生命的奇跡/現(xiàn)代農(nóng)民科學(xué)素質(zhì)教育叢書

前言

　　作為四川省科普作家協(xié)會中的一員，我就像一個原始細(xì)胞，長期游離在這個溫暖的大家庭之外。我在北京待了8年之后，窩到牡丹花之都——洛陽搞創(chuàng)作。我與叢書主編董仁威老師保持著很好的聯(lián)系，這樣我就有了給大家講述《生命的奇跡》的機會。　　我的大學(xué)是在西南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院就讀的。長期以來對于探索生命的起源、進化和發(fā)展，我一直保持著非常濃厚的興趣。所以，當(dāng)我面對“生命的奇跡”這個題目的時候，我的腦海里立刻浮現(xiàn)出一個個壯觀的畫面：生命的前天、昨天、今天、明天和后天。　　宇宙在大爆炸當(dāng)中從一個“點”誕生迄今，已有大約140億年。而生命最早在地球上出現(xiàn)，迄今也不過40億年之久。也就是說，從宇宙誕生到地球生命的出現(xiàn)，這期間競長達(dá)100億年。以一個人的壽命為80歲來做參照，這是一個什么樣的時間概念？當(dāng)然，那時還沒有人來確立時間的標(biāo)準(zhǔn)，因此，時間的“快”與“慢”在當(dāng)時來說是完全沒有量義的。我們知道，時間只是一種相對的概念，一個過程快慢，或一段時期的長短不過是觀察者的“一家之言”。句話說，在漫長的宇宙發(fā)展過程中，100億年和1天之間沒有太大的區(qū)別。時間長短的計量其實并不依賴于時間位，而是取決于事件的豐富程度。不是嗎？當(dāng)你寂寞、聊的時候，你會感到一天就像一年那樣極其漫長，度日年：而當(dāng)你與最親密的愛人在一起時，又感到一天就像一秒鐘那樣稍縱即逝，歲月如梭?！　∷?，我們可不可以這樣來看待這個問題：宇宙的誕生和地球生命的出現(xiàn)，或許只是一瞬間，仿佛就是在前天發(fā)生的事？而昨天，地球物種在不斷進化，演變成了我們今天的這個樣子。今天，我們剛剛解開DNA的秘密；明天，或許我們就可以改造生命了。那么后天，我們是否可以乘坐宇宙飛船飛往外太空，去跟其他星球的生命交朋友、喝茶擺龍門陣了呢？　　哈，真的好神奇！而這一切，似乎才從前天剛剛開始的?！　∏疤?，前天發(fā)生了什么？　　宇宙大爆炸！　　地球生命開始出現(xiàn)！　　好，那就讓我們從前天的宇宙大爆炸說起，一起來領(lǐng)悟生命的奇跡吧！

內(nèi)容概要

　　地球生命是何時開始出現(xiàn)的？地球生命來自外星球嗎？早期生命是如何繁殖后代的？為何大多數(shù)生物都選擇兩性繁殖方式？何謂“試管嬰兒”技術(shù)？“克隆人”會出現(xiàn)嗎？明天，我們可以改造生命嗎？……像這一類最基本的，同時又非常有趣的知識，正是這《生命的奇跡》所要講述的。

書籍目錄

第一章 生命的前天：生命起源前天，宇宙大爆炸地球生命是何時開始出現(xiàn)的35億年前的一個原始細(xì)胞里有些啥玩意兒早期生命是如何繁殖后代的地球生命來自外星球嗎出乎意料的一次生命大跳躍：寒武紀(jì)生命大爆發(fā)埃迪卡拉紀(jì)生物：一次失敗的另類生命嘗試歡迎來到石炭紀(jì)“巨蟲時代”生命浩劫：是什么造成史上多次物種大滅絕第二章 生命的昨天：物種進化昨天，一次意義重大的遠(yuǎn)航打開“生命進化圖譜”奇妙的多性別生物為何大多數(shù)生物都選擇兩性繁殖方式他們打開了恐龍世界的大門我要飛得更高看不見的生命人類的祖先在人與猿分開之前史上真有半獸人嗎游弋在非生命與生命之間的“殺手”病毒幫助人類進化第三章 生命的今天：解密DNA今天，帶你走進神奇的細(xì)胞世界神奇的染色體開啟生命的密碼箱生命的遺傳物質(zhì)人與猿分開真相基因為什么會發(fā)生突變DNA重組技術(shù)：“生命魔術(shù)”即將開始逆向基因工程何謂“試管嬰兒”技術(shù)DNA鑒定：讓真相大白于天下基因療法：打開疾病防治“魔盒”的金鑰匙第四章 生命的明天：生命改造明天，我們可以改造生命嗎“克隆人”會出現(xiàn)嗎未來，每人一本“基因說明書”超級智能人會出現(xiàn)嗎基因動植物：生命重返“巨蟲時代”“太空移民”年代的生命雛形第五章 生命的后天：未知生命后天，我們能否與外星生命接觸外星人基因結(jié)構(gòu)可能與人類相同飛往太空的地球生命“使者”火星上有生命嗎什么樣的外星上可能存在生命外星生命如果存在，會是什么樣外星生命或許就在我們身邊

章節(jié)摘錄

　　1965年，美國的彭齊亞斯和威爾遜兩位工程師共同發(fā)現(xiàn)r3K宇宙背景輻射。這兩個工程師是在研究如何改進人造衛(wèi)星通訊時，為了避免干擾衛(wèi)星通訊的一切因素，尤其是無線電噪聲源，他們架起了一個喇叭狀的高靈敏度的定向接收天線系統(tǒng)。他們在一一估計了所有噪聲源之后，意外地發(fā)現(xiàn)了一個相當(dāng)于3.5K的噪聲溫度。這奇怪的噪聲引起了他們的興趣，他們反復(fù)研究。最后確定這個微波背景輻射就是傳說中的宇宙大爆炸的“余燼”，實際輻射溫度是2.73K?！　√煳膶W(xué)界將這一偉大發(fā)現(xiàn)命名為“3K宇宙微波背景輻射”，并被列為20世紀(jì)60年代天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)之一?！　∨睚R亞斯和威爾遜，也因此而獲得了1978年的諾貝爾物理學(xué)獎?！　〉厍蛏系纳烤故菑氖裁磿r候開始出現(xiàn)的呢？　　是否像《圣經(jīng)·創(chuàng)世紀(jì)》里說的，是上帝創(chuàng)造了這個世界：匕帝在第一天的時候說要有光，于是就有了光；上帝在第二天說要有空氣、白天和黑夜，于是這天就出現(xiàn)了空氣、白天和黑夜；上帝在第三天說水要聚在一起，露出旱地，旱地要長出青草、菜蔬和樹木，于是這些就都出現(xiàn)了。上帝在第五天說，水要滋生出有生命的物，天上要有飛鳥，于是這些也都出現(xiàn)了。上帝在第六天說，地要生出活物來，于是就出現(xiàn)了牲畜、昆蟲和野獸。此時的上帝還興致很高，于是他按照自己的形象，造出了人。這樣，天地萬物就都造齊了?！　∩钠鹪?。是這樣的嗎？或者是像公元前4世紀(jì)的亞里士多德所說的那樣，生命可以從非生命的物質(zhì)中自然發(fā)生？按照他的說法，螢火蟲、蜜蜂或蠕蟲等生物可以從早晨的露水和黏液或和糞土結(jié)合在一起生成。亞里士多德的這種觀點，一直持續(xù)到13世紀(jì)。當(dāng)時，人們相信，從樹上可以長出小?；蛐⊙騺怼！　∩钠鹪?，真是這樣的嗎？　　科學(xué)告訴我們說：不！　　1864年，法國科學(xué)家巴斯德進行了一個著名的“曲頸瓶”實驗：他先把肉煮好，然后把肉湯放到S形的燒瓶里觀察。S形的長頸瓶可以讓新鮮空氣進入，卻能阻止細(xì)菌或微生物隨空氣飄入到瓶子里。實驗結(jié)果證明，即使在這樣的S形的長頸瓶里，微生物這樣簡單而微小的生命都不會自然發(fā)生。顯然，自然發(fā)生論是站不住腳的?！　∵€是讓我們乘坐著科學(xué)之船，穿越時光隧道，回到遠(yuǎn)古的地球看看生命是如何起源的吧！　　最古老的生物化石表明。最早的生命大約出現(xiàn)在40億年前。這時的地球，海洋包裹著整個世界，海水平均深度達(dá)到10千米。地球仿佛一個大蒸籠，不斷有小行星呼嘯而來，撞擊到海洋當(dāng)中，熔巖等熱流令海水沸騰不止。待到熔巖冷卻后，形成多孔的枕狀結(jié)構(gòu)。水滲入地底后又邂逅了滾燙的巖漿，被煮沸后再次噴發(fā)，并把地底下所有的氣體和礦物質(zhì)都帶了出來，如氫、硫化氫、氨等。在自由的水流中，這些物質(zhì)和熔化的金屬——鐵、銅、鋅、鎳——發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，形成了硫化金屬鏈?！　〉聡破兆骷腋ヌm克·施茨廷在《?！硪粋€未知的宇宙》一書中，為我們描繪了這一精彩的過程。他說，這一過程導(dǎo)致了兩個結(jié)果：一方面，噴發(fā)出來的水被染成了黑色。另一方面，噴涌到一定高度后，這些黑色的混合物又落回到了海底，沉淀在一起，圍繞噴口形成了一個個“煙囪”。隨著時間的流逝，這些煙囪的高度達(dá)到了50多米，被稱為“培養(yǎng)基煙囪”或“黑煙囪”。在它們的外側(cè)邊緣，沉積著很多硫化鐵的細(xì)微氣泡?！　《＞驮谶@些氣泡當(dāng)中！　　當(dāng)時，周圍的海水溫度約在20℃到30℃之間。氣泡中狹窄空間的溫度，則高達(dá)100℃，充滿著各種化學(xué)物質(zhì)，全是滾燙海水噴發(fā)時帶出來的。氣泡中充滿了能量，這樣的環(huán)境促成了很多碳水化合物和碳氮化合物。各種各樣的新物質(zhì)開始爭相涌現(xiàn)，四種碳氮化合物組成了環(huán)狀，產(chǎn)生了對我們影響深遠(yuǎn)的核酸堿基——它們又被稱作腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶或尿嘧啶。核糖、磷酸也出現(xiàn)了，它們和核酸一起組成了一個長長的著名分子“核糖核酸”——簡稱RNA。這種新型的酸，已經(jīng)可以開始進行自我復(fù)制了，并能夠自己制造蛋白質(zhì)。有一天，一種與尿嘧啶結(jié)構(gòu)相似的堿基——胸腺嘧啶占據(jù)了尿嘧啶的位置，同一時間，核酸意外地丟失了一個氧原子，這些看起來仿佛是微不足道的小事，卻產(chǎn)生了一個嚴(yán)重的后果：一個無比穩(wěn)定的新分子誕生了，它就是DNA——脫氧核糖核酸！　　DNA就是我們后來無比熟悉的帶有生命遺傳秘密指令的物質(zhì)。DNA的出現(xiàn)可以說是一場革命，但是，它也有一個弱點，就是不能自行將編碼轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)，而需要RNA的翻譯，一起共鋪生命的繁榮之路?！　《鄻游镔|(zhì)聚合在一起，形成原始細(xì)胞，生命就這樣誕生了。當(dāng)然，這個細(xì)胞還沒有獲得細(xì)胞膜，但是它已五臟俱全，并開始了第一輪的新陳代謝。此時，滾燙的化學(xué)混合物依然噴涌不止，為氣泡里的物質(zhì)提供能量。有營養(yǎng)的物質(zhì)經(jīng)由細(xì)孔穿越硫化鐵外殼，轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)與糖，而無法再利用的物質(zhì)則被排擠出來——這就是地球生命的首次排泄?！　≡丛床粩嗟拇蠓肿游镔|(zhì)產(chǎn)生，使得一些新產(chǎn)生的大分子勇敢地離開了氣泡，踏上了漫游世界的征途。這些地球的早期生命，我們可以稱之為“原始細(xì)胞”。它們慢慢適應(yīng)了各種各樣的環(huán)境，并開始繁衍后代。原始生命的各種變種也迅速增多。有的進化出了細(xì)胞膜——這種雙層膜就像一件有彈力的外衣一樣將細(xì)胞包裹起來，允許某些分子通過，同時又能將水隔離在細(xì)胞外面?！　≈链?，一切復(fù)雜生物的基本條件已經(jīng)準(zhǔn)備完畢?！　〖?xì)胞的完成，使得生命從此可以自由擴散，而不必?fù)?dān)心大自然的可怕威力了。這些原始細(xì)胞，就是地球上最早出現(xiàn)的生命。此后它們不斷進化，一路高歌猛進，一直進化到細(xì)胞生命開始說話、寫字，然后閱讀到這些文字為止。　　1953年，美國一位年輕的化學(xué)家斯坦利·米勒進行了一個有趣的模擬地球生命出現(xiàn)的實驗。他先把甲烷、氨氣、氫氣和水蒸氣等氣體，按照地球原始狀態(tài)時的組成比例，混合在一個玻璃瓶中。然后，他用電流模仿閃電，轟擊這些氣體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在玻璃瓶中出現(xiàn)了一種從未見過的橘黃色氣體。’米勒對這種氣體進行了測定，證明該氣體中含有大量的氨基酸等有機物質(zhì)?！　∶桌盏膶嶒炞C實了地球上化學(xué)進化的可能性。但是，要在實驗室模擬原始地球條件獲得構(gòu)成RNA或DNA的基本成分——核苷酸非常困難，因為這類化合物的產(chǎn)生需要很低的溫度，合成氨基酸等有機物需要的是原始“熱湯”，而合成核苷酸需要的是原始“冷湯”?！　】梢钥隙ㄒ稽c的是，為了培養(yǎng)一個原始細(xì)胞，40億年前的地球必須提供某種良好的環(huán)境條件。而當(dāng)時的地球，正處于地球生命出現(xiàn)前的陣痛之中！這是一個漫長的過程，也許地球已經(jīng)苦苦折騰了幾億年之久。我們現(xiàn)在想想真是后怕：生命出現(xiàn)的概率非常之小，而偶然性非常之大，正如英國動物學(xué)家和進化研究者W.H.托爾普說的那樣，生命產(chǎn)生的概率就相當(dāng)于一只大猩猩在瞎按打字機時打出一篇莎士比亞的作品的概率。天文學(xué)家弗雷德·霍耶則說：這幾乎相當(dāng)于是龍卷風(fēng)在廢車場里吹出一輛嶄新的勞斯萊斯來?！　∥覀儾坏貌惑@嘆，地球生命的出現(xiàn)，充滿了多么大的偶然性！

圖書封面

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