說明了這一點,達爾文的進化論也已經被科學界所接受。

生命的特征有3個:能動、可繁殖、入輪回,也許有人還會再加上兩條:有組織、可維持體內平衡。生命體是高度組織化的功能體係,每種功能由特定的器官係統(Organ system)來完成,每一個器官又由很多組織(tissues)構成,而組織又由細胞構成,細胞下麵是分子/離子,再下麵則是原子;往下就是誇克、輕子和場子(Bosons)了。往上呢,諸多生命體構成一個個的生態係統(ecosystems), 也就是行星表麵一個區域裏的所有生命體以及提供養分的無生命體(即能量塊)的集合,再往上則是生態群係(Biomes,如森林、草原、沙漠、水係等)。

地球上的生命體都是碳基的,即有機物都包含碳原子。隻有三種含碳的物質不算有機物:CM, CN,和CO3(2-)。有機巨分子有4類:蛋白質(由氨基酸構成)、核酸(RNA和DNA)、磷脂(由甘油Glycerol、脂肪酸及碳鏈/環構成)、碳水化合物(澱粉starch、糖原glycogen、纖維素cellulose、甲殼質chitin)。也許有的生命體是矽基的如機器人,在科幻小說中還有氮基生命體。

現代生物學有8大研究領域:動物、植物、微生物(細菌、病毒)、環境,以及跨學科的生物化學、生物物理、生物數學、生物地理,其分支有60多個。研究工具有電子顯微鏡、細胞染色、試管培育等。生物學是實驗科學,精密工具不可或缺;但是再精密的工具也有一個度,要揭示生命的奧秘還需要定量的計算和對輪回的認知。

現在已經取得的生物學研究成果有:細胞理論、進化論、基因理論、器官培植(Organism culture)等,細看一下就會發現生物學家們在許多方麵還沒有達成一致。比如,細胞理論有三條基本原理:(1)一切有機體都是由細胞組成的;生命的新陳代謝和遺傳都發生在細胞內;(2)細胞是組成生命的最小單位;(3)細胞都是從已有的細胞分裂而來。第三條顯然不成立,人工合成細胞是完全可能的:1983年,美國生物學家Kary Mullis發現了多酶體(Polymerase)的鏈式反應,使得DNA可以批量生產,克隆任何生物都不在話下。至於道德倫理之爭那是永無休此的,隻能交給掌控輪回的上帝去決定。

生物學家們創造了體內平衡方法:要想保持一個健康的身體,體內各種成分需要達到數量上的平衡。他們也有了能量方法:從能量流動的角度去解釋新陳代謝的變化規律;也知道功能與結構相互決定(Function dictates structure and vice versa),還知道信息的流向:從DNA到RNA,再到蛋白質;還缺少了什麽呢?數學上的定量計算嗎?生物數學中已經建立了許多模型。歸根結底還是在於對輪回機製的認識不足。各位看客若是不信的話,接下來我可以從數量上論證輪回的存在及運作方式。

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閱讀 ()評論 (3)
評論
桃花潭 回複 悄悄話 Polymerase翻譯應該是聚合酶不應該是多酶體
歐洲聯盟 回複 悄悄話 回複 '油翁' 的評論 : 多謝誇獎!
油翁 回複 悄悄話 歐洲聯盟的文章讓人忍俊不禁!通過對生物學中的挑戰問題的探討,引出了許多有趣的見解和疑問。作者的幽默風格和深刻思考讓人眼前一亮,期待未來更多精彩的文章!
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