每周读本书丨《生命的跃升-40亿年演化史上的十大发明》

(共计2467字 | 阅读时间 7分钟)

一、引言

本周推荐的一本书《生命的跃升-40亿年演化史上的十大发明》,虽然题目依然叫做每周读本书,其实这本书我陆陆续续读了快俩月了,虽然是科普读物,但是没有一点遗传和演化的知识,读起来还是有些吃力。作者聚焦了演化史上的十大发明,关于我们自己在地球上存在的本质,看似繁复的科学,实则是充满热情又清晰的讲述,传达了十分巧妙的概念,为我们带来了生动而发人深省的看法。

二、作者简介

尼克·莱恩,英国著名生物化学家,伦敦大学学院遗传、演化与环境系教授,专门研究生物进化。莱恩认为,进化历史上的“发明”,造就了生命和今天的世界,这些“发明者”,不是某个人,而是大自然。在《生命的跃升》中,莱恩总结了他眼中自然界最伟大的“十大发明”。《独立报》评价他为“我们时代最令人激动的科普作家之一”。在本书中作者通过列举生命历史上具有开创性的大事件,阐述了这些伟大“发明”是如何造就、改变了生命,进而改变了地球本身。其凭借着生动的语言和严谨的论证,本书获得了2010年英国皇家学会科学图书奖,并被《新科学家》、《自然》、《泰晤士报》、《独立报》等知名媒体评选为当年的年度图书之一。

三、主要内容

全书总结和介绍生命进化历史上十次最伟大的“发明”:生命、DNA、光合作用、复杂细胞、有性繁殖、运动、视觉、热血、意识、死亡。

一、生命的诞生:最早的生命诞生在距今38亿年前。海底岩浆形成的热泉口,最高温度可达400℃,喷出许多致命的含硫矿物。正是在热泉口附近,科学家发现了微小的空腔结构,而氢气和二氧化碳就在这些空腔里形成了有机分子,这些有机分子就是生命的原材料。

二、遗传的双螺旋脱氧核糖核酸,也就是DNA。DNA的功能是信息储存,其中的许多信息可以遗传给后代。这些有遗传效应的DNA片段也就是基因。每种动物的DNA都有差别,正是这种差别才让地球上的生命变得如此丰富多彩又变幻莫测。

三、光合作用:氧气是支撑地球生命的关键物质。生命诞生之初的地球上并没有氧气,空气中满是二氧化碳、甲烷等气体。细菌出现后,一部分细菌已经能够利用太阳光从海洋中的硫化氢里提取电子,然后电子与二氧化碳形成糖,这被称为光系统。为了抵御强烈的紫外线辐射,细菌吸收了许多锰元素。作为“保镖”的锰元素不仅保护了细菌,还形成了锰原子簇。锰原子簇能够从水中得到电子,同时释放出氧气。起初这个过程很慢,但是当叶绿素加入进来之后,反应速度越来越快,光合作用最终诞生。

四、复杂细胞:我们知道细胞是生命体的最小结构和单位,由细胞膜、细胞质和细胞核组成,其中,细胞核内装满了载有遗传基因的DNA。最早的生命属于单细胞生物。在距今20亿年前的某一天,一个原核细胞钻进另一个原核细胞体内变成了真正的细胞核,真核细胞就在如此偶然的情况下诞生了。

五、有性繁殖:高级的生命体,都有性别之分,并且通过不同性别的结合繁衍后代。在生命诞生之初,繁衍的方式是无性繁殖,这种繁殖更像是自我复制。某一天,两个细胞融合到一起,它们的染色体分离之后进行了重组,有性繁殖就这样诞生了。有性繁殖的好处在于杂种优势,后代能从父母那里遗传更好的基因,实际上性就是将基因打乱后重新组合,让更好的基因能够保存并且发扬光大。

六、运动:运动的核心是肌肉,肌肉由肌纤维构成,能够将化学能转化成机械能。运动决定了演化的节奏,让生命变得更强壮、更敏捷、更巨大,它让地球上的生命活力四射。

七、视觉:今天地球上95%的动物都长有眼睛。人类眼睛消耗氧气的能力甚至超过了整个大脑。包括达尔文在内的许多人认为,眼睛是生命设计的巅峰。眼睛的前身是感光细胞,这种细胞包含了视觉色素——视紫红质,能够感受到光的存在。在后来的演化过程中,脊椎动物的感光细胞变成了眼睛,而无脊椎动物的感光细胞变成了负责昼夜的生物钟。在生命演化的历史上,感光细胞只演化了一次,却成为视觉的起点。

八、热血:体温动物分为热血和冷血,我们人类所属的哺乳动物属于热血动物。热血的核心是高新陈代谢率,最明显的优势是更好的力量和耐力。热血动物就像是一座微型电站,通过燃烧碳来产生热量,如此一来就不再畏惧寒冷的夜晚和冬季了。高新陈代谢率和食物的高消耗,导致热血动物的寿命相对更短、种群数量更少。但热血的优势有两大方面:一方面,热血允许动物在夜间活动并在寒冷的区域生存,扩大了活动时间和生存范围;另一方面,热血将更多资源提供给大脑,让生命体拥有了更大的大脑和更高的智商。

九、意识:不同的意识是大脑特定区域的属性,当我们用物理手段刺激特定区域时就会产生指向性的意识。当大脑的某一区域出现疾病的时候,我们的意识就会产生相应的病理反应,比如阿尔茨海默病、癫痫。如果对大脑的某一区域用药,则能够很好地缓解精神类疾病。如此看来,意识并非神赐,它是依托于物质而存在的,这个物质就是大脑中的神经元。

十、死亡:死亡是我们最不想面对的事情,但又是每一个人最终不得不面对的事情。早在30亿年前,地球上还只有细菌的时候,为了与噬菌体对抗,细菌就演化出了程序性死亡。正是因为死亡的存在,我们才懂得珍惜时间,珍爱生命。

四、本书金句与感悟

生在这个时代有趣极了,因为我们已经知道了这么多,而依然有更多的未来值得我们期待。

本书描绘的景象是真实的,生命无疑历经演化,能与我们周围如此之多的生命共享这个漂浮在宇宙无限寂静之中的蓝色星球,何其有幸,这样一种生命观不仅仅何等壮丽,其中还有易错性和庄严,以及人性中最为迫切的求知欲。

不管生命是多么极端罕见,在无限宇宙中,生命总会出现在某个行星上,而我们只能生活在这样的行星中。

我们生命中所珍爱的一切、我们世界的所有奇迹,都来自一个单一的事件——既是偶然,又是必然。

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