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單細胞生物的共同點范文第1篇

最近，我應邀為“鸚鵡螺”網(wǎng)站專門撰寫了文章，談到了這些觀點，也收到了數(shù)量相當可觀的評論，比如：①我們是開放的熱力學系統(tǒng)，因此不會遵循熵不斷增加的規(guī)律（因為我們總是可以從環(huán)境中獲得更多的低熵能量）;②我們的細胞有一個修復系統(tǒng)，可以處理可能發(fā)生的任何損害;③現(xiàn)實中就存在“永生的”細胞和生物體，與我宣稱的“衰老不可避免”相互抵觸。那么，這些評論究竟有沒有道理呢？

第一條和第二條評論的答案基本相同：完全正確。我們是（熱力學）開放系統(tǒng)，這一點我在《生命的棘輪》中詳細介紹過。低熵能量的攝入，正是我們在分子學機制上可以從分子混亂中提取秩序的原因。然而，分子混亂是始終存在的，從微觀角度來說，我們細胞中的分子總是在不斷受到損傷。與其他的熱力學開放自組織系統(tǒng)不同，如颶風，生命系統(tǒng)有著令人難以置信的嚴格控制的系統(tǒng)，包括復雜的連鎖反饋和調(diào)節(jié)回路。這些反饋回路都依賴于高度適應性和構建性的分子機器，由未被損壞的DNA提供藍圖，并及時、準確地進行調(diào)整并發(fā)出信號。這些系統(tǒng)在分子、細

胞器、細胞、細胞相互作用、組織、器官以及生物體的層次結構上相互作用，有很多內(nèi)置的儲備、冗余和修復系統(tǒng)。

然而，這些系統(tǒng)中的某些部分最終會受到細微的損傷，比如能源供應放緩、信號鏈變得分崩離析、反饋回路定時有點失常、損壞的分子不能被清除出細胞等，從而在細胞中累積，導致分子機器功能懈怠，或者無法被激活。這種功能的喪失會進一步導致其他系統(tǒng)功能的喪失，因為在生物體中，所有系統(tǒng)之間是相互依存的。這將導致故障的雪崩式增加。 “永生水母”的學名是燈塔水母，直徑只有四五毫米，屬于水螅蟲綱。燈塔水母在20℃的水溫中達到性成熟階段需要25天至30天，性成熟后會重新回到水螅型狀態(tài)，并且可以無限重復這一過程。

在一個龐大的細胞和功能系統(tǒng)中，這一過程的開始只是一個概率的問題。你可以嘗試防止一個系統(tǒng)出現(xiàn)故障，但取而代之的是，會有更多其他系統(tǒng)出現(xiàn)故障。而那個試圖阻止這一故障的系統(tǒng)，是依賴于其他系統(tǒng)的。所以歸根結底，從長遠來看，它是肯定會受影響的。我們細胞中的修復系統(tǒng)是一流的，它們使我們能夠活到80歲以上，這個時間比任何與我們大小和心率相近的哺乳動物都要長。我們還能活得更長一些嗎？原則上來說，修復系統(tǒng)是可以改進的，但是嚴峻的復雜性使得要想對其進行改進需要很長時間。我們受制于概率游戲，這一事實是始終不會改變的，從而使我們最終輸?shù)暨@場游戲。

第三條評論提到在這個世界上有“永生的”生物。讀者提到的這些“永生的”生物體，都是非常簡單的生物體：典型的單細胞生物體或者至少是未高度分化的生物體。最典型的例子是細菌，還有像所謂的“永生水母”一類的動物?！坝郎浮庇幸粋€逆轉其生長發(fā)育過程的階段，從本質(zhì)上說，也就是“永生水母”從成蟲階段返回幼蟲階段，然后再重新發(fā)育成新的成蟲。如此看來，似乎可以這樣無限地延續(xù)下去，使水母“永生”。

乍一看，這似乎是不可思議的。然而，從某種意義上說，人類也做著同樣的事情，我們的生殖細胞也是“永生的”。但是，這不同于一個成年復雜個體的老化。相較于在許多年中使一個復雜的有機體維持其分子和系統(tǒng)秩序而言，使人類生殖細胞中的DNA保持適度穩(wěn)定是一個相對容易的任務。然而，即便如此，隨著時間的推移，退化也會發(fā)生。這就是當父母上了歲數(shù)時，孩子的出生缺陷變得更為普遍的主要原因。

至于水母，作為一個成年個體，它們顯然不是永生的，因為它們必須“死去”，以回到幼蟲階段。同時，并不是所有的水母都能成功地進行這種轉換，所以水母的“永生”是從群體層面而言的。如果這就是“永生”的定義的話，那么可以說人類也是“永生”的！但是，我們通常不會使用這種定義。

還有一個重要的事情值得一提，那就是正常的人類（體）細胞也可以“永生”。這就是所謂的癌癥。如果把分子紊亂比作一枚硬幣的話，那么癌癥和衰老就是同一枚硬幣的兩面。如果我們的細胞到了某個時候還沒有死亡的話，那么分子紊亂和DNA損傷會不斷增加細胞“耍流氓”和癌變的概率。保持我們的細胞在分裂、生長和分化時都遵守秩序的成本是嚴格的監(jiān)管，而面對這種熱力學上的猛攻以及化學損傷，嚴格監(jiān)管的成本就是衰老。 延伸閱讀

當水母的和卵子結合到一起時，形成了小小的實囊幼體。但是，幼體并不走尋常路，快樂地長大，而是通常找個堅硬的石頭之類一頭撞上去，撞出軟體的分支結構，即水螅體。

絕大多數(shù)時候，這些幼體自身分裂出微小的克隆體――就像水螅一樣出芽生殖，但有些種屬也特立獨行。它們分離出能自由游弋的小型雄性或雌性水母，再長成成體，然后產(chǎn)生或卵子?？傊褪窃趺锤吲d怎么來，任性得一塌糊涂。

大多數(shù)水母可以在這個復雜的生命周期的大部分階段逆轉其生長態(tài)勢，但一旦它們長成性成熟的成體，就失去了這種倒轉乾坤的技能。

燈塔水母違背了根本的規(guī)則，特別是，即使性成熟的成體也可以反轉為未發(fā)育成熟的幼體，這樣它們就躲過了生死簿，實現(xiàn)了可能的永生。這就像一只蝴蝶突然厭倦了飛翔，又鉆回蟲蛹。