解析生命谜团 生命为什么如此不同？

【千问解读】

生命的坚韧性质

1986年1月28日是寒冷的一天是怎么回事？这天早晨是怎么回事？在美国佛罗里达州的卡那维拉尔角是怎么回事？成千上万名参观者聚集到肯尼迪航天中心是怎么回事？等待一睹挑战者号航天飞机腾飞的壮观景象。

上午11时38分是怎么回事？耸立在发射架上的挑战者号点火升空是怎么回事？直飞天穹是怎么回事？看台上一片欢腾。

但航天飞机飞到73秒时是怎么回事？空中突然传来一声闷响是怎么回事？只见挑战者号顷刻之间爆裂成一团桔红色火球是怎么回事？碎片拖着火焰和白烟四散飘飞是怎么回事？坠落到大西洋。

7名宇航员在这次事故中罹难是怎么回事？包括2名女宇航员。

全世界为之震惊。

“挑战者号”航天飞机的爆炸是人类航天史上的一大悲剧是怎么回事？根据后来的事故调查是怎么回事？导致这个复杂的庞然大物毁灭的重要真相只不过是几个橡皮密封圈出了问题是怎么回事？在寒冷的低温下失去了弹性是怎么回事？导致硬化失效。

由此可以看到是怎么回事？无机世界的精密机器或装置等各种复杂系统是怎么回事？在面临突然的环境变化时是怎么回事？没有办法自我调适是怎么回事？一个零件出现问题是怎么回事？就可能导致整个系统瘫痪甚至报废。

然而是怎么回事？同样是被称为复杂系统的物种体是怎么回事？却不会如此脆弱是怎么回事？一个生命体受个小伤小痛根本就没什么大不了是怎么回事？缺个胳膊少个腿也照样能活得很好是怎么回事？即使是患上癌症这样的不治之症是怎么回事？也不会立刻崩溃是怎么回事？假以时日甚至还有治好的可能。

这说明是怎么回事？生命系统虽然非常复杂和精细是怎么回事？但却显示出了顽强的坚韧性是怎么回事？不那么容易被破坏。

我们的自然界是一个千姿百态、丰富多彩的世界。

从日月星辰、山川湖泊到花草树木、飞禽走兽是怎么回事？事物的形态虽然千差万别是怎么回事？但基本上可以分为生命系统和非生命的物质系统。

这两个系统都是由原子和分子组成的是怎么回事？但奇异的是是怎么回事？这两大系统表现出了迥然不同的特性。

生命系统是弹性的是怎么回事？随时可以对付外来的变化和压力是怎么回事？重新调整自己。

而非生命物质则是刚性的是怎么回事？不能随着外界环境的变化而调整自己。

而从更深的层面来说是怎么回事？生命总是表现出来一种自我完善的趋势是怎么回事？无论个体的发育或生物形成都是从简单向复杂演化是怎么回事？似乎物种体内有一种追求完善的内在动力或者预定目标。

生命现象的那种自主性、自组织性、自协调性以及进化本身的方向性是怎么回事？与无生命的物质世界有着迥然的不同是怎么回事？这是科学家无法回避的难题。

　　趋向无序的非生命物质

生命现象带来的上述难题并不是相互孤立的是怎么回事？它们都涉及生命与非生命物质之间的关系。

对于如何解答这些难题是怎么回事？科学家们已经有了清晰的思路。

科学家们认为是怎么回事？自然界的演变存在一种普遍的驱动力——物质倾向于变得更加稳定。

这里有一个逻辑上的道理：稳定的状态不会再改变是怎么回事？而不稳定的状态则会不断变化是怎么回事？直到变得稳定。

然而是怎么回事？非生命物质和生命物质的稳定性是完全不同的。

非生命物质的稳定性来源于热力学第二定律。

热力学第二定律是热力学的基本定律之一是怎么回事？它说的是是怎么回事？热量可以自发地从温度高的物体传递到较冷的物体是怎么回事？但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体。

这个转变过程是不可逆的是怎么回事？要使热传递方向倒转过来是怎么回事？只有靠消耗功来实现。

这很好理解是怎么回事？一杯热水总是不断冷下去是怎么回事？直到与周边环境温度一致是怎么回事？达到稳定状态是怎么回事？不再改变。

这个过程不可能逆转过来是怎么回事？除非你对这杯水加热。

热力学第二定律还有另一种表述方式是怎么回事？那就是：在没有外界的影响下是怎么回事？事物总是由有序向无序方向进展是怎么回事？而不可能从无序向有序进展。

1865年是怎么回事？德国物理学家克劳修斯在热力学第二定律中引入了“熵”的概念。

熵指的是一个系统的混乱程度是怎么回事？熵越大是怎么回事？系统就越混乱是怎么回事？一直到熵处于最高点是怎么回事？系统无法更混乱了是怎么回事？这时就稳定了。

这就是熵增加原理。

熵增加原理广泛存在于非生命的物质世界。

在一个房间里打开一瓶香水后是怎么回事？香气分子会弥漫到整个房间是怎么回事？不管过多久是怎么回事？散布开来的香气分子也不可能自动地回到香水瓶是怎么回事？还原成香水液体。

香气分子的挥发、散布是怎么回事？是几十亿分子撞击的结果是怎么回事？空气分子与香气分子互相不停地碰撞是怎么回事？最终香气分子不可幸免地与空气分子混合到一起是怎么回事？这时香气分子的无序程度达到最大是怎么回事？也就是熵最大的状态。

一幢整洁有序的建筑物是怎么回事？如果无人管理修缮是怎么回事？其结构部件会慢慢变坏是怎么回事？屋顶上的瓦片一片一片地脱落是怎么回事？墙壁慢慢生出裂缝是怎么回事？随着岁月的流逝是怎么回事？终将毁损崩塌是怎么回事？其砖块瓦片与大自然融为一体是怎么回事？进入稳定状态。

如果把熵增加原理扩展到整个宇宙是怎么回事？我们的宇宙也可以看成一个很大的孤立系统是怎么回事？宇宙的熵会随着时间的流逝而增加是怎么回事？由有序向无序是怎么回事？当宇宙的熵达到最大值时是怎么回事？宇宙中所有物质的温度达到热平衡是怎么回事？这种状态称为热寂。

这样的宇宙中再也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。

负熵与生命的演化

然而是怎么回事？一旦进入生命领域是怎么回事？熵增加的趋势立刻被逆转。

生命是一个开放系统是怎么回事？我们每天吃进食物是怎么回事？拉出污秽之物是怎么回事？这是与外界交换物质、能量和信息。

通过这些交换是怎么回事？可使生命系统的熵减小,直至变成负数是怎么回事？从而有序度不断提高,生命体系才得以动态地进展。

大自然为生命系统提供了另外一种稳定性——动态动力稳定性。

也就是说是怎么回事？与非生命系统朝着熵增大的方向恰好相反是怎么回事？物种演化是熵由正变为负的过程是怎么回事？即负熵是在生命过程中产生的。

1944年薛定谔出版了《生命是什么》是怎么回事？在这本书中提出了负熵的概念是怎么回事？想通过用物理的语言来描述物种学中的课题。

据他的理解是怎么回事？“物种赖负熵而生”。

按热力学第二定律是怎么回事？大自然会由有序变为无序是怎么回事？即熵会不断增加。

与之相反是怎么回事？物种会吸收环境中的能量是怎么回事？从而减少自身的熵是怎么回事？变得有序。

对于单个生命来说是怎么回事？随着生命的成长是怎么回事？生命系统的熵变是一个由负逐渐变化趋于0的过程。

以人类为例是怎么回事？从婴儿出生到20岁左右是怎么回事？人体的熵变为负熵且较大是怎么回事？这个时期生命体快速正常发育是怎么回事？组织细胞大量增长是怎么回事？有序组织快速增加。

20岁以后是怎么回事？生命体的负熵逐渐减少是怎么回事？正熵逐渐增加是怎么回事？这个时期负熵和正熵都处于比较平衡的状态是怎么回事？生命的各项指标也都在最佳状态是怎么回事？生命处于旺盛阶段。

50岁以后是怎么回事？生命开始进入衰老时期是怎么回事？生命过程中的负熵和熵增都在减少中是怎么回事？但熵已经开始缓慢增加了。

这个时期由于人体各项功能的下降是怎么回事？组织再造能力下降是怎么回事？人体组织中自由基等垃圾成分增加是怎么回事？生命系统的混乱度增大是怎么回事？熵缓慢增加是怎么回事？直至负熵完全消失是怎么回事？死亡降临。

而生命转化为无生气的物质后是怎么回事？立刻转化为熵增加过程是怎么回事？身体最后与泥土融为一体。

这是一个不可抗拒的自然规律。

回望负熵开始的时刻

那么是怎么回事？生命系统的这种负熵流最初是怎么开始的呢?

科学家们假设是怎么回事？生命起源于40多亿年前原始地球上的非生命物质是怎么回事？这一过程是遵循物理学、化学规律的过程。

那么在这个过程中是怎么回事？物质如何从熵增加转变熵减的呢?科学家指出是怎么回事？复制因子的出现是怎么回事？使生命越过了热力学第二定律的限制是怎么回事？与非生命分道扬镳是怎么回事？走上了完全不同的进化道路。

复制因子是一些非常奇特的分子是怎么回事？DNA和RNA是其中的典型是怎么回事？它们并不见得非常大或非常的复杂是怎么回事？但是它们具有一种特殊的性质——能够复制自己是怎么回事？这正是生命分别非生命的关键。

当第一个带有复制功能的分子出现时是怎么回事？在适宜的环境中开始自我复制是怎么回事？它们会沿着爆炸性的道路演变是怎么回事？数量将以指数的速度增长。

由于环境资源有限是怎么回事？这种增长不能无限制地维持下去是怎么回事？于是是怎么回事？在自然选择下是怎么回事？一些复制因子被淘汰是怎么回事？另一些复制因子生存下来是怎么回事？还有一些产生变异。

复制因子的这种复制、变异、竞争、选择是怎么回事？需要与环境不断交换着物质和能量是怎么回事？使得生命系统从一开始就与外界处于交流的开放状态是怎么回事？这构成了生命动态稳定结构的最初基础。

生命为了维持自身的动态稳定是怎么回事？就得提高复制效率是怎么回事？复制因子将不可幸免地变得复杂是怎么回事？为何这么说呢?举个简单的例子是怎么回事？对于一条单链的RNA分子是怎么回事？仅仅靠自身来复制是怎么回事？其效率是非常低的是怎么回事？相反是怎么回事？一个由双分子RNA组成的复制网络是怎么回事？两条RNA分子会相互催化是怎么回事？复制效率会提升许多是怎么回事？这就好比两根手指比一根手指更容易拿起物体一样。

所以是怎么回事？从单链RNA到双链RNA的转变向我们展示了由非生命通向复杂生命的漫长道路的第一步。

现代科学确认是怎么回事？物种学上的自我复制、新陈代谢、个体发育和群体发育等现象是怎么回事？就是源于多分子系统的自我复制和倍增。

随着这个系统网络的不断扩大化和复杂化是怎么回事？才产生了其他一系列生命现象。

被膜分隔的世界

需要强调的是是怎么回事？多分子体系的表面必须有膜。

有了膜是怎么回事？多分子体系才有可能和外界介质分开是怎么回事？成为一个独立的稳定的体系是怎么回事？也才有可能有选择地从外界吸收所需分子是怎么回事？防止有害分子进入是怎么回事？而体系中各类分子才有更多机会互相碰撞是怎么回事？促进化学过程的进行。

举例来说是怎么回事？最简单的单细胞物种——草履虫是怎么回事？尽管其中的物质总量和成分都不多——充其量也就相当于溶解了一些化学物质的水溶液是怎么回事？但它的外表有一个薄膜是怎么回事？隔开了外部熵增的环境是怎么回事？自发形成一个封闭的、内有分工、负熵的体系——细胞是怎么回事？它拥有细胞核、细胞质、食物泡、伸缩泡的分区;而与此同时是怎么回事？在与外部环境的物质和能量交换上是怎么回事？它能够通过摆动纤毛来运动是怎么回事？能够吞吐食物。

这种有序的、复杂的存在方式是遵循着热力学定律的非生命物质体系所无法达到的。

由此看来是怎么回事？复制因子的出现是怎么回事？实现了从非生命过程向生命过程的转化是怎么回事？实现了自然系统有序性的突变。

突变之后是怎么回事？生命系统开始逆着热力学第二定律是怎么回事？朝着一个熵减、有序的方向进展。

这个方向还确定了一个进化的箭头是怎么回事？物种进化是由单细胞向多细胞、从简单到复杂进化是怎么回事？也就是说向着更为有序、更为精确的方向进化。

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