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第45节:原子爱运动(5)

  但是,我觉得要是把现有的生命的特征尤其是形态特征,都归因于进化论,即自然淘汰这一法则,以及由此发生的随机变异的话,那么将生命的多样性总结得也未免太简单了。于是,我感到了8 巨大的恐慌。

  当然了,有了一定的物理框架、物理制约,然后才能有生命体,这一思维是没错的,也确实有很多这样的现象存在。分节构造就是其中一例。

  有种小动物叫果蝇。科学家就是通过观察这种可怜的小昆虫,得出了生命形态的分节构造这一结论。这种小果蝇虽然叫“蝇”,但其实其英文名称是Fruitfly,它喜欢水果或树汁,体长3毫米左右。我们可以在试管中培育它,其生命周期也很短(从卵到孵化出来需要一天,幼虫期是三天,蛹期是五天)。很久以前起,它就作为一种实验动物,在遗传学的研究上发挥着重要的作用。

  它产下的卵可以不停地进行分裂,然后逐渐成形。它会成长为一种很小的蛆虫,等长到蛆虫这么大的时候,它就有了很完备的分节构造。接下来我们要讲的是,它进行细胞分裂,细胞块是成为幼虫的前一个阶段。

  其细胞块像橄榄球一样呈纺锤形,将来哪一端变成果蝇的头,哪一端变成果蝇的尾,也都是在这个时期决定的。这个时候,会从即将成为果蝇头部的那一侧释放出一种叫Bicoid(果蝇体内控制头胸发育的一个关键基因)的特别分子,而这种分子就像投入到容器一角的过锰酸钾一样,迅速扩散开来。虽然这种分子只是在果蝇生命初始阶段的极为短暂的那一瞬间产生的,但是却能够大量地扩散,以保证其进行随机热运动,实现“平均化”。于是,从果蝇的头部到尾部,就形成了很漂亮的浓度分配。

  对于接触到Bicoid的细胞,它会发出一种分化命令。这实在是让人觉得不可思议,但是,在细胞一侧应该存在有感受Bicoid的阶段性的阈值吧。它们根据各阶段上的反应来进行分化。这样一来,蛆虫就有了分节构造了。

  另外,从这个橄榄球一样的细胞块的背部来看,浓度扩散不仅仅发生在纵向上,在横向上分布得也很均匀。这样,就形成了分化的左右对称性。

  看到这种现象,通常我们会认为,生命出现一定形态的根据在于,分子的扩散所带来的浓度分配以及空间的扩大等一些物理学上的结构变化。

  这绝不是由于随机实验或环境变化所产生的选择。随机运动其实指的是那个时候原子或分子的运动过程中如何形成一定秩序的问题。以此为大前提,薛定谔认为,生物体必须是一种远远大于原子的存在。

  动态秩序是生命的保证

  但是,这仅仅是问题本质的前提。生命并不仅仅是在物理学的结构里通过热运动提高自身温度,而是通过热运动形成一种复杂的秩序。这种秩序呈现出来的状态将沙滩上的小贝壳与小沙石区别开来。另外,如果一个贝是有生命的,那么随着它的成长,贝壳上的花纹也随之扩大,说明这种秩序是动态的。

  当然了,薛定谔也认识到了这一点。在扩散过程中,产生了浓度不均的情况,但是不久之后就一致了。在这一过程中,不仅仅是浓度的分布,还有温度的分布,能量的分布,或者被称为化学潜在8 性的反应性的倾向,所有这些分布上的差别都会迅速被消除,得到平均化。物理学家们把这一现象称为热力学的平衡状态,或最大熵状态。处于这个状态的系统是死的。物理学家们经常把他们所研究的这个世界称为“系统”。
  
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