动态平衡--对生命的认识

dbuser007
2018-03-10 看过
这本书首先是一本优秀的科普书,通过讲述影响生物学的几个重要实验描绘了科学家对生命认识的进步.
首先是烟花草病毒过滤实验.陶板能够过滤但细胞生物,但是经过陶板过滤的烟花草病毒萃取液仍然有致病性.在通过大肠杆菌排除了陶板质量问题后(陶板成功过滤了大肠杆菌),让人们意识到存在比细菌还要小的病毒--一种介于生物与非生物之间的物质.病毒能够自我复制,那么自我复制是不是生命的定义呢?
作者回到对自我复制的研究.Frederick Griffith 首先发现了奇妙的现象:被加热杀死的致病性S型菌没有致病性.没有致病性的R型菌直接注射到动物体内也不会致病.但是将两者混合,却能够致病.Oswald Avery Jr. 猜测DNA才是遗传物质.于是他采取各种方式对加热的S型菌进行提纯,确保只有DNA物质,而没有蛋白质,与R型菌结合.
这只是万里长征第一步.后来的Watson and Crick解开DNA双螺旋结构之谜是家喻户晓.利用这个特征,通过两段引物从而专一的扩增DNA的PCR仪孕育而生,成为遗传学家研究的利器.
作者回到几十年前的薛定谔,作为物理学家的他却有一本著作<<生命是什么>>.这本书影响了Watson和Crick.书中薛定谔语言生命现象都能用物理与化学的语言描述.DNA的机制发现是薛定谔的预言成真.薛定谔同时还提出了另一个问题,为什么原子(相对于生命体)那么小?因为生命体会是由很多更小的结构组成,只有生命体够大,才会有大数原则,更小结构的无规则运动趋势才会有统计学的描述,才能形成秩序.但是一个系统很快会达到最大entropy的状态(也就是一种均衡状态),之后这种系统就没有任何变化,对于生物而言就死亡了.为什么生物达到maximum entropy的状态要那么久?
Schoenheimer利用示踪同位素解释了这个问题:生命的每一部分都在不断被破坏,然后不断重建,新陈代谢.蛋白质是如此,DNA也是如此,连脂肪也逃不过流动.生命就是处于动态平衡状态的流体.
输得最后一部分回到了作者自己的研究.首先作者介绍了一些背景知识,也就是Palade揭示的内置网运输蛋白质的机理.作者自己的研究着眼于解释细胞膜形成内置网的机制.作者本以为解开了细胞膜形成内置网的过程,但是当他敲除指挥合成这个过程中起关键作用的GP2蛋白质的基因时,虽然老鼠体内没有了GP2蛋白质,但是小鼠细胞却很正常.但是在植入不完整的基因时,老鼠却死了.由此引出进一步对动态平衡的认识--容错性.作者感叹道:
  动态平衡系统那灵活的适应能力与惊人的修复能力,值得我们赞叹与喝彩.我们进行的种种研究与实验,其实之证明了一件事--人类不可能像操纵机器一样操纵生命.
这本小书其实不只是科普,还有很多对科研的讨论.科学研究的结果是美丽的,但科学研究的过程是丑陋的.Avery的实验没有太大的影响而是被科学界忽略了.Watson和Crick解开DNA双螺旋结构也有很多的不光彩.后来至于作者自己的研究,他也毫不避讳提到实验室之间病态的竞争.我想太多的年轻人(包括曾经的我)理想主义的进入科研,而却悲愤的离开.如果之前我们了解到这些,也许我们不会走这段弯路,也许我们遇到不光彩的那一面是会有更好的心理准备.不管怎样,科学之美与科研之丑,都值得了解.
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