复杂生命的起源

- 书名:复杂生命的起源
- 作者: 尼克·莱恩
- 格式:EPUB,MOBI,AZW3
- 时间:2024-06-17
- 评分:9.2
- ISBN:9787569103465
英国皇家学会科学图书奖和生物化学学会奖得主全新力作
从生物能量学新探简单细菌一跃变成复杂真核细胞的内共生事件
追问40亿年间生命到底为何这样演化
◎ 编辑推荐
☆一次异乎寻常的偶然事件,
一段走向必然的演化路径
☆地球生命是否是宇宙中绝对孤立的存在?
星际间是否还在默默 推进其他演化试验?
☆从回顾式的历史描述,到可验证的科学预测,
一场不亚于又一次生物学革命的生命起源雄辩
◎ 内容简介
地球生命在地球形成约5亿年后就已出现,然而在这之后的20亿年内,生命一直停滞在简单的细菌水平。在大约20亿~15亿年前,一种拥有精细内部结构和空前能量代谢水平的复杂细胞一跃而出。这份复杂性遗传给了大树和蜜蜂,也遗传给了人类中的你和我。我们与蘑菇有着天壤之别,但在显微镜下观察到的细胞又如此相似。从有性生殖到细胞衰老再到细胞凋亡,复杂生命共有的一套细胞特征在不同的物种间有着惊人的相似程度。生命为什么是现在这个样子?在40亿年的漫长岁月中,从简单的细菌到令人敬畏的复杂生命,这样的演化飞跃事件为何只发生了一次?不得不承认,在生物学的核心地带,横亘着一个巨大的认知黑洞。
生命究竟为何沿着这么令人困惑的路径演化?生物化学家尼克·莱恩从生物能量角度,交给了我们一把有望解开生物起源之谜的钥匙。怪异的生物能量生产机制从各方面限制了细胞,而一次罕见的一个细菌入住到一个古菌体内的内共生事件,打破了这些限制,使得复杂细胞的演化成为可能。看似偶然发生的单次事件,却因为能量的约束而必经一种演化历程,许多最重要也最基础的生命特征,也由此可以通过基本的生物化学规律进行推断。我们在演化过程中取舍权衡生殖力和年轻时的健康,换来衰老和罹患疾病的代价。生命的起源、人类的健康乃至生死,都可以从能量角度重新发问。
◎ 媒体推荐
对生命起源令人叹为观止的追问。这《复杂生命的起源》让我折服。
──比尔·盖茨
近年来出版过的最深度、最有启发性的生命史著作。
──《经济学人》(Economist)
莱恩的理性推论如果是正确的,那将和哥白尼革命一样重要。
──彼得‧福布斯(Peter Forbes),《卫报》(Guardian)
一本大胆、雄辩式的、充满自信的作品……莱恩是很稀有的物种,一个可以用明晰、清楚的文字解说生物学中令人困惑的复杂性的科学家。
──亚当‧卢瑟福(Adam Rutherford),《观察者报》(Observer)
几乎快要成功地解开生命的演化之谜,这《复杂生命的起源》的深度可以对任何一个古老哲学家的大脑产生冲击。
──马特‧里德利(Matt Ridley),《泰晤士报》(The Times)
关于生命新理论的绝顶高超的综合。
──克莱夫‧库克森(Clive Cookson),《金融时报》(Financial Times)
创新科学的杰作。
──菲利普‧鲍尔(Philip Ball),《展望》(Prospect)
◎ 获奖信息
★入围前一百本“坪山自然博物图书奖”
★入选“21世纪年度好书(2020)终极书单”
★第十六届“文津图书奖”推荐图书
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*2021-05-04如果自然选择积极地作用于固定基因组合,结果可能更糟。假设某个关键基因发生了一个罕见且非常有益的突变,它带来的显著优势会让突变扩散至整个种群。继承了这个新突变的生物因为显著的优势,在种群中的占比越来越高;最终,这个突变基因会扩散到“固定”(fixation)的程度,即种群中所有的个体都携带它。然而,自然选择只能“看见”整条染色体。所以这条染色体上的其他99个基因也会搭上优秀基因的便车,在种群中固定下来。这是一种灾难。假设种群中的每个基因都有两三个版本(即两三种等位基因),这100个基因本来可以提供一万到一百万种不同的等位基因组合。但这条染色体固定之后,所有这些多态性都被一扫而空。
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*2021-05-04有性生殖曾被认为是20世纪生物学难题中的“皇后”,不过现在我们深入理解了它的优势(至少相对于严格的无性生殖——比如克隆)。有性生殖可以打破原本固定的基因组合,让自然选择可以“看见”单独的基因,把我们的特质逐个分列出来。这有助于生物抵御寄生物的侵袭,适应变化的环境,以及维持种群中必要的多态性。
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*2021-05-04为什么真核生物有如此破碎的基因?有几个已知的好处。同一个基因可以通过不同的剪接方式拼出不同的蛋白质。例如,免疫系统就可以通过这样的蛋白质重组机制,把不同的蛋白质片段拼接成数十亿种不同的抗体。对于任何细菌或病毒,这样丰富的抗体中总有一款能选择性地黏附上去,形成免疫标记,启动免疫系统中的杀手机器去消灭它们。然而,免疫系统是大型复杂动物后期才发展出来的产物。在演化早期,破碎的基因有什么好处吗?福特·杜利特尔(Ford Doolittle)是20世纪的演化生物学老前辈,他曾在70年代提出一个假说,认为内含子可能出现于生命起源之初。这就是所谓的“内含子早现理论”(introns early)。他认为,早期的基因因为缺少现代基因复杂的修复机制,在复制过程中一定会迅速累积许多错误,这让它们非常容易遭受突变熔毁(mutational meltdown)。因为突变概率很高,DNA的长度会决定DNA上累积的突变数量,所以只有很短的基因组才可能避开突变熔毁的命运。如果只能有很短的DNA,那又如何大量制造各种各样的蛋白质呢?内含子就是解决方案,只需要重新组合许多小片段即可。这个理论非常精彩,至今仍有少数拥趸,不过杜利特尔本人已经倒戈。
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