究竟怎么算“活着”?如果能繁殖才算生命,难道骡子是死的?

何为生物,何为非生物?活着到底是怎么一种概念?北极永冻土中的病毒算“死了”吗?如果遇到合适的宿主它依然会“复活”,进行生命的繁衍。

时至今日人类都无法用给“生物”下定义,如果哪天我们可以完成生命的定义,说明我们已经找到了生物学的最终答案。不过,人类如今已经窥探到生命的运转方式,它的底层逻辑并没有比计算机复杂多少。

生物无法定义

基于对地球生命的了解,我们大致可以说出大多数生物所具有的相同特征:

1.构成生命的运转的最小单位是“细胞”;

2.一切生物都需要从外界获取物质进行“代谢”;

3.生命的延续依靠“繁殖”;

4.繁殖需要依靠“遗传物质”进行传承。

然而依然有一部分生物人类无法进行归类。

无法代谢

前面我们说到的病毒就违背第2项(不能进行自主代谢),而是跑到别人的细胞工厂里乱指挥,靠宿主细胞帮助自己繁殖后代。那么病毒到底算不算生物?目前科学界依然争论不休。

无法繁殖

马和驴可以生出骡子,但骡子无法与任何物种繁殖出后代,难道说骡子不是生物?同样的情况还有狮子老虎的后代,虎狮兽、狮虎兽等等杂交物种,难道它们都算不上是“活物”?

想要知晓生命奥秘并不能从现有生物进行归纳总结,而是要回到生命之初,了解生命是如何发生的,物质在某一刻发生了什么“重大事件”,从而变得不一样了。

生命起源于“四个字母”

在现代生物学的解释中生命源于“遗传信息与机制”的出现,这次事件让物质具备了演化与延续的可能。

除了一部分病毒的遗传物质为RNA,大部分生物的遗传物质都是由四种称之为“核苷酸”的化学物质排列组合而成的长链分子——脱氧核糖核酸(分子),英文简称DNA。

四种核苷酸的区别在于有一部分叫做碱基部位有所不同,可以理解为斗财主中4个人手里有不同的牌分别为了“3个2带个王,3个2带个尖,3个2带个二,3个2带个三”。“3个2”决定不了输赢,关键要看”带的“是什么牌。

图:DNA双链,双螺旋展开平面结构

为了方便我们把核苷酸的碱基用四个英文字母代替分别为A(腺嘌吟)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)。现存生物所有的DNA都是由这四种字母排列组合而成。那么这四张牌如何打高度有序的出生命体呢?

DNA如何发展成生命?

如果你将每个生命体的DNA看做是由4个字母组成的密码,那么蛋白质就是更为复杂的密码。

蛋白质由大量氨基酸小分子构成的长链分子,氨基酸种类高达二十多种,就像碱基决定了核苷酸种类一样,氨基酸由R基所决定。

图:氨基酸小分子构成蛋白质长链三维结构

科学家通过合成DNA并植入细胞让其进行表达的方式,发现三个碱基可以表达成一个氨基酸,例如:科学家合成了AAAAAAAAA的DNA,表达后得到了三个赖氨酸。即AAA-AAA-AAA表达为赖氨酸-赖氨酸-赖氨酸。 科学家经过不断“试密码”,人类最终得到了所有氨基酸的(碱基)密码子。

图:密码子表,DNA通过RNA进行转录,RNA的碱基主要是AUCG,在转录的过程中U相当于DNA中的T

生命的过程实际上就是DNA长链中的“密码子(三个碱基组成的)”分别转译成对应的氨基酸,这些氨基酸又基于DNA长链的顺序结合在一起形成蛋白质分子。

一个蛋白质分子由少则几十个,多达几千个氨基酸分子按照特定的顺序首尾相连,对应的需要DNA片段则至少需要3倍数量的字母,还需要加上起始密码与终止密码。细胞就是在DNA的指挥下,不断地从外界获取材料与能量制造蛋白质,同时进行自我复制。

生命的底层架构

大道至简,返璞归真。生命底层架构如此简单却能创造出如此复杂的生命体,这像极了如今的电脑,底层实际只由0与1两种数字组成,系统与应用却如此复杂。

在40多亿年前的深海之中,物质尚不能以太阳能量为生,只能依偎在热泉口守着地球泄出的余热,不断随机地合成各种分子。或许在那漫长岁月中,可以实现自我复制分子的分子并不是只有DNA(RNA),只是因为它足够简单才得以传承下来。