Thứ 4 chương Màng tế bào: Phân ly chi tường

Sinh mệnh xác ngoài

Đối với Địa Cầu sinh mệnh tới nói, sinh mạng thể cùng cảnh vật chung quanh ở giữa lúc nào cũng tồn tại không cần nói cũng biết rõ ràng giới hạn. Làn da cùng lông tóc bao quanh thân thể nhân loại, trong nước tôm cá treo lên chiếu lấp lánh lân phiến hoặc thật dày vỏ cứng, cây cối thân thể cũng vây quanh pha tạp gầy trơ xương vỏ cây. Rất khó tưởng tượng sẽ tồn tại một loại sinh mệnh, nó cùng hoàn cảnh ở giữa có chậm chạp quá độ biên giới. Giống như chúng ta không nhìn thấy nhân thể nội tạng bay khắp phòng cũng là, cũng sẽ không nhìn thấy cây cối như có như không mị ảnh bao phủ trở thành một rừng cây.

Tại vi mô góc nhìn phía dưới, cơ hồ tất cả Địa Cầu sinh mệnh đều là do một cái hoặc nhiều cái, thậm chí hơn triệu ức cái nhỏ bé tế bào tạo thành. Cho dù là không lấy tế bào hình thức tồn tại virus sinh mệnh, cũng chỉ có khi tiến vào túc chủ tế bào sau mới có thể "Sống " Tới bắt đầu sinh mệnh của mình lịch Trình. Tế bào là cấu thành Địa Cầu sinh mệnh cơ bản vật lý đơn nguyên. Trong tế bào bên ngoài, sinh mệnh cùng hoàn cảnh giới hạn không cần nói cũng biết.

Từ một loại ý nghĩa nào đó nói, mỗi một tế bào cũng có thể nhìn làm một cái có chính mình đặc biệt kinh nghiệm cuộc sống cùng vận mệnh sinh mạng thể. Tổ tiên tế bào DNA phần tử tại hoàn thành bản thân phục chế sau đường ai nấy đi, mang theo tổ tiên ký ức, kèm theo tế bào bản thân một phân thành hai, hoàn thành sinh mệnh sinh sôi phục chế. Tại mỗi một cái tế bào nội bộ, năng lượng tiền tệ ATP khu động lấy đủ loại sinh mệnh hoạt động tiến hành, nó để hồng cầu hút đầy dưỡng khí tại trong mạch máu vẫy vùng, để tế bào thần kinh phóng thích thật cao súc tích ion thủy vị sinh ra yếu ớt dòng điện sinh vật, để trùng giày lông tơ nhẹ nhàng đong đưa, để đại tràng khuẩn que tu bổ vỏ ngoài hư hại mỡ nhiều đường. Tới phần cuối của sinh mệnh, tế bào hoặc bởi vì ngoại địch xâm lấn bất hạnh lâm nạn, hoặc dựa theo tự thân sinh mệnh mật mã khởi động tự sát chương trình, đã từng huy hoàng tráng lệ sinh mệnh cao ốc ầm vang sụp đổ, đã từng nghiêm chỉnh có thứ tự hình thái, kết cấu cùng sinh vật phần tử chậm rãi tổn hại tiêu vong.

Matthias • Jacob • Schleiden (Matthias Jakob Schleiden) cùng Theodore

• Thi vượng (Theodor Schwann) là tế bào học nói kẻ thu thập.1839 năm, hai người phân biệt đưa ra thực vật cùng động vật đều là do rất nhiều cái nhỏ bé tế bào tạo thành, tế bào là

Sinh mệnh cơ bản đơn nguyên. Cứ việc hậu thế đối với hai vị học giả tại tế bào học nói trúng cụ thể cống hiến một mực còn có tranh luận, nhưng mà tế bào học nói không thể nghi ngờ là trả lại như cũ và giải thích sinh mệnh hiện tượng trọng yếu bay vọt. Tại tế bào học nói trong tầm mắt, bao quát nhân loại ở bên trong sinh vật bậc cao trên thực tế cùng nhìn bằng mắt thường không thấy vi khuẩn đồng thời không có cái gì bản chất khác nhau, đều chịu đến giống nhau hoá học vật lý quy luật ước thúc.

Cùng vĩ mô sinh mệnh một dạng, tế bào loại này vi mô sinh mệnh cũng là có rõ ràng biên giới ( Gặp đồ 4- 1). Bọn chúng bị một tầng vẻn vẹn có mấy nano dầy Lipid phần tử màng mỏng nghiêm mật bao khỏa lên

Tới, màng mỏng nội bộ là sinh cơ bừng bừng sinh mệnh hoạt động, bên ngoài nhưng là nguy hiểm lạnh lùng bên ngoài thế giới. Trên thực tế, cân nhắc tới Địa Cầu sinh mệnh đều là do số lượng không giống nhau tế bào tạo thành, chúng ta hoàn toàn có thể cho rằng tầng này màng mỏng mới là sinh mệnh cùng môi trường trái đất biên giới. Nghĩ đến từ vẻn vẹn mấy nano màng mỏng tạo thành nhân thể thể xác, để không khí, thủy cùng trên người chúng ta trang phục sẽ không dễ dàng xâm nhập bên trong thân thể chúng ta bộ, loại cảm giác này thật có chút là lạ.

Đồ 4-1 Dưới kính hiển vi ếch xanh da tế bào. Trong đó màu đậm hình tròn là mỗi một tế bào nhân tế bào. Da tế bào giữa hai bên chặt chẽ tương liên, tạo thành thân động vật thể tối Tầng ngoài che chắn

Tại trên logic rất dễ dàng nghĩ thông suốt tầng này màng mỏng ý nghĩa —— Nó so với đơn giản một tầng vật lý che chắn trọng yếu nhiều lắm.

Chúng ta ở phía trước nói qua, năng lượng cùng bản thân phục chế là sinh mệnh từ hỗn loạn vô tự trong hoàn cảnh nảy mầm đồng thời vạn thế trường thanh hai cái điều kiện cơ bản. Nói một cách khác, sinh mệnh hiện tượng muốn tồn tại, nhất thiết phải tại cục bộ súc tích lên đầy đủ nồng độ năng lượng ( Tỷ như năng lượng tiền tệ ATP), sau đó dùng nó khu động một loại nào đó có thể mang theo di truyền tin tức sinh vật lớn phần tử ( Tỷ như DNA cùng RNA) bản thân phục chế. Như vậy có thể tưởng tượng được, nếu như không có một tầng vật lý bình phong che chở Lời nói, năng lượng phần tử cùng di truyền vật chất dù là có thể ngẫu nhiên xuất hiện, cũng sẽ giống tại nguyên thủy trong hải dương tích một giọt mực nước một dạng, cấp tốc pha loãng e rằng tung vô tích. Hoặc ngược lại, từ 46 trăm triệu năm trước Địa Cầu tạo thành bắt đầu, năng lượng phần tử cùng di truyền vật chất có thể tự phát xuất hiện qua ngàn ngàn vạn vạn lần. Nhưng mà nhất thiết phải lại kiên nhẫn chờ đợi 10 ức năm, thẳng đến thứ nhất tế bào gốc xuất hiện, sao có thể làm lượng phần tử cùng di truyền vật chất cấu tạo lên "Phân ly chi tường " , hơn nữa từ một khắc này bắt đầu, từ đầu đến cuối bao bọc tại mỗi một tế bào cùng bọn chúng hậu đại chung quanh, Địa Cầu sinh mệnh mới chính thức có khả năng cáo biệt phù dung sớm nở tối tàn phản ứng hoá học hiện tượng, ổn định còn sống sót, lợi dụng năng lượng khu động sinh mệnh hoạt động, lợi dụng bản thân phục chế thích ứng môi trường trái đất, khai chi tán diệp một cho tới hôm nay.

Đương nhiên, cho dù không có tầng này màng mỏng, nhà hóa học vẫn có thể suy nghĩ ra rất nhiều nơi có thể tụ lại năng lượng phần tử cùng di truyền vật chất. Tỉ như, chúng ta có thể suy nghĩ sớm nhất sinh vật phản ứng hoá học cũng không phải tại trong hải dương tiến hành, mà là cố định tại một loại nào đó thể rắn ( Tỷ như mỏ dưới đáy biển giường cùng núi lửa ) mặt ngoài, chúng ta cũng có thể suy nghĩ nham thạch nội bộ tồn tại lỗ nhỏ bé Khe hở, sinh mệnh vật chất có thể tại lỗ hổng Levi cầm rất cao nồng độ. Nhưng mà mặc kệ là hầm mỏ vẫn là nham thạch lỗ hổng, đều sẽ không theo sinh mệnh bản thân phỏng chế tiết tấu khuếch trương. Sinh mệnh cuối cùng xuất hiện, vẫn cần phải có một tòa phân ly chi tường, một tầng sinh mệnh tự thân có thể chế tạo cùng dự trữ màng mỏng.

Không cần làm bất luận cái gì quan sát cùng thí nghiệm, chúng ta cũng có thể dễ dàng suy luận ra tầng này phân ly chi tường có rất nhiều thú vị tính chất.

Đầu tiên, nó nhất định phải là một loại không tan trong thủy hóa học vật chất, nếu không thì sẽ ở Địa Cầu nguyên thủy trong hải dương dễ dàng sụp đổ. Thứ yếu, nó nhất thiết phải có thể tạo thành tỉ mỉ kết cấu, nếu là lỗ hổng quá lớn, đủ loại vật chất có thể tự do ra vào, tầng này màng cũng liền vô dụng. Mà căn cứ vào hai điểm này, chúng ta còn có thể phỏng đoán ra tầng này màng cái thứ ba tính chất: Nó phải chuẩn bị trình độ nhất định thông thấu tính chất, có thể làm cho một ít phần tử qua lại trong tế bào bên ngoài, tỷ như dưỡng Khí, dinh dưỡng vật chất, tế bào sinh ra phế vật, các loại. Không tan trong thủy, tỉ mỉ bao khỏa, có lựa chọn xuyên thấu qua tính chất, cân nhắc tới Địa Cầu nguyên thủy trong hải dương cũng không có bao nhiêu nguyên vật liệu có thể Tuyển, lẽ ra sinh mệnh đạo này phân ly chi tường tính chất hẳn là rõ rành rành .

Nhưng mà để cho người ta rớt phá kính mắt chính là, từ nước Anh nhà khoa học Robert • Hồ Khắc (Robert Hooke) tại dưới kính hiển vi quan sát được thực vật li e tiêu bản bên trong từng cái tổ ong hình dáng nhỏ bé kết cấu ( Gặp đồ

4-2) đồng thời tại 1665 năm đưa ra "Tế bào " Khái niệm 1, đến 1972 năm tây

Ma • Singh (Seymour Singer) cùng Gass • Nicholson (Garth Nicolson) đưa ra trước mắt bị rộng vì tiếp nhận màng tế bào vật chất giảng giải "Di động khảm nạm mô hình " , ước chừng dùng 300 nhiều năm!

11665 năm, Hồ Khắc phát biểu kiệt tác 《 Lộ ra hơi thuật 》. Hắn trong sách phô bày tại dưới kính hiển vi quan sát được li e tiêu bản hình ảnh, cũng đem tổ ong hình dáng kết cấu mệnh danh là "Tế bào " (cell, ý là "Tiểu thất " ). Chúng ta bây giờ biết

Đạo, Hồ Khắc trong hình ảnh tổ ong kết cấu kỳ thực là thực vật thành tế bào, đây là một loại từ nhiều Carbohydrate vật chất hình thành kết cấu. Thành tế bào nội bộ mới là màng tế bào. Động vật tế bào không có thành tế bào.

Đồ 4-2 Hồ Khắc tại dưới kính hiển vi quan sát được li e tiêu bản hình ảnh

Trông thấy phân ly chi tường

Khoa học nghiên cứu cho tới bây giờ cũng không phải là một lần là xong đường bằng phẳng, khúc chiết nhiều lần, dục hỏa trùng sinh là trạng thái bình thường. Nhưng mà vô luận như thế nào, từ biết có một tầng trên logic nhất thiết phải tồn tại màng, đến làm rõ ràng tầng này màng đến cùng là cái gì, 300 năm vẫn là quá dài quá dài, dài đến tại đối với khoa học lịch sử

Nắp hòm kết luận thời điểm, chúng ta nhất thiết phải đối với cái này đưa ra một cái giải thích hợp lý.

Bén nhạy độc giả có thể đã đoán được: Lời giải thích này chính là, tầng này màng thật sự là quá mỏng! Độ dày vẫn chưa tới 10 nano, xa xa thấp hơn quang học giống y chang lý luận cực hạn nhận thức

200 nano. Nhân loại nhà khoa học lại tạo hình chính mình quang học kính hiển vi thấu kính, cũng không thể nào thấy được tầng này màng dáng vẻ ( Hồ Khắc tại li e tiêu bản trông được đến tổ ong kết cấu kỳ thực là thành tế bào, một loại thực vật tế bào đặc hữu cứng rắn xác ngoài ). Nhìn cũng không nhìn thấy đồ vật, có trời mới biết nó có tồn tại hay không? Mà tại nhà sinh vật học trừng to mắt nhiều lần nhìn, đều không nhìn thấy trong truyền thuyết tầng này màng dáng vẻ sau đó, một cách tự nhiên sẽ có một nhóm người ngược lại bắt đầu cân nhắc những thứ khác khả năng. Tỉ như, thẳng đến 20 đầu thế kỷ, vẫn có không ít nhà sinh vật học cho rằng tầng này màng căn bản chính là không tồn tại , trong tế bào vật chất giống nhựa cao su một dạng tiếp cận hợp lại cùng nhau mới sẽ không phá toái cùng pha loãng. Lời giải thích này bây giờ nhìn lại cơ hồ là sai lầm, liền xem như mỗi một tế bào bên trong vật chất có thể dựa theo loại phương thức này tụ tập mà không tan ra, như thế nào mới có thể phòng ngừa tế bào cùng tế bào ở giữa "Nhựa cao su " Dính vào nhau đâu? Loại giải thích này vẫn không thể rời bỏ một cái tại hoá học vật lý tính chất bên trên hoàn toàn khác biệt "Phân ly chi tường " . Cuối cùng, nhà sinh vật học vẫn là bại cho mình "Mắt thấy mới là thật " Tư duy hình thái.

Nói trở lại, muốn thuyết phục đại gia tin tưởng một cái không nhìn thấy vật không sờ được vẻn vẹn bởi vì trên logic lý do nhất định phải tồn tại, chính xác vẫn còn cần chút dũng khí. Độc giả có thể sẽ nghĩ đến một cái ví dụ tương tự: Vật lý học bên trong "Lấy quá " Khái niệm. Hơn nữa đừng quên, lấy quá khái niệm cuối cùng được chứng minh là dư thừa!

Vì thế từ 18 thế kỷ bắt đầu, nhà sinh vật học quan sát được một cái rất thú vị hiện tượng: Đem động vật hồng cầu từ trong máu lấy ra, ném vào đủ loại đủ kiểu dung dịch bên trong, nếu như trong dung dịch muối phân rất đủ, tế bào sẽ co lại thành một đoàn nhỏ; Nếu như trong dung dịch muối phân rất ít thậm chí không có, tế bào lại sẽ sưng rất lớn. Cái hiện tượng này đương nhiên có thể có đủ loại đủ kiểu giảng giải, nhưng mà đơn giản nhất giảng giải chính là đem tế bào tưởng tượng thành một cái màng mỏng bao khỏa chứa nước túi, thủy có thể tại màng mỏng hai bên tự do mà di động, nhưng mà muối phần tử không thể. Nếu như ngoại giới hoàn cảnh muối phân quá đủ, liền sẽ tạo thành bên ngoài cao bên trong thấp muối nồng độ kém, theo lý thuyết, bên trong cao bên ngoài thấp thủy nồng độ kém. Cho nên thủy sẽ theo loại này nồng độ kém, từ giữa ra bên ngoài chảy ra Tới, để túi thu nhỏ; Ngược lại thủy liền sẽ xông vào túi, để túi biến lớn.

Đến 19 thời kì cuối, đang kiểm tra trên thị trường có thể tìm được mấy trăm loại hóa học vật chất chi

Sau, nước Anh nhà khoa học Ernest đặc biệt • Âu phúc ngừng lại (Ernest Overton) phát hiện, cũng không phải đem tế bào bỏ vào cái gì trong dung dịch nó đều sẽ giống ảo thuật một dạng lớn lên thu nhỏ . Đủ loại đủ kiểu muối dung dịch đều không có vấn đề, nhưng mà nếu như đổi thành Lipid phần tử dung dịch ( Tỉ như cholesterol ), loại kịch này pháp liền mất linh . Như vậy căn cứ vào phía trên lôgic tiếp tục suy luận, chúng ta còn có thể thêm một bước ngờ tới Lipid phần tử cũng có thể tự do thông qua màng tế bào. Dạng này tại mỡ và thủy hoàn cảnh bên trong, màng tế bào giống như cái sàng một dạng, hoàn toàn không được "Phân ly chi tường " Tác dụng, đương nhiên cũng liền không thể nói là có thể khống chế tế bào lớn nhỏ. Ở đây quan sát cơ sở Bên trên, Âu phúc ngừng lại thiên tài mà suy nghĩ, tầng này thật mỏng màng tế bào có thể bản thân liền là từ Lipid phần tử tạo thành, đặc biệt là cholesterol cùng mỡ phốt-pho hai loại Lipid phần tử.

Cái này suy nghĩ nhất cử giải quyết chúng ta liên quan tới "Phân ly chi tường " Đặc tính ngờ tới. Mọi người đều biết "Chất béo bất tương dung " , đây là bởi vì thủy phân tử mang theo mãnh liệt tính có cực, nó dưỡng nguyên tử bên trên mang theo mãnh liệt điện tích âm, nguyên tử Hydro bên trên thì mang theo electron điện tích, bởi vậy thủy phân tử ở giữa có thể thông qua âm dương điện tích hấp dẫn tạo thành ổn định kết cấu. Tương phản, số đông Lipid phân tử điện tích phân bố rất đều đều, một khi thả vào trong nước, không chỉ có không thể cùng thủy phân tử tạo thành điện tích hấp dẫn, ngược lại còn có thể phá hư thủy phân tử ở giữa ổn định quan hệ, giống như đem pha lê viên bi ném vào một đống phương phương chính chính nhạc cao ngoạn cỗ bên trong một dạng không đúng lúc. Bởi vậy mỡ phần tử không tan trong thủy, hơn nữa ở trong nước còn có thể tự phát tụ tập thành đoàn, tận khả năng giảm bớt diện tích bề mặt, giảm bớt bại lộ tại thủy phân tử trước mặt cơ hội. Cứ như vậy, từ Lipid phần tử tạo thành màng đương nhiên cũng sẽ không ở trong nước sụp đổ, hơn nữa tự nhiên địa hình thành tỉ mỉ kết cấu, bao trùm trong tế bào sinh mệnh vật chất.

Đương nhiên, Âu phúc ngừng lại lý luận nghe đạo lý rõ ràng, nhưng mà có một cái tương đương trí mạng vấn đề kỹ thuật không có đề cập tới. Lipid phần tử tạo thành màng vì cái gì không biết động một chút lại đột nhiên sụp đổ, thêm một bước co rút lại thành càng nhỏ hơn càng tỉ mỉ, diện tích bề mặt nhỏ hơn cầu? Phải biết, tất nhiên Lipid phần tử ở trong nước tự nhiên khuynh hướng là giảm nhỏ diện tích bề mặt, cái kia tự thân tụ tập thành một cái thật tâm cầu, đem số đông mỡ đều bao lại chẳng phải là tối phương án giải quyết tốt?

Vấn đề này lại qua 20 nhiều năm mới có được hoàn mỹ giải quyết.1925 năm, Hà Lan Ryton đại học nhà khoa học cao đặc biệt (Evert Gorter) cùng Grant Dell (François Grendel) quyết định trực tiếp sử dụng phương pháp hóa học, đem tầng này giả tưởng bên trong "Phân ly chi tường " Lấy ra, xem bọn chúng là cái gì —— Nếu như bọn chúng như Âu phúc ngừng lại chỗ nói là thật tồn tại mà nói.

Căn cứ vào Âu phúc ngừng lại lý luận, tầng này màng là Lipid phần tử, bởi vậy có thể dùng hữu cơ dung môi nhẹ nhõm tinh luyện. Tiếp đó, cao đặc biệt cùng Grant Dell đem từ hồng cầu bên trong rút ra những thứ này vật chất bày ra đến một chén nước bên trên, cẩn thận từng li từng tí kéo trở thành một lớp màng. Quá trình này có điểm giống đem dùng bữa còn lại dầu rót vào mở trong nước, thủy mặt ngoài liền sẽ tạo thành một tầng bóng loáng màng mỏng. Tiếp đó bọn hắn phát hiện, lôi ra tầng này màng diện tích, loại bỏ hết thí nghiệm sai sót, không sai biệt lắm đúng lúc là tính toán ra hồng cầu diện tích bề mặt hai lần! Nói một cách khác, màng tế bào hẳn không phải là một tầng, mà là từ hai tầng phần tử tạo thành ( Gặp đồ 4-3).

Đồ 4-3 cao đặc biệt cùng Grant Dell nói lên mỡ phốt-pho song phần tử tầng mô hình. Đơn giản tới nói, màng tế bào là từ hai tầng chặt chẽ sắp xếp mỡ phốt-pho phần tử tạo thành, mỡ phốt-pho phân tử cực

Tính chất "Đầu " Hướng ra ngoài, cùng thủy phân tử thân mật kết hợp, không phải tính có cực "Đuôi " Thì giấu ở trong phân tử bộ. Có thể thấy được, dạng này kết cấu mức độ lớn nhất mà tránh khỏi điện trung tính cái đuôi cùng thủy phân tử tiếp xúc, tính chất vật lý rất ổn định

Lúc này cao đặc biệt cùng Grant Dell liền nghĩ tới Âu phúc ngừng lại trong lý luận một cái lúc nào cũng bị người sơ sót chi tiết nhỏ. Âu phúc ngừng lại dự đoán, màng tế bào vật chất thành phần là mỡ phốt-pho cùng cholesterol, mà hai loại Lipid phần tử đều có một cái không hề tầm thường đặc tính: Phần tử khung xương tuyệt đại đa số chỗ cũng là điện trung tính , bởi vậy tự nhiên bài xích thủy phân tử. Nhưng mà hai loại phân tử đỉnh lại vừa vặn đều có một cái mang theo điện tích "Đầu " , bởi thế là có thể cùng thủy phân tử thân mật kết hợp . Theo lý thuyết, hai loại phần tử gồm cả dầu và nước tính chất, ảnh chân dung thủy, cái đuôi giống dầu. Cứ như vậy, cái này hai tầng màng hiện tượng liền rất dễ giải thích . Hai tầng màng đối xứng sắp xếp, cũng là đầu hướng ra ngoài, cái đuôi trong triều, như vậy phần tử khung xương bên trên điện trung tính bộ phận bị hoàn toàn núp ở nội bộ, mà phần tử đầu có điện hà bộ phận lại có thể dùng đến kết hợp thủy phân tử, nhất cử lưỡng tiện. Dạng này kết cấu thậm chí so đơn thuần dùng mỡ phần tử chồng chất một cái thật tâm tiểu cầu còn muốn ổn định!

Thẳng đến lúc này, đối với màng tế bào tồn tại, màng tế bào đặc tính, màng tế bào hóa học cấu thành

Mới chính thức lấy được chung nhận thức. Cao đặc biệt cùng Grant Dell song phần tử tầng mô hình ở đây sau khi được trải qua mấy lần tiểu nhân sửa chữa cùng cải biến, nhưng mà màng tế bào cơ bản hình thái mô hình đã xác định. Trên thực tế, cứ việc đại gia chân chính "Nhìn " Đến màng tế bào là từ sau lúc đó hai mươi ba mươi năm, 20 thế kỷ 50 niên đại kính hiển vi điện tử đầy đủ tiến bộ thời điểm, nhưng mà thật cho đến lúc đó, đại gia ngược lại không có ngạc nhiên như vậy —— Bởi vì màng tế bào nhất thiết phải tồn tại, từ mỡ phốt-pho cùng cholesterol phần tử cấu thành, là một cái hai tầng màng có nhân kết cấu mấy cái này lấy ít, tại "Mắt thấy mới là thật " Phía trước liền đã xâm nhập nhân tâm đồng thời ghi vào sách giáo khoa .

Trên thực tế, dạng này một loại màng tế bào không riêng gì trên logic dễ hiểu, trên thí nghiệm lấy được chứng minh, nó còn vô cùng dễ dàng tạo thành. Một điểm cuối cùng đối với giảng giải Địa Cầu khởi nguồn của sự sống

—— Có thể bao quát vũ trụ rất nhiều hình thái sinh mạng khởi nguyên —— Phi thường trọng yếu. Chỉ cần đem một vài có giống gồm cả chất béo tính chất phần tử đặt ở trong nước, bọn chúng có thể tự phát tạo thành một tầng màng mỏng, bọc thành một cái bóng không hình dạng. Theo lý thuyết, chỉ cần tại nguyên thủy trong đại dương một nơi nào đó, mặc kệ là cả ngày phun trào đáy biển núi lửa, vẫn là mưa to gió lớn hải dương mặt ngoài, cái nào đó phản ứng hoá học có thể đại lượng chế tạo ra Lipid phần tử, sớm nhất tế bào kết cấu liền có thể tự phát tạo thành, vấn đề còn lại đơn giản là dùng như thế nào loại kết cấu này đem năng lượng phần tử cùng với di truyền vật chất bao vây lại mà thôi.

Liên quan tới điểm này, tối rung động lòng người chứng minh đến từ ngoài Địa cầu.

1969 năm, một trái cầu lửa thật lớn từ trên trời giáng xuống, đánh trúng Australia Victoria châu mạc kỳ sâm, lưu lại đằng không mà lên mây hình nấm. Mọi người rất nhanh xác nhận, nổ tung đến từ một khỏa nặng đến 100 kilôgam thiên thạch ( Gặp đồ 4-4), nó rơi xuống đất sinh ra mảnh vụn rải tại 10 nhiều km² mặt đất. Mọi người ngạc nhiên phát hiện, viên này thiên thạch bên trên mang theo số lớn vật chất hữu cơ —— Mấy chục loại axit amin cùng mỡ phần tử, thậm chí còn có có thể tạo thành DNA cùng RNA phân tử piurin cùng pirimiđin —— Những thứ này vật chất cùng Miller − Yuri sản vật thí nghiệm kinh người tương tự.

Đồ 4-4 mạc kỳ sâm thiên thạch.1969 năm 9 nguyệt 28 mặt trời lên cao buổi trưa 11 điểm rơi xuống tại Australia. Hiện giấu tại nước Mỹ quốc gia tự nhiên bảo tàng lịch sử

Những phát hiện này lập tức đã dẫn phát hai loại hoàn toàn khác biệt giải đọc. Tại một nhóm người xem ra, Địa Cầu sinh mệnh có thể liền đến từ những thứ này từ trên trời giáng xuống thiên thạch, thời kỳ đầu Địa Cầu đã trải qua dày đặc mưa thiên thạch oanh kích, đến từ thiên ngoại sinh mệnh vật chất rất có thể đủ nhiều, bởi vậy tạo thành Địa Cầu sinh mệnh vật chất cơ sở.

Mà tại một nhóm người khác xem ra, mạc kỳ sâm thiên thạch phát hiện vừa vặn chứng minh căn bản vốn không cần đem Địa Cầu sinh mệnh tôn nghiêm ký thác tại khách đến từ thiên ngoại, tất nhiên thiên thạch mang theo vật chất như thế tiếp cận Miller − Yuri thí nghiệm phát hiện, như vậy tại thời kỳ đầu Địa Cầu trong hải dương, tại sấm chớp cùng núi lửa phun trào bên trong chế tạo ra Địa Cầu sinh mệnh cần vật chất, hẳn là vô cùng đơn giản. Địa Cầu sinh mệnh xuất hiện căn bản vốn không cần mượn dùng cái gì thiên thạch vũ trụ giả thuyết.

Đến 1985 năm, liên quan tới mạc kỳ sâm thiên thạch nghiên cứu lại một lần chấn động giới khoa học. Người Mỹ lớn vệ • Timo (David Deamer) chứng minh, từ thiên thạch bên trong lấy ra mỡ

Loại phần tử cũng có thể tự phát tạo thành tương tự với màng tế bào kết cấu. Nếu như nói trước đó, mượn từ Miller − Yuri thí nghiệm cùng đối với mạc kỳ sâm thiên thạch nghiên cứu, nhà khoa học đã không nghi ngờ sinh mệnh vật chất xuất hiện tại trong vũ trụ là một kiện không có gì lạ sự tình, như vậy Timo phát hiện chứng minh, liền thứ nhất chân chính sinh mệnh —— Tế bào —— Xuất hiện có thể đều không có nhân loại nghĩ như vậy phức tạp, nó đồng dạng có thể là một kiện một cách tự nhiên, không có gì lạ tiểu sự kiện!

Còn nhớ rõ chúng ta phía trước trong chuyện xưa nâng lên sinh mệnh 4.0 sao? Có năng lượng, có di truyền vật chất, có màng tế bào. Địa Cầu sinh mệnh khởi nguyên tam đại yếu tố liền như vậy công đức viên mãn.

Năng lượng khu động sinh mệnh hoạt động, cam đoan độ cao có thứ tự sinh mệnh năng đủ vượt qua định luật hai nhiệt động lực học nguyền rủa, tại hỗn loạn nhiều thay đổi trong hoàn cảnh sống sót. Bản thân phỏng chế sinh mệnh dùng số lượng chiến thắng ngoài ý muốn, dùng tự thân biến hóa ứng đối hoàn cảnh biến hóa, bảo đảm sinh mệnh sẽ không bởi vì chuyện ngoài ý muốn hoặc bảo thủ không chịu thay đổi mà héo tàn. Màng tế bào đạo này "Phân ly chi tường " , sao có thể làm lượng phần tử cùng di truyền vật chất cung cấp chu toàn bảo hộ, để bọn chúng có thể ổn định súc tích cùng bảo tồn, hơn nữa để cả hai đầy đủ tiếp cận, năng lượng phần tử có thể thuận tiện mà khu động di truyền vật chất bản thân phục chế, mà di truyền vật chất cũng có thể dễ dàng hơn mà chỉ huy protein phần tử ( Tỷ như

ATP hợp thành môi ) chế tạo, từ đó chế tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Tế bào xuất hiện để sinh mệnh hiện tượng đột nhiên trở nên dị thường muôn màu muôn vẻ. Từ nano chừng mực DNA, RNA cùng protein phần tử, đến bé nhỏ chừng mực tế bào, sinh mệnh hiện tượng vật lý chừng mực tăng lên hơn ngàn lần. Cái này cũng mang ý nghĩa sinh mệnh trình độ phức tạp tăng lên mấy chục ức lần ( Hơn ngàn lần ba lần phương )! Chúng ta có thể như thế suy nghĩ, tại tế bào xuất hiện phía trước, sinh mệnh hiện tượng chỉ có thể từ một cái nano chừng mực sinh vật lớn phần tử —— Mặc kệ là protein vẫn là RNA hạch môi —— Tới độc lập thôi động. Mà tại màng tế bào cuối cùng "Hợp long " , chế tạo ra một cái bé nhỏ cấp bậc đường kính không gian khép kín sau, đếm không hết sinh vật lớn phần tử liền có cơ hội tại ở cự ly gần truyền lại năng lượng, hợp tác phân công, hoàn thành công tác phức tạp.

Nhưng mà, tại chúng ta mở Champagne chúc mừng Sinh Mệnh Chi Hoa nở rộ phía trước, còn có một cái lớn vô cùng vấn đề không có giải quyết.

Thứ một tế bào là thế nào tới?

Tại tấu chương chuyện xưa ngay từ đầu, chúng ta liền nói đến tế bào "Phân ly chi tường " Phải chuẩn bị 3 cái tính chất: Không tan trong thủy, tỉ mỉ bao khỏa, mang tính lựa chọn thông thấu. Mỡ phốt-pho hai tầng màng hoàn mỹ giải quyết phía trước hai vấn đề. Nhưng mà mang tính lựa chọn thông thấu đâu? Hoặc có lẽ là phải cụ thể hơn một điểm, giống như Âu phúc ngừng lại thí nghiệm từng chứng minh như thế, mỡ chất phần tử có thể dễ dàng mà xuyên qua màng tế bào, nhưng mà đối với sinh mạng cực kỳ trọng yếu khác vật chất đâu? Năng lượng vật chất đường glu-cô như thế nào tiến vào tế bào? Tế bào tự thân không cách nào hợp thành kim loại ion như thế nào tiến vào tế bào? Càng chết là, thủy phân tử lại là như thế nào ra vào tế bào ? Phải biết, thủy phân tử thế nhưng là mỡ phân tử trời sinh đối đầu a.

Vào hôm nay Địa Cầu sinh mệnh, vấn đề này giải thích có chút phức tạp, nhưng mà trên nguyên lý cũng không khó hiểu. Nói ngắn gọn, màng tế bào bên trên "Khảm nạm " Lấy đủ loại đủ kiểu protein phân Tử, bọn chúng có thể giúp vật chất tiến hành vượt màng tế bào di động, hoặc có lẽ là bọn chúng có thể tạo thành một cái chật hẹp đường hầm, để phần tử tự do ra vào tế bào ( Quyết định bởi tại trong tế bào bên ngoài nồng Độ ), thủy phân tử cùng kim loại ion số đông thời điểm là như thế này ra vào tế bào . Có khi Đợi, màng tế bào bên trên protein thậm chí có thể đem vật chất từ nồng độ thấp một bên vận chuyển đến nồng độ cao một bên, đương nhiên không hề nghi ngờ, cái này cần tiêu hao năng lượng. Khá lớn phần tử chính là dựa vào loại này cơ chế chuyển vận.

Tại cực đoan nhất ví dụ bên trong, tế bào thậm chí có thể thông qua đại xích độ vặn vẹo gấp tới vận chuyển phần tử. Tỉ như, chúng ta trong máu bạch cầu có thể đem toàn bộ vi khuẩn đều bao khỏa lên

Tới "Thôn phệ " Tiến trong tế bào, chúng ta trong đại não tế bào thần kinh có thể phương pháp trái ngược, đem trong tế bào tiểu dịch bào phóng thích đến tế bào bên ngoài, tiến hành tín hiệu thần kinh truyền lại. Nói lên Tới, những tin tức này có thể là đi qua trong hơn nửa thế kỷ, giới khoa học đối với cao đặc biệt cùng Grant Dell mỡ phốt-pho song phần tử tầng mô hình trọng yếu nhất sửa đổi. Màng tế bào không còn là bình tĩnh vô vị tỉ mỉ cầu xác, mà là một cái nạm đủ loại đủ kiểu protein phần tử, một khắc càng không ngừng khai thông lấy trong tế bào ngoại giao thông trọng yếu phần tử máy móc ( Đồ 4-5 làm một cái phiên bản đơn giản hóa màng tế bào di động khảm nạm mô hình ).

Đồ 4-5 Một cái phiên bản đơn giản hóa màng tế bào di động khảm nạm mô hình. Tại lập tức màng tế bào tiêu chuẩn mô hình bên trong, màng tế bào không chỉ là hai tầng đơn điệu mỡ phốt-pho phần tử. Tại mỡ phốt-pho phần tử Tầng bên trong nạm đủ loại đủ kiểu protein phần tử, có hướng trong tế bào bên cạnh, có Hướng cạnh ngoài, có dứt khoát hoành quán trong đó. Những thứ này protein phân tử công năng vô cùng phục Tạp, đối với chuyện xưa của chúng ta mà nói, trọng yếu nhất công năng có lẽ là liên thông trong tế bào bên ngoài, vận chuyển vật chất

Nhưng mà, nếu như chúng ta đem vấn đề kéo dài phải lâu đời một điểm, tập trung tại sớm nhất Địa Cầu sinh mệnh bên trên, như vậy vấn đề này liền không cách nào đơn giản giải đáp. Tại thứ một tế bào hình thành thời điểm, năng lượng phần tử cùng di truyền vật chất là làm sao chạy đến màng tế bào "Bên trong " Đi ?

Cái này nghe có chút ngu vấn đề, thật muốn cẩn thận suy nghĩ một chút, sẽ làm cho tâm thần người không Định. Không tệ, chỉ cần chế tạo ra một chút mỡ phốt-pho phần tử, bọn chúng sẽ tự mình tụ tập thành bóng không bộ dáng tế bào gốc. Không tệ, RNA phần tử có thể là thế giới sớm nhất kẻ thống trị, bọn chúng có thể thôi hóa rất phức tạp sinh vật phản ứng hoá học, cũng có thể hoàn thành bản thân phục chế. Vẫn là không tệ, ATP hợp thành môi loại này protein có thể giống một cái vi hình trạm thuỷ điện một dạng, bị mãnh liệt mà qua ion dòng nước khu động, đem hóa học thế năng chuyển hóa làm năng lượng tiền tệ ATP, khu động sinh mệnh hoạt động. Hay hơn chính là, mặc kệ là mỡ phốt-pho phần tử, vẫn là RNA cùng protein tạo thành đơn nguyên hạch đại chua cùng axit amin, đều không phải là khó mà chế tạo phần tử, Miller cùng Yuri có thể

Tại bình thuỷ tinh bên trong chế tạo, liền từ trên trời giáng xuống mạc kỳ sâm thiên thạch thượng đô mang theo những thứ này không biết tại vũ trụ cái góc nào chế tạo ra phần tử.

Nhưng mà vấn đề cũng liền xuất hiện, vô luận là RNA phần tử hay là trứng trắng chất phần tử, cũng là thân thủy tăng dầu tính có cực phần tử, bọn chúng căn bản không có khả năng tự do xuyên qua màng tế bào tiến vào bên trong khoang trống! Trừ phi chúng ta suy nghĩ một loại tình hình, làm một đống mỡ phốt-pho phần tử đang chậm rãi tụ tập thành cầu thời điểm, vừa vặn tại trong bọn họ ở giữa tồn tại mấy cái RNA phần tử cùng ATP hợp thành môi phần tử, bọn chúng vận khí bạo tăng mà bị bao bọc tại màng tế bào bên trong. Muốn tình hình như vậy xuất hiện, chúng ta cần đã không chỉ là hóa học bên trên có khả năng, còn cần thời gian cùng không gian bên trên kinh người trùng hợp.

Huống chi, hôm nay Địa Cầu sinh mệnh dùng để liên thông trong tế bào bên ngoài protein phần tử, tại thứ một tế bào hình thành lúc nên cũng là không tồn tại . Nói cho cùng, chúng ta tựa hồ lại đụng phải cái kia "Gà đẻ trứng hay là trứng sinh gà " Đau đầu vấn đề. Một phương diện, chế tạo những thứ này liên thông trong ngoài protein phần tử, cần phức tạp di truyền tin tức cùng số lớn năng lượng, hẳn là tế bào sinh mệnh kinh nghiệm trường kỳ diễn hóa sau đó sản phẩm; Nhưng mà một phương diện khác, nếu là không có những thứ này protein phần tử đem sinh mệnh vật chất vận chuyển đến màng tế bào nội bộ, thứ một tế bào căn bản cũng không có biện pháp tạo thành! Chẳng lẽ chúng ta chỉ có thể gửi hi vọng ở kinh người thời không trùng hợp? Mà xác suất này thật sự là nhỏ đến làm cho người khó có thể tin, bởi vậy nhà khoa học không hề từ bỏ cố gắng, một mực tìm kiếm một cái nhìn càng giải thích hợp lý.

Tỉ như, một loại giảng giải là như vậy, có thể tại tế bào ban sơ hình thành thời điểm, "Phân ly chi tường " Bịt kín tính chất còn không có tốt như vậy, DNA, RNA cùng protein còn có thể tự do mà xuyên qua, an cư tại trong tế bào. Tại tế bào sinh mệnh lên đường sau đó, chọn lọc tự nhiên sức mạnh dần dần cải biến màng tế bào hóa học tạo thành, cuối cùng bổ túc màng tế bào bên trên thiếu sót. Loại giải thích này lấy được mạc kỳ sâm thiên thạch ủng hộ. Timo nghiên cứu liền phát hiện, thiên thạch bên trên Lipid phần tử cùng hôm nay màng tế bào bên trên Lipid phần tử hơi có khác biệt, hình thành bóng không cũng cỗ không có cùng thông thấu tính chất.

Một loại khác đối đầu gay gắt giảng giải là, sinh vật vật chất không cần "Đi vào " , bọn chúng từ vừa mới bắt đầu liền định vị tại tế bào bóng không bên ngoài. Ở đây sau tế bào bóng không hoặc là thông qua hướng vào phía trong lõm, hoặc là thông qua gấp đứt gãy, tạo thành một cái cùng topol (cấu trúc liên kết) kết cấu vừa vặn tương phản bóng không, dạng này protein cùng di truyền vật chất liền lặng yên không một tiếng động dời đến tế bào nội bộ ( Gặp

Đồ 4-6). Loại đề nghị này còn không có bao nhiêu diễn hóa sinh vật học chứng cớ ủng hộ, nhưng mà không thể không thừa nhận, hôm nay Địa Cầu tế bào quả thật có gấp vặn vẹo màng tế bào năng lực, tỉ như nhân thể bạch cầu liền có thể thông qua tương tự quá trình "Thôn phệ " Xâm lấn nhân thể vi khuẩn.

Đồ 4-6 Màng tế bào tiêu chuẩn lớn di động có thể sinh ra "Nuốt " Cùng "Phun ra " Hiệu quả

Nếu như chúng ta hồi tưởng một chút cái trước "Gà có trước hay là trứng có trước " Vấn đề giải quyết phương Án, cũng có thể nhận được một chút thú vị gợi ý. Di truyền vật chất

DNA cùng hoạt tính phần tử protein khó mà độc lập tồn tại, nhưng mà cả hai đồng thời xuất hiện xác suất lại cực kỳ bé nhỏ, đối với cái này khốn nhiễu nhà sinh vật học rất nhiều năm vấn đề, một cái có hi vọng nhất đáp án dĩ nhiên là RNA

—— Một loại có thể gồm cả di truyền tin tức chứa đựng cùng sinh vật hoạt động thôi hóa năng lực phần tử. Như vậy có khả năng hay không, "Phân ly chi tường " Màng tế bào xuất hiện cùng liên thông trong tế bào bên ngoài vật chất vận chuyển hai vấn đề này cũng sẽ có một cái vẹn toàn đôi bên phương án giải quyết đâu?

Có thể thật là có. Nói đến đây, chuyện xưa của chúng ta muốn một lần nữa mời ra tiền nhiệm nhân vật chính

ATP

Hợp thành môi .

Chúng ta ở phía trước trong chuyện xưa nói qua, cái này protein đối với Địa Cầu sinh mệnh có không thể thay thế ý nghĩa trọng yếu, nó có thể lợi dụng hóa học thế năng chế tạo năng lượng tiền tệ ATP, khu động phức tạp sinh mệnh hoạt động. Nếu như nói muốn cho sớm nhất Địa Cầu sinh mệnh chọn một nhất thiết phải có protein phần tử, ATP hợp thành môi là việc nhân đức không nhường ai trúng tuyển giả. Trên thực tế, thông qua đối với hôm nay Địa Cầu sinh mệnh mỗi chi nhánh đại quy mô phân tích, chúng ta cũng phỏng đoán hiện đại sinh vật cuối cùng cùng tổ tiên có thể là tồn tại ở ba, bốn mươi trăm triệu năm trước sinh vật đơn tế bào. Mà vào lúc đó, nguyên thủy ATP hợp thành môi liền đã tồn tại.

Nhưng mà ở phía trước trong chuyện xưa, ta cố ý lưu lại một cái thiếu sót cho đại gia, không biết có người hay không sinh ra nghi hoặc? Giống như trạm thuỷ điện vận chuyển ỷ lại tại đập lớn hai bên thủy vị kém một dạng, ATP hợp thành môi vận chuyển ỷ lại tại ion nồng độ kém. Nhưng mà, tại đi một lần tử tự do khuếch tán hoàn cảnh bên trong, dạng này nồng độ kém là không thể nào ổn định tồn tại . Theo lý thuyết, ATP hợp thành môi việc làm ỷ lại tại "Phân ly chi tường " . Trên thực tế vào hôm nay Địa Cầu sinh mệnh nội bộ, ATP hợp thành môi định vị tại tế bào nội bộ một cái gọi làm tuyến lạp thể tế bào trên máy móc, tuyến lạp thể màng tạo thành đạo này "Phân ly chi tường " , súc tích lên hydro ion nồng độ, đây là ATP hợp thành môi việc làm cơ sở.

Mà diễn hóa sinh vật học phân tích biểu hiện, tại ba, bốn mươi trăm triệu năm trước, ATP hợp thành môi có thể còn không phải hôm nay bộ dáng. Lúc kia nó ngoại hình vẫn không rất giống tinh xảo phần tử máy phát điện, ở giữa có chừng cái đường kính hai ba nano đường hầm, có thể để vật chất tự do mà di động xuyên Toa. Đồng thời, thôi động nó vận chuyển đại khái cũng không phải hydro ion, mà là Natri ion —— Cân nhắc đến trong hải dương nồng độ cao Natri ion, điểm này cũng không làm cho người ngạc nhiên. Theo lý thuyết, tại tế bào gốc bắt đầu hình thành thời điểm, ATP hợp thành môi nhất cử giải quyết có thể sản xuất hàng loạt sinh cùng vật chất vận chuyển cái này hai đại nan đề. Trong nước biển nồng độ cao Natri ion xung kích màng tế bào bên trên ATP hợp thành môi chế tạo ra ATP, cùng lúc đó, di truyền vật chất cũng có thể mượn lộ tiến vào tế bào bên trong. Sau đó, kèm theo tế bào sinh mệnh diễn hóa, càng ngày càng nhiều phức tạp protein bị sản xuất ra, bọn chúng gánh vác lên liên thông trong tế bào ngoại vận thua chức trách, lúc này màng tế bào liền dần dần trở nên càng ngày càng bịt kín, ATP hợp thành môi cũng dần dần đóng lại nó ở trong cửa ngầm. Giống như RNA phần tử một dạng, viễn cổ ATP hợp thành môi có thể đồng thời làm ra "Trứng " Cùng "Gà " Tác dụng, một thân hoàn thành chế tạo năng lượng cùng vận chuyển vật chất sứ mệnh.

Có thể chính là như vậy, tại ước chừng 40 trăm triệu năm trước bỗng dưng một ngày, ATP hợp thành môi cuối cùng đóng lại nó chật hẹp cửa ngầm, thứ nhất hoàn chỉnh tế bào xuất hiện, để Địa Cầu sinh mệnh phát triển

Cuối cùng đi lên đường cao tốc.

Chúng ta có thể dùng Darwin chọn lọc tự nhiên lý luận tới lý giải tế bào ý nghĩa. Tại tế bào xuất hiện phía trước, chọn lọc tự nhiên đối tượng là RNA hạch môi. Cái nào hạch môi phần tử có thể tốt hơn lợi dụng có thể đo xong thành bản thân phục chế, có thể phục chế phải đầy đủ nhanh để đào thoát ngoài ý muốn chuyện Nguyên nhân, có thể phục chế phải đầy đủ chính xác để bảo đảm lưu tự thân ưu lương đặc tính, nhưng là lại có thể cho phép nhỏ bé sai lầm lấy thích ứng nhiều thay đổi hoàn cảnh, cái nào hạch môi phần tử liền có thể sống sót, còn có thể "Tử tôn " Phồn thịnh, thậm chí thống trị toàn bộ Địa Cầu hải dương. Nhưng mà vô luận như thế nào, thống trị Địa Cầu bất quá là một chút có thể bản thân phỏng chế sinh vật phần tử mà thôi, bọn chúng có thể chiều dài khác biệt, hóa học tạo thành khác biệt, đối với nhiệt độ nước cùng độ PH năng lực thích ứng khác biệt. Nhưng mà ở đây bên ngoài, bọn chúng có thể việc làm vô cùng có hạn.

Mà tại tế bào sau khi xuất hiện, tế bào một cách tự nhiên trở thành chọn lọc tự nhiên đối tượng. Tại cái này bối cảnh dưới, tế bào nội bộ sinh vật phản ứng hoá học có càng lớn độ tự do. Tại tế bào xuất hiện phía trước, từ một cái phần tử tạo thành Địa Cầu sinh mệnh từ đầu đến cuối hành tẩu tại lưỡi đao biên giới, một chút xíu sai lầm đều biết để bọn chúng rơi vào vạn kiếp bất phục vực sâu, bây giờ không có cái gì tránh chuyển xê dịch không gian. Mà tại tế bào xuất hiện sau đó, từ ức vạn cái phần tử tạo thành Địa Cầu sinh mệnh có thể thực hiện gần như vô tận sắp xếp tổ hợp, tại nhiệm một loại trong hoàn cảnh, mặc cho một cái trong thời không, đều nhất định có thật nhiều tổ hợp có thể làm cho nó sống sót. Bởi vậy chúng ta có thể tưởng tượng, tại hoàn cảnh giống nhau áp lực dưới, tế bào sinh mệnh nhiều cơ hội hơn diễn hóa ra đủ loại hình thái sinh mạng. Cái này cũng là vì cái gì vào hôm nay trên Địa Cầu, tại nhân loại mắt thường không thấy được chỗ, sinh hoạt vẻn vẹn có một hai cái bé nhỏ lớn nhỏ vi khuẩn, cũng sinh hoạt đường kính trên trăm bé nhỏ cự hình amip trùng; Sinh hoạt lợi dụng năng lượng mặt trời chế tạo ATP cùng sinh mệnh vật chất lam tảo, cũng sinh hoạt dựa vào thôn phệ động vật tràng đạo bên trong dinh dưỡng vật chất mà sống đại tràng khuẩn que; Sinh hoạt đong đưa lông tơ ở trong nước du động săn mồi trùng giày, cũng sinh hoạt ôm một nhóm lớn nam châm có thể định vị từ trường xu thế từ vi khuẩn. Bọn chúng vẻn vẹn có điểm giống nhau, có thể chính là lợi dụng có thể Lượng, bản thân phục chế cùng màng tế bào tầng này "Phân ly chi tường " . Ở đây cơ sở phía trên, sinh mệnh nắm giữ vô hạn không gian tưởng tượng.

Nói một cách khác, có đạo này "Phân ly chi tường " , mới có chúng ta tiếp xuống mỹ diệu cố sự. Để chúng ta tiếp tục tìm tòi, xem thật kỹ một chút cái này 40 ức năm diễn hóa lộ ra cho chúng ta vô tận không gian tưởng tượng a.

Thứ 5 chương Phân công: Vĩ đại mỗi người đi một ngả

Năng lượng tại hỗn loạn vô tự trong thiên nhiên rộng lớn thành lập huy hoàng có thứ tự sinh mệnh cao ốc, bản thân phục chế bảo đảm sinh mệnh năng đủ chống cự mênh mông trong dòng sông lịch sử suy yếu cùng héo tàn, "Phân ly chi tường " Thì để cả hai hợp hai làm một, vì Địa Cầu sinh mệnh tìm được một cái đủ để an thân tiểu

Ổ. Có cái này ba đầu yếu tố, Địa Cầu sinh mệnh mấy chục ức năm tráng lệ diễn hóa nhìn nước chảy thành sông.

Nhưng mà, ngươi có thể đã chú ý tới, tại cái này 3 cái ước thúc dưới điều kiện phát triển Địa Cầu sinh mệnh hoàn toàn có thể dừng lại ở vô cùng đơn giản hình thái bên trong. Giống như chúng ta trước mặt trong chuyện xưa nói như thế, một tầng thật mỏng màng tế bào bao trùm sinh mệnh cần hết thảy nguyên tố —— Từ di truyền vật chất DNA hoặc RNA, đến thôi động đủ loại sinh mệnh hiện tượng vận chuyển protein phần tử, từ thủy đến đủ loại đủ kiểu kim loại ion, các loại. Trên thực tế, cho dù vào hôm nay trên Địa Cầu, sinh vật Địa cầu vòng chúa tể đều vẫn là đơn giản nhất vẻn vẹn có một tế bào sinh vật —— Vi khuẩn, nấm cùng cổ vi khuẩn. Tại đơn tế bào sinh mệnh xuất hiện cùng phồn thịnh sau đó, đến cùng là cái gì lực lượng thôi sinh phức tạp hơn Địa Cầu sinh mệnh đâu?

Rất nhiều độc giả sẽ tự nhiên mà nghĩ tượng, độ cao phát đạt, thành công sinh sôi sinh vật nhất định là phức tạp ; Hoặc ngược lại, vì chiếm đoạt sinh vật Địa cầu trong vòng có hạn tài nguyên cùng nghỉ lại Mà, Địa Cầu sinh mệnh "Không thể không " Diễn hóa ra càng nhiều cơ năng, theo lý thuyết, trở nên phục Tạp. Chúng ta trong sinh hoạt hàng ngày quan sát rất có thể sẽ cường hóa loại hiểu lầm này: Bồ công anh lợi dụng sức gió đem mang theo dù nhỏ hạt giống vung hướng bốn phương tám hướng, hoa hướng dương có thể điều chỉnh hoa phương hướng tốt hơn đối mặt Thái Dương, chúng ta nuôi cá vàng có thể ở trong nước nhẹ nhàng nhanh nhẹn mà bơi về phía ném đến trong nước cá ăn, chớ đừng nói chi là nhìn chiếm đoạt toàn bộ vòng sinh vật nhân loại, vẻn vẹn lợi dụng đầu não sức mạnh liền lên trời xuống đất xuống biển, không gì làm không được. Những thứ này để cho người ta xem thế là đủ rồi sinh mệnh kỳ quan đều cần phức tạp tinh xảo sinh vật kết cấu. Trung học trên sách học có câu cách ngôn, nói diễn hóa chính là "Từ đơn giản đến phức tạp " , nghe tựa hồ một chút cũng không tệ. Bởi vì chỉ có phức tạp sinh vật mới có thể thực hiện phức tạp sinh vật công năng, mới có thể trên địa cầu thành công sinh tồn và sinh sôi hậu đại đi.

Nhưng mà nếu như từ toàn bộ sinh vật diễn hóa lịch sử, toàn bộ sinh vật Địa cầu vòng thời không chừng mực đến xem, "Thành công " Sinh vật vẫn thật sự cùng trình độ phức tạp không có cái gì tất nhiên quan hệ. Mặc kệ

Từ cái kia chừng mực đánh giá, trên Địa Cầu thành công nhất sinh vật vẫn như cũ là những người kia mắt thấy cũng không nhìn thấy sinh vật đơn tế bào. Luận số lượng, toàn thế giới có 70 ức hơn người, 200 ức hơn con gà

( Bái yêu quý ăn thịt nhân loại ban tặng ), hơn ngàn tỉ tỉ con kiến, mà vẻn vẹn đơn tế bào

Vi khuẩn liền có 1030 Cái. Luận tổng trọng lượng, địa cầu nhân loại cùng Địa Cầu con kiến đều có kém không nhiều 1 ức tấn, vi khuẩn lại có năm ba ngàn ức tấn nặng. Luận giống loài phong phú trình độ, 70 ức hơn người Địa Cầu cùng thuộc người thuộc trí nhân chủng, mà cả người thuộc sinh vật thành công tồn sống tới ngày nay vẻn vẹn trí người cái này một cái giống loài mà thôi, chúng ta liền huynh đệ tỷ muội cũng không có. Mà sinh vật đơn tế bào đâu? Nấm liền có 60 vạn hơn loại, mà vi khuẩn giống loài tổng số cho tới hôm nay vẫn là một bút sổ sách lung tung. Có nhà khoa học phỏng đoán, ít nhất phải có 1 vạn loại, mà có nhà khoa học thì cảm thấy một muôi trong đất bùn có thể liền có nhiều như vậy vi khuẩn giống loài!

Cho dù dứt bỏ những thứ này thô bạo vĩ mô chỉ tiêu không nói, vẻn vẹn nhìn Địa Cầu sinh mệnh 3 cái ước thúc điều kiện đâu? Nhân thể cùng vi khuẩn đều là do tế bào tạo thành, cả hai đơn giản là "Phân ly chi

Tường " Màng tế bào vật chất tạo thành có chút khác nhau. Tương đối lợi dụng năng lượng hiệu suất, nho nhỏ vi khuẩn cùng địa cầu nhân loại khó phân cao thấp. Nếu là so sánh với ta phỏng chế tốc độ, cái trước càng là hơn xa cái sau. Bàn về xuất thân mà nói, không nói trước nhân loại, liền xem như tại sớm nhất nhiều tế bào sinh vật xuất hiện phía trước, sinh vật đơn tế bào đã từng cô độc mà thống trị Địa Cầu 20 ức hơn năm. Mà chúng ta quen thuộc khủng long, loài có vú cùng nở hoa thực vật trên địa cầu sinh tồn kỳ vẻn vẹn có ngắn ngủi mấy ức năm. Luận không gian sinh tồn, tại sinh vật Địa cầu vòng tất cả có thể tưởng tượng chỗ —— Cho dù là tối tăm không ánh mặt trời biển sâu, dưỡng khí mỏng manh vạn mét không trung, cả ngày bốc khói lên sương mù nóng suối

—— Đều có thể tìm được sinh vật đơn tế bào bóng dáng. Địa cầu nhân loại luôn yêu thích lấy đi ra Địa cầu, hướng đi vũ trụ tới rêu rao tự thân trí tuệ, thế nhưng là chúng ta cũng biết, đã sớm có đếm không hết vi khuẩn bám vào tại nhân loại hàng thiên khí vỏ ngoài bay về phía vũ trụ, hơn nữa bọn chúng còn quả thật có thể tại vô dưỡng, nhiệt độ biến hóa kịch liệt, tràn ngập tia vũ trụ chiếu xạ hoàn cảnh bên trong sinh tồn!

Ăn vẫn là bị ăn?

Cùng rất nhiều người tưởng tượng khác biệt, nhỏ bé đơn giản sinh vật đơn tế bào ( Số đông thời điểm vẻn vẹn có nhỏ mét đến mấy chục bé nhỏ lớn nhỏ ) lại có thể thực hiện khá phức tạp công năng. Rất nhiều sinh vật đơn tế bào có thể lợi dụng thật dài tiêm mao khu động tự thân vận động ( Gặp đồ 5-1), có chút sinh vật đơn tế bào ( Tỷ như lam tảo cùng trùng giày ) thậm chí có vô cùng nguyên thủy quang cảm cảm giác hệ

Thống.

Đồ 5-1 Đang bơi lội vi khuẩn ( Sơ đồ )

Bởi vậy, vấn đề kỳ thực có thể ngược lại hỏi: Tất nhiên đơn tế bào sinh mệnh như thế cổ lão, ngoan cường như vậy, như thế giàu có sinh mệnh lực, như vậy phức tạp hơn sinh vật vì sao lại sinh ra? Là như thế nào sinh ra? Vì cái gì tại sinh ra sau đó cũng sẽ phồn thịnh đến nay? Đây là một loại lịch sử tất nhiên, vẫn là dài dằng dặc diễn hóa sử bên trong một mảnh tình cờ gợn sóng?

Không hề nghi ngờ, phức tạp sinh mệnh xuất hiện bước đầu tiên, là từ một cái tế bào tạo thành sinh mệnh, đến rất nhiều cái tế bào dính liền cùng một chỗ hình thành nhiều tế bào sinh mệnh. Một cái bản chất tính chất ước thúc ở chỗ, đơn tế bào sinh mệnh không có khả năng dài đến vô cùng lớn. Nói chung, sinh vật đơn tế bào đường kính tại nhỏ mét đến mấy chục bé nhỏ ở giữa, chỉ có tại một ít cực kỳ hiếm thấy trong hoàn cảnh mới có thể tồn tại thể tích vô cùng khổng lồ ( So ra mà nói ) sinh vật đơn tế bào, tỷ như tại biển sâu hơn một vạn mét ở dưới rãnh biển Mariana phát hiện sinh vật cổ quái, một cái tế bào thậm chí có thể dài đến lớn nhỏ 10 centimet chừng mực!

Vì cái gì một cái tế bào thể tích nhìn có một loại vô hình ước thúc đâu? Một cái mấu chốt nguyên nhân là vật chất trao đổi áp lực. Tại "Phân ly chi tường " Trong chuyện xưa chúng ta đã chứng minh, ngăn cách sinh mệnh cùng hoàn cảnh màng tế bào đồng thời cũng vì sinh mệnh cùng hoàn cảnh ở giữa tiến hành vật chất trao đổi cung cấp thông đạo: Dinh dưỡng vật chất cần tiến vào tế bào, sinh mệnh hoạt động sinh ra phế vật cần rời đi. Mà tế bào nếu như trở nên quá lớn, như vậy tương đối nó nội dung vật tới nói, màng tế bào cũng quá nhỏ. Tỉ như, nếu như một tế bào đường kính mở rộng một lần, như vậy thể tích liền sẽ biến

Vì đó phía trước gấp tám lần, nhưng mà màng tế bào diện tích bề mặt lại vẻn vẹn mở rộng vì lúc đầu bốn lần. Theo lý thuyết, tại cái này đại hào trong tế bào, màng tế bào tiến hành vật chất trao đổi áp lực liền lớn một lần.

Mà đổi thành một cái mấu chốt nguyên nhân nhưng là vật chất sản xuất áp lực. Chúng ta biết, sinh mệnh hiện tượng cần protein phân tử khu động, mà protein hợp thành cần di truyền vật chất

DNA xem như mô bản. Tại số lớn đơn tế bào sinh mệnh, đối với protein phân tử nhu cầu sẽ lấy đường kính ba lần phương tốc độ tăng thêm, nhưng mà DNA mô bản lại mãi mãi cũng chỉ có như vậy một bộ. Theo lý thuyết, đại hào tế bào sẽ đối với DNA → RNA

→ Protein hiệu suất làm việc đưa ra thái quá yêu cầu.

Hai cái này nguyên nhân cộng lại, hẳn là đủ giảng giải vì cái gì tuyệt đại đa số sinh vật đơn tế bào đều sinh hoạt tại mắt người không kịp vi mô chừng mực đã trúng. Cũng là đồng dạng nguyên nhân, nếu như sinh mệnh muốn thực hiện phức tạp hơn công năng ( Chúng ta tạm thời không thảo luận vì cái gì sinh mệnh cần những thứ này công Có thể ), biện pháp duy nhất chính là tăng thêm trong thân thể tế bào số lượng, để càng nhiều tế bào, mà không phải kích thước càng lớn tế bào, đi hoàn thành những thứ này phức tạp công năng.

Cái mục tiêu này cụ thể như thế nào thực hiện đâu?

Chúng ta nhất thiết phải cường điệu, ít nhất tại thuần túy kỹ thuật phương diện bên trên, đơn tế bào sinh mệnh diễn biến thành nhiều tế bào sinh mệnh đồng thời không có cái gì lạ thường phức tạp chỗ, thực hiện cũng thật đơn giản. Tại "Phân ly chi tường " Trong chuyện xưa, chúng ta nói qua, tại tế bào sinh mệnh sau khi xuất hiện, tế bào liền thành sinh mệnh phục chế sinh sôi cơ bản đơn nguyên. Sinh vật đơn tế bào lớn lên dài ra, lành lặn phục chế một bộ mang theo tất cả di truyền tin tức DNA quyển mật mã. Sau đó, sinh vật đơn tế bào từ trong nứt ra tới, một phân thành hai, tất cả chấp nhất phần DNA quyển mật mã, biến thành hai cái số đông thời điểm đều giống nhau như đúc hậu đại tế bào. Hai cái hậu đại tế bào triệt để phân ly, riêng phần mình độc lập sinh hoạt, lại một lần nữa mở ra di truyền vật chất phục chế

- Tế bào phân liệt

- Hậu đại tế bào phân ly tuần hoàn. Từ một loại ý nghĩa nào đó nói, trên Địa Cầu bây giờ còn sống tất cả sinh vật đơn tế bào, đều có thể hồi tưởng đến một cái từ ức vạn năm trước liền bắt đầu phân liệt không nghỉ anh hùng "Mẫu thân " .

Tại cái này di truyền vật chất phục chế - Tế bào phân liệt - Hậu đại tế bào phân ly vô hạn tuần hoàn duy trì dưới, sinh vật đơn tế bào muốn biến thành nhiều tế bào sinh vật liền rất đơn giản. Trên lý luận nói, chỉ cần giữ lại phục chế - Chia ra trình tự, để phân ly một bước này không cách nào tiến hành là được rồi. Dạng này, đơn tế bào "Mẫu thân " Vẫn có thể liên tục không ngừng mà phỏng chế ra số lớn hậu đại tới,

Nhưng mà những thứ này hậu đại lúc nào cũng vững vàng kết hợp với nhau không cách nào phân ly, một cái nguyên thủy nhất hơn tế bào sinh vật chẳng phải chế tạo ra sao?

Trên thực tế, trên Địa Cầu hơn tế bào sinh vật rất có thể thực sự là như thế tới. Đương nhiên, chúng ta không cách nào cưỡi cỗ máy thời gian, tự mình đi xem xét nhiều tế bào sinh vật tổ tiên là khi nào chỗ nào từ sinh vật đơn tế bào diễn sinh mà đến. Nhưng mà thông qua phân tích hiện có nhiều tế bào sinh vật tin tức Genome, chúng ta có thể suy đoán, sinh vật đơn tế bào đến nhiều tế bào sinh vật biến hóa tại toàn bộ diễn hóa sử từ thiếu nhiều lần cùng độc lập xuất hiện 46 lần, cái này cũng gián tiếp nói rõ để hậu đại tế bào từ lẫn nhau phân ly biến thành lẫn nhau kết hợp cũng không có khó mà vượt qua cánh cửa.

Hôm nay chúng ta đã có thể ở trong phòng thí nghiệm tái hiện cái hiện tượng này. Nhà khoa học phát hiện, vẻn vẹn cần thay đổi DNA quyển mật mã một chữ cái ( Cũng chính là DNA dây xích bên trên một cái hạch đại chua thân phận ), liền có thể để một loại sinh vật đơn tế bào biến thành bông tuyết hình dáng hơn tế bào sinh Vật. Nói đến càng kỹ thuật một điểm, đơn tế bào sinh mệnh hai cái hậu đại tại mới vừa rồi phân liệt hoàn thành thời điểm lúc nào cũng dính dính liền nhau. Diễn hóa sức mạnh chỉ cần tại hai cái hậu đại tế bào ở giữa chỗ nối tiếp động động tay chân, để hai cái hậu đại tế bào "Dính liền " Càng chặt hơn một điểm, không dễ dàng như vậy tách ra, nhiều tế bào sinh mệnh xuất hiện liền nước chảy thành sông ( Gặp đồ 5-2).

Đồ 5-2 Mang theo ACE2 di truyền thay đổi bất ngờ, có nhiều tế bào hình thái men. Đông đảo dùng cất rượu cùng bột lên men cất rượu men (Saccharomyces cerevisiae) là một loại điển hình sinh vật đơn tế bào. Nhà khoa học phát hiện, vẻn vẹn cần thay đổi bất ngờ men một cái tên là ACE2 gen, liền có thể để men phân liệt mà không phân ly, tạo thành bông tuyết hình dáng hơn tế bào hình thái. Đương nhiên, chúng ta đồng thời không có bất kỳ chứng cớ nào chứng minh tổ tiên của chúng ta cũng là dạng này Từ đơn tế bào diễn biến mà đến, nhưng mà cái thí nghiệm này chính xác chứng minh, đơn tế bào đến nhiều mảnh Bào sinh vật diễn hóa cũng không có rất cao cánh cửa

Một khi vượt qua đơn tế bào cùng nhiều tế bào giữa sinh vật cánh cửa, mang tới trực tiếp chỗ tốt là rõ ràng ( Đương nhiên, đồng dạng rõ ràng còn có nó chỗ xấu, ở đây liền không nhiều bày ra ). Một cái vô cùng thẳng thắn chỗ tốt cùng "Ăn " Cùng "Bị ăn " Có liên quan.

Đúng vậy, tại sinh vật Địa cầu trong vòng chỉ có nhìn như nhàm chán sinh vật đơn tế bào lúc

Đợi, "Ăn " Cùng "Bị ăn " Hai chuyện này liền đã xuất hiện. Liền lấy học sinh cấp hai vật trên lớp liền đã nhắc đến sinh vật đơn tế bào —— Trùng giày tới nói a, nó là một loại ( Chuẩn xác hơn nói là một loại ) hai ba Bách Vi mét dài, lớn lên giống một cái giày cỏ đế giày sinh vật đơn tế bào. Loại tướng mạo này quái dị sinh vật đơn tế bào dựa vào màng tế bào bên trên rậm rạp chằng chịt lông ngắn vẩy nước bơi Động, dựa vào đi săn khác hình thể nhỏ hơn sinh vật đơn tế bào sống qua. Bọn chúng trong thực đơn bao quát vi khuẩn, tảo xanh cùng men.

Một cái một cách tự nhiên ý nghĩ chính là, nếu như phục chế -

Phân liệt sau tế bào không còn xa cách nữa, mà là từ đầu đến cuối dính liền cùng một chỗ, như vậy dạng này sinh mạng thể hình sẽ càng lớn, so ra mà nói cũng liền không như vậy dễ dàng bị ăn sạch . Mà ngược lại tựa hồ cũng nói phải thông: Tại loại tình hình này Phía dưới, nếu như thợ săn còn hy vọng nhét đầy cái bao tử, như vậy chính bọn chúng cũng cần dùng phương pháp giống nhau biến lớn, bởi vì chỉ có biến lớn về sau mới có thể đi ăn hình thể càng lớn đồ ăn.

Thú vị là, cái này chính phản hai phương diện ví dụ đều có thể tìm được. Cầm cái trước tới nói, một cái bị nhiều lần nghiên cứu giống loài là rong tiểu cầu (chlorella vulgaris). Đây là một loại cổ xưa điển hình sinh vật đơn tế bào, ở trong nước nước chảy bèo trôi, cuộc sống tự do, lợi dụng ánh mặt trời xem như năng lượng nơi phát ra, thông qua tế bào chia ra phương thức hoàn thành sinh sôi. Nhưng mà nếu như ở trong nước gia nhập vào một loại hình thể hơi lớn, chuyên môn ăn rong tiểu cầu trùng roi (ochromonas vallescia), như vậy vẻn vẹn cần một tháng, sinh sôi 10~20 đại thời gian, rong tiểu cầu liền có thể cấp tốc diễn hóa ra nhiều tế bào hình thái. Tại những này nhiều tế bào rong tiểu cầu thể nội, 8 cái tế bào gắt gao theo dựa chung một chỗ, bên ngoài bao khỏa một tầng thật dày thành tế bào ( Gặp đồ

5- 3). Rất rõ ràng, loại này tám tế bào rong tiểu cầu kích thước đại đại vượt qua bọn chúng nhất quán e ngại thiên địch trùng roi, có thể trốn qua bị ăn vận mệnh.

Đồ 5-3 Vì chống cự kẻ săn mồi, diễn hóa ra tám tế bào hình thái rong tiểu cầu. Trong đó, FC là một cái bình thường , đơn tế bào hình thái rong tiểu cầu.OC nhưng là một cái mọc ra tiêm mao rong tiểu cầu kẻ săn mồi —— Trùng roi. Có thể nhìn thấy, trùng roi hình thể lớn hơn Rong tiểu cầu, có thể bắt giữ cũng thôn phệ rong tiểu cầu. Tại nguy hiểm trong hoàn cảnh, rong tiểu cầu nhanh Tốc diễn hóa ra tám tế bào hình thái CC. Bây giờ, nó đối với trùng roi tới nói liền thành không cách nào hạ miệng quái vật khổng lồ

Mà ngược lại, xem như kẻ săn mồi trùng roi thế mà cũng có thể hướng nhiều tế bào hình thái diễn hóa. Cố sự này nhân vật chính là một loại gọi là lĩnh trùng roi (choanoflagellate, gặp đồ 5- 4) sinh vật đơn tế bào. Cái này nhìn không đáng chú ý sống dưới nước sinh vật, đang diễn hóa sử thượng lại là toàn bộ động vật giới họ hàng gần, cùng nhân loại có cùng tổ tiên. Xem như xen vào đơn tế bào cùng nhiều tế bào ở giữa giống loài, một ít lĩnh trùng roi ( Tỷ như

salpingoeca rosetta) có thể tự do du động, lợi dụng chính mình cái kia thật dài có thể bày động tiêm mao bơi lội cùng kiếm ăn; Mà tại dưới một ít tình huống lại có thể tự phát tạo thành nhiều tế bào tụ tập kết cấu. Nhưng mà từ xưa tới nay, mọi người cũng không biết hai loại trạng thái hoán đổi nguyên nhân là cái gì.

Đồ 5-4 tại đơn tế bào hình thái ( Trái ) cùng nhiều tế bào hình thái ( Phải ) bên trong tự do hoán đổi lĩnh trùng roi

Thẳng đến 2005 năm, say mê tại nghiên cứu lĩnh trùng roi nữ nhà khoa học Nicole • Kim (Nikole King) kế hoạch đối với lĩnh trùng roi tiến hành toàn bộ tổ người máy trắc tự, từ đó làm rõ ràng loại này hơi tế bào sinh vật bên trong rốt cuộc có bao nhiêu gen, những gien này như thế nào quyết định loại này sinh mạng nhỏ biến thân bí mật . Vì chuẩn bị đối với lĩnh trùng roi hàng mẫu tiến hành tổ người máy trắc tự, học sinh của nàng đang nuôi thực lĩnh trùng roi trong chum nước tăng thêm một đống chất kháng sinh, hy vọng giết chết trà trộn trong đó đủ loại vi khuẩn, chuẩn bị "Sạch sẽ " Hàng mẫu. Kết quả, làm cho người khiếp sợ hiện tượng xảy ra, tất cả nhiều tế bào thái lĩnh trùng roi giống như nghe được giải tán khẩu lệnh, toàn bộ giải thể đã biến thành đơn tế bào thái trùng roi. Cái ngoài ý muốn này phát hiện gợi ý một loại thú vị khả năng: Hoàn cảnh sinh hoạt bên trong một loại nào đó vi khuẩn mới là để lĩnh trùng roi hoán đổi đến nhiều tế bào trạng thái nguyên nhân. Bởi vậy, làm chất kháng sinh giết chết loại này không biết vi khuẩn lúc, nhiều tế bào lĩnh trùng roi liền biến mất.

Kim lãnh đạo phòng thí nghiệm đi qua thêm một bước nghiên cứu, còn tìm được dẫn phát loại biến hóa này phần tử chốt mở —— Một loại vi khuẩn sinh ra hoàng chua mỡ. Hay hơn chính là, loại này vi khuẩn vừa vặn chính là lĩnh trùng roi tự nhiên đồ ăn. Bởi vậy, chúng ta thuận lý thành chương tổng kết ra trở xuống lôgic: Lĩnh trùng roi hơn tế bào thái rất có thể chính là vì bắt được vi khuẩn mỹ thực mà tồn tại

, loại này con to "Kẻ thôn phệ " Hình thái sẽ đối với nho nhỏ vi khuẩn tạo thành thái sơn áp đỉnh ưu thế cực lớn. Mà nếu như đồ ăn không tồn tại, loại này vụng về hình thái cũng liền đã mất đi sinh tồn ưu thế, sẽ bị càng thêm tự do cùng linh hoạt đơn tế bào trạng thái thay thế.

Tại hai cái này ví dụ bên trong, chúng ta có thể trực giác cảm nhận được "Ăn " Cùng "Bị ăn " Tại nhiều tế bào sinh vật loại này gọi là đơn giản nhất "Phức tạp sinh mệnh " Tạo thành bên trong sâu xa ý nghĩa. Thực tế Bên trên, quả thật có rất nhiều nhà khoa học ngờ tới, thời kỳ đầu sinh vật Địa cầu vòng là hòa bình , ổn định, đương nhiên cũng là vô vị . Khi đó, nguyên thủy trong hải dương trải rộng đủ loại nhỏ bé sinh vật đơn tế bào, bọn chúng hoặc là lười biếng phiêu phù ở hải dương mặt ngoài, lợi dụng ánh mặt trời năng lượng khu động nho nhỏ sinh mệnh, hoặc là ẩn sâu dưới đáy biển nóng suối phun miệng.

Nhiều tế bào sinh vật xuất hiện lại một lần gia tốc Địa Cầu sinh mệnh phát triển.

Sớm nhất nhiều tế bào sinh vật có thể giống chuyện xưa của chúng ta lời nói, vẻn vẹn có kích thước bên trên ưu thế, nhưng mà "Ăn " Cùng "Bị ăn " Ở giữa gay cấn đánh cờ liền như vậy kéo lên màn mở đầu. Kẻ săn mồi biến lớn, như vậy đồ ăn có thể chỉ có bơi phải càng nhanh, tránh được bí mật hơn, đối với hoàn cảnh biến hóa nhạy cảm hơn, mới sống nổi; Ngược lại, kẻ săn mồi liền cần càng giảo hoạt, càng mẫn Nhanh, càng mạnh hơn hữu lực. Nhiều tế bào sinh vật xuất hiện, giống như một cây ma pháp bổng giảo động nguyên thủy hải dương. Đang ăn người khác cùng bị người khác ăn kịch liệt đánh cờ bên trong, sinh mệnh mới như núi lửa bắn ra một dạng xuất hiện tại trên Địa cầu này.

Đương nhiên, có thể đơn tế bào đến nhiều tế bào sinh vật chuyển ngoặt vẻn vẹn xuất phát từ "Ăn hàng " Kiểm tra Lượng, nhưng mà tại cái này nhất chuyển gãy chân chính phát sinh về sau, chuyện phát sinh kế tiếp cũng chỉ có thể dùng làm người ta nhìn mà than thở để hình dung. Sinh mệnh hơn tế bào hình thái giao cho Địa Cầu sinh mệnh vô cùng vô tận khả năng tính chất.

Đây hết thảy cơ sở chính là: Phân công.

Phân công: Hy vọng cùng đại giới

Sinh vật đơn tế bào nhất định là đa tài. Ít nhất, chế tạo năng lượng cùng bản thân phục chế chính là hai cái ắt không thể thiếu công năng. Bởi vậy, có chút sinh vật đơn tế bào ( Tỷ như lam tảo ) có thể hấp thu cùng lợi dụng năng lượng mặt trời; Có chút sinh vật đơn tế bào ( Tỷ như lưu huỳnh vi khuẩn ) lợi dụng nhiều loại hóa

Học có thể; Còn có chút sinh vật đơn tế bào ( Tỷ như trùng giày cùng lĩnh trùng roi ) dứt khoát đã biến thành vi hình kẻ săn mồi, có thể tìm kiếm cùng thôn phệ so với nó kích thước tiểu nhân khác sinh vật đơn tế bào. Mà căn cứ vào thường ngày kinh nghiệm, đa tài thường thường mang ý nghĩa phương diện kia đều không phải là cao thủ hàng đầu, giống như trên sân bóng dầu cù là chắc chắn không thành được Ronaldo, không thành được Zidane, cũng làm không thành Schmeichel.

Nhiều tế bào sinh vật xuất hiện vì tinh tế phân công cùng sở trường một nghiệp cung cấp vô hạn có thể. Nếu như nhiều tế bào sinh vật không phải đơn giản xếp lên một đống giống nhau như đúc đơn tế bào, chỉ dựa vào kích thước giành thắng lợi, mà là mỗi cái tế bào có chút cùng người khác bất đồng công năng sẽ như thế nào? Trên lý luận nói, một cái ba tế bào sinh vật liền có thể đem bản thân phục chế, vận động cùng thu hoạch năng lượng công năng hoàn toàn tách ra. Nếu như nó một tế bào mọc ra một đầu thật dài tiêm mao dùng để bơi lội, một tế bào mọc ra mềm mại miệng có thể thôn phệ vi khuẩn, một tế bào chuyên môn phụ trách càng không ngừng phục chế phân liệt lấy sinh ra hậu đại, dạng này nó sinh tồn và sinh sôi hiệu suất phải đề cao bao nhiêu?

Đương nhiên, cái này vẻn vẹn một loại trên lý luận ngờ tới mà thôi. Sinh vật diễn hóa không phải dựng nhạc cao ngoạn cỗ, tạm thời không nói loại này quái dị ba tế bào sinh vật có thể hay không tại tự nhiên sử thượng ra Hiện, cho dù là xuất hiện cũng không nhất định sẽ có cái gì sinh tồn ưu thế. Nhưng mà nhiều tế bào phân công ý nghĩa lại là thật sự .

Một cái rất có sức thuyết phục án lệ là vận động cùng sinh sản cân bằng. Đối với một cái sinh vật đơn tế bào tới nói, vận động cùng sinh sản còn thật sự chính là cá cùng tay gấu không thể đều chiếm được hai loại năng lực, ít nhất không thể đồng thời có. Nơi này huyền cơ ở chỗ, mặc kệ là sống thực vẫn là vận động, trên bản chất đều cần đem sinh vật thể chứa đựng năng lượng chuyển đổi thành lực. Tại tế bào phân liệt lúc, di truyền vật chất di động cùng phân phối cần lực, tiêm mao đong đưa đương nhiên cũng cần lực. Mà tại hai loại nhìn không liên quan nhau sinh mệnh hoạt động sau lưng, sinh ra tác dụng cụ thể lực cơ bản sinh vật học máy móc kỳ thực là thông dụng.

Cụ thể tới nói, một loại gọi là hơi quản protein có thể tại trong tế bào lắp ráp thật dài kiên cố tơ mỏng. Tại tế bào chia ra thời điểm, thật dài hơi quản có thể đem hai phần giống nhau như đúc DNA phân biệt dẫn dắt đến tế bào hai đầu, cam đoan chia ra hậu đại đều có một phần trân quý di truyền vật chất, mà phụ trách bơi lội thật dài tiêm mao cũng là từ hơi quản hình thành.

Cái này một vật nhị dụng mạch suy nghĩ là vô cùng tự nhiên , tại sinh vật diễn hóa trong lịch sử xuất hiện qua rất nhiều lần vật cũ mới dùng tình cảnh. Dù sao, vì đã tồn tại protein an bài một cái mới

Công năng, muốn so diễn hóa ra một cái hoàn toàn mới protein dễ dàng hơn nhiều. Nhưng mà một vật nhị dụng cũng sinh ra cá cùng tay gấu không thể đều chiếm được mâu thuẫn: Sinh vật đơn tế bào đang bơi lội thời điểm cũng không có biện pháp phân liệt, tại chia ra thời điểm liền không thể kiếm ăn. Có thể tưởng tượng được, nếu như vận động cùng sinh sản cơ năng có thể triệt để phân công, một bộ phận tế bào chuyên môn phụ trách vận động, một bộ phận khác chuyên môn phụ trách sinh sản, cứ như vậy, hai loại cực đoan trọng yếu sinh vật học công năng liền không cần lẫn nhau quấy nhiễu —— Đương nhiên, điểm này chỉ có tại nhiều tế bào sinh vật bên trong mới có thể thực hiện.

Một loại gọi là đoàn tảo hơn tế bào sinh vật vô cùng sinh động mà nói vận động cùng sinh sản phân công ưu thế. Loại này vô cùng nguyên thủy sinh vật hoàn mỹ giải thích "Thực sắc, tính chất cũng " Câu này lão Lời nói. Mỗi cái nhiều tế bào đoàn tảo bên trong có lại vẻn vẹn có hai loại tế bào hình thái —— Mấy vạn người người đầu nhỏ bé, mọc ra tiêm mao thể tế bào cùng mười mấy người người đầu rất lớn, không có tiêm mao, chuyên môn phụ trách phục chế cùng chia ra sinh sản tế bào ( Gặp đồ 5-5). Thể tế bào hợp thành một cái to lớn hình cầu, mấy vạn cây tiêm mao quy luật đong đưa để đoàn tảo có thể ở trong nước nhanh nhẹn mà vận động, mà được bảo hộ tại nội bộ sinh sản tế bào liền có thể không ngừng nghỉ chút nào mà chuyên tâm phục chế, phân liệt tiến hành sinh sôi.

Đồ 5-5 Một cái tuổi trẻ đoàn tảo cá thể. Màu sáng nhỏ chút là đoàn tảo đến hàng vạn mà tính , mọc ra tiêm mao thể tế bào, phụ trách vận động; Màu xanh đen đại đoàn nhưng là chôn ở đoàn tảo cầu

Nội bộ số ít tảo bào, chuyên tư sinh sản. Đoàn tảo là nghiên cứu tế bào ban sơ phân công tuyệt hảo hàng mẫu

Đương nhiên, đoàn tảo tế bào phân công là phi thường nông cạn, nhưng mà vận động cùng sinh sản phân công lại có thể đại biểu cho sinh vật Địa cầu diễn hóa trong lịch trình tối cơ bản cũng là trọng yếu nhất một lần phân công. Tại đoàn tảo sau lưng, nhiều tế bào sinh vật tạo thành đơn nguyên bị mãi mãi khu vực chia làm chuyên môn phụ trách sinh ra hậu đại cùng chuyên môn phụ trách duy trì sinh tồn hai loại tế bào ( Gặp đồ 5-6). Sinh sản tế bào ( Cũng chính là chuyên môn phụ trách sinh ra đời sau tế bào ) từ mức độ nào đó vẫn như cũ duy trì sinh vật đơn tế bào bản chất. Bọn chúng có cơ hội vĩnh sinh bất tử, có thể bền bỉ mà phân liệt phục chế, dựa theo bộ dáng của mình chế tạo ra cái này đến cái khác hậu đại, bọn chúng hậu đại lại xem mèo vẽ hổ, tiếp tục bản thân phục chế cùng phân liệt. Mà ngoại trừ sinh sản tế bào bên ngoài, tất cả phụ trách duy trì sinh tồn tế bào ( Cũng chính là thể tế bào ) đều chú định nháy mắt thoáng qua. Bọn chúng đang sinh ra sau chỉ có tối đa một cái sinh vật đời đời tuổi thọ. Làm hơn một cái tế bào sinh mệnh chết đi thời điểm, nó mang theo tất cả thể tế bào đều biết tan theo mây khói.

Đồ 5-6 Thể tế bào ( Màu đỏ ) cùng sinh sản tế bào ( Màu vàng ) mỗi người đi một ngả

Trận này bắt đầu tại hơn một tỉ năm trước mỗi người đi một ngả, sinh ra hai cái ý nghĩa thâm trường kết quả

—— Đương nhiên, cái này quyết định bởi ngươi đứng tại lập trường gì.

Nếu như đứng tại một cái tế bào trên lập trường, tế bào phân hoá có thể nhìn thành là một loại "Giai cấp áp bách " . Chúng ta nói qua, phân công đại giới là một bộ phận tế bào vĩnh sinh bất tử, mà một bộ phận khác tế bào mãi mãi mà đánh mất sinh sôi quyền lợi, chỉ có thể tại sinh mệnh cá thể ngắn ngủi sinh tồn bên trong cần cù việc làm. Đây đương nhiên là một loại cực lớn không bình đẳng —— Nếu như thể tế bào cũng sẽ

Có bình đẳng khái niệm mà nói. Từ một loại ý nghĩa nào đó nói, phân công đối với sinh mệnh bản thân ý nghĩa, là thông qua đại lượng tế bào bản thân "Hi sinh " Thực hiện, là bọn chúng vì vĩnh sinh bất tử sinh sản tế bào sáng tạo ra không gian sinh tồn. Loại này cực lớn không bình đẳng đương nhiên ẩn chứa nguy cơ: Vạn nhất đột nhiên xuất hiện một cái không muốn hy sinh tế bào làm sao bây giờ?

Đơn cử thấy được sờ được ví dụ a. Đại gia hồi nhỏ có thể đều quan sát qua con kiến. Có thể cũng đều biết, một cái bầy kiến trong cơ thể vẻn vẹn có một cái giống cái ( Cũng chính là Kiến Chúa ) có thể sinh sôi hậu đại, những thứ khác giống cái cũng là vì bảo đảm Kiến Chúa sinh tồn mà sống lấy : Kiến thợ phụ trách mịch thực và chiếu cố Kiến Chúa hậu đại, Kiến Lính phụ trách chống cự ngoại địch xâm lấn, các loại. Giống như thể tế bào một dạng, kiến thợ cùng Kiến Lính cũng đã mất đi sinh sôi quyền lợi. Đương nhiên, quần thể di truyền học có thể giúp chúng ta giảng giải loại này kỳ quái lợi tha hành vi: Kiến thợ cùng Kiến Lính di truyền vật chất cùng Kiến Chúa gần như giống nhau, bởi vậy trợ giúp Kiến Chúa sinh sôi chẳng khác nào truyền lại tự thân di truyền tin tức. Nhưng mà chúng ta từ trên logic có thể làm như sau phỏng đoán: Nếu có một cái kiến thợ ngày nào đột nhiên ý thức được chính mình vì Kiến Chúa phục vụ là "Không bình đẳng " , là một loại tàn nhẫn "Hi

Sinh " , chính mình hoàn toàn có thể tìm kiếm thích hợp giao phối bạn lữ trực tiếp sinh ra hậu đại, như vậy trước tiên mặc kệ cái này chỉ kiến thợ có thể hay không đã được như nguyện, ít nhất nó chỗ cái kia con kiến xã hội rất có thể liền như vậy sụp đổ.

Sớm nhất nhiều tế bào sinh vật cũng gặp phải đồng dạng phiền phức. Đương nhiên, mặc kệ là tế bào vẫn là con kiến, bọn chúng cũng không có chân chính năng lực đi chủ động làm ra "Lựa chọn " , nhưng mà di truyền thay đổi bất ngờ cùng chọn lọc tự nhiên có thể đưa đến tác dụng giống nhau. Vẫn là lấy đoàn tảo làm thí dụ, nếu như tại một cái nào đó đoàn tảo thể nội, cái nào đó mọc ra tiêm mao thể tế bào sinh ra một cái di truyền thay đổi bất ngờ, để nó một lần nữa có phân liệt sinh sôi cùng phân ly năng lực, như vậy cái này không an phận thể tế bào liền sẽ lập tức ở mấy vạn cái cần cù chăm chỉ bơi lội thể trong tế bào trổ hết tài năng —— Chỉ có nó mới có cơ hội lưu lại chính mình trực hệ hậu đại. Nếu như nó đơn tế bào hậu đại có thể thuận lợi sống sót, như vậy cái này ngẫu nhiên xuất hiện mới đơn tế bào sinh mệnh liền có thể ngược lại cùng những cái kia nhiều tế bào trạng thái thân thích cạnh tranh, thậm chí đánh bại bọn chúng. Cứ như vậy, nhiều tế bào sinh mệnh liền sẽ một lần nữa lui trở về đơn tế bào trạng thái.

Khả năng này là nhiều tế bào sinh vật đang diễn hóa sử thượng độc lập xuất hiện nhiều lần như vậy, nhưng mà trong đó số đông cũng không có hậu đại sống tới ngày nay nguyên nhân. Nói một cách khác, xem như vĩ đại phân công đại giới, nhiều tế bào sinh vật phải đối mặt một cái vĩnh hằng nan đề: Như thế nào dự phòng, áp chế cùng trừng phạt những cái kia không muốn tiếp nhận cố định phân công, đặc biệt hy vọng một lần nữa nắm giữ sinh sôi năng lực mảnh

Bào?

Có thể nói rõ cái này khó giải quyết vấn đề có thể chính là ung thư . Ung thư đầu nguồn, chính là một ít vốn nên gò bó theo khuôn phép hoàn thành sứ mạng của nó, trợ giúp nhân thể khỏe mạnh sống sót thể tế bào, bởi vì di truyền thay đổi bất ngờ, đột nhiên một lần nữa thu được điên cuồng bản thân phục chế tiến hành sinh sôi năng lực

( Gặp đồ 5-7). Đương nhiên, nhân thể đã diễn hóa ra cực mạnh uốn nắn cùng trừng phạt những thứ này không nghe lời tế bào năng lực. Đại bộ phận tình cờ di truyền thay đổi bất ngờ có thể được tế bào tự thân tu Phục, đại bộ phận đã bắt đầu không nghe lời nham biến tế bào cũng có thể bị hệ thống miễn dịch tìm được đồng thời giết chết. Nhưng mà thỉnh thoảng vẫn sẽ có một chút tế bào không tiếc lấy phá hư toàn bộ sinh mạng thể khỏe mạnh thậm chí sinh mệnh làm đại giá, thỏa mãn tự thân phục chế tiến hành sinh sôi bản năng. Ngẫm lại xem a, nhân loại cùng tất cả động vật tổ tiên sớm tại hơn một tỉ năm trước liền đã hoàn thành thể tế bào cùng sinh sản tế bào lần kia vĩ đại mỗi người đi một ngả, từ đó trở đi, loại này phân công liền bị kéo dài không ngừng mà hoàn thiện cùng cường hóa. Nhưng vẫn có tế bào sẽ lợi dụng hết thảy cơ hội, chống cự cùng đào thoát cái này ức vạn năm diễn hóa thành hình gông xiềng, ngoan cố chính là biểu hiện ra bản thân sinh sôi bản năng.

Đồ 5-7 Nhân loại đại tràng ung thư hàng mẫu. Tại đại tràng trên nội bích, bộ phận tế bào không bị khống chế lớn lên, dài ra một khỏa cực lớn bướu thịt. Từ một loại ý nghĩa nào đó nói, tự do phân liệt Cùng sinh sôi là tất cả tế bào bản năng. Nếu như cái này bản năng ngoan cường mà đào thoát cơ thể

( Tỷ như hệ thống miễn dịch ) quản khống, ung thư sẽ xuất hiện

Có thể để chúng ta hơi khẽ thở phào một cái chính là, phát sinh ở thể trong tế bào nham biến, ảnh hưởng lực cũng là có hạn, tối đa tổn hại cá thể này tự thân khỏe mạnh cùng sinh mệnh, sẽ không thật sự tạo thành toàn bộ nhiều tế bào sinh mệnh hệ thống gia phả sụp đổ. Chúng ta vừa mới miêu tả không nghe lời đoàn tảo tế bào, rất không có khả năng sẽ ở trong cơ thể con người xuất hiện. Nhưng mà còn thật sự có chút tế bào ung thư có thể lợi dụng để cho người ta xem thế là đủ rồi phương pháp nhận được vĩnh sinh.

Tỷ như tại họ chó động vật ở giữa truyền bá một loại khối u: Loài chó bộ phận sinh dục truyền nhiễm tính chất khối u

(canine transmissible venereal tumor). Mọi người sớm tại 130 năm trước liền phát hiện loại này khối u. Bởi vì nó truyền nhiễm tính chất, mọi người vẫn cho là nó chính là một loại virus đưa tới khối u: Cẩu cẩu ở giữa giao phối đưa đến loại này không biết vi khuẩn truyền bá, mà virus lây nhiễm có thể làm cho cẩu cẩu mắc bệnh ung thư. Nhưng mà mọi người cuối cùng phát hiện, kỳ thực căn bản liền không có cái gì không biết virus, ung thư cũng không phải từ ngoại sinh virus đưa tới. Khối u truyền bá môi giới chính là khối u chính mình! Loại này khối u lớn lên tại cẩu bộ phận sinh dục phụ cận. Tại cẩu cẩu giao phối lúc, cực ít lượng khối u tế bào bóc ra rụng, tại tiếp xúc thân mật bên trong trực tiếp tiến vào một cái khác cẩu bộ phận sinh dục, tiến tới bám vào, phân liệt, sinh sôi cùng truyền bá.

Loại này khối u hiển nhiên là cẩu tự thân thể tế bào di truyền thay đổi bất ngờ hình thành. Căn cứ nhà khoa học đẩy Trắc, có thể tại mấy trăm đến mấy ngàn năm trước, một cái lang hoặc Đông Á cẩu bộ phận sinh dục phụ cận một cái nào đó thể tế bào đè nén không được sinh sôi bản năng, một lần tình cờ di truyền thay đổi bất ngờ để nó lại bắt đầu lại từ đầu phân liệt sinh sôi. Cái này may mắn đào thoát hệ thống miễn dịch trừng phạt "Không nghe lời " Mảnh Bào, từ đây thu được vĩnh sinh, hơn nữa theo họ chó động vật ở giữa giao phối để hậu thế trải rộng thế giới mỗi đại lục, cái này hiển nhiên là một loại cực kỳ thành công sinh tồn sách lược.

Từ nơi này nho nhỏ ví dụ bên trong, chúng ta ước chừng có thể lại một lần vững tin, bao quát nhân loại ở bên trong tất cả nhiều tế bào sinh vật, cùng một cái tế bào ngoan cường sinh tồn và sinh sôi "Ý chí " Ở giữa chiến đấu, sẽ vĩnh viễn tiếp tục nữa. Mà khả năng này là tất cả phức tạp sinh mệnh nhất thiết phải gánh nổi đại giới.

Từ tế bào phân công đến quân lâm Địa Cầu

Đương nhiên, phức tạp sinh mệnh "Nguyện ý " Gánh chịu dạng này cao đại giới không phải là không có nguyên nhân. Này liền muốn nói đến loại thứ hai đối đãi tế bào phân hoá góc độ . Đứng tại phức tạp sinh mệnh tự thân trên lập trường, tế bào phân hoá chỗ tốt lớn đến không cách nào bỏ qua. Trải qua mấy chục ức năm diễn hóa, nhiều

Tế bào sinh vật sở dĩ vẫn có thể sừng sững không ngã, không có bị phía trước nói tới giá quá cao đè sập, thậm chí còn xuất hiện địa cầu nhân loại dạng này bắt đầu nếm thử thống trị sinh vật Địa cầu vòng sinh mệnh có trí tuệ, khẳng định có đơn giản đơn tế bào sinh mệnh khó mà với tới chỗ.

Nói tóm lại, phân công vì Địa Cầu sinh mệnh phức tạp hơn công năng phân hoá cung cấp cơ sở.

Thể tế bào mãi mãi mà đã mất đi năng lực sinh sản, bởi vậy cũng sẽ không cần lo lắng vì phân liệt mọc thêm cần bảo trì dạng gì hình thái, hợp thành dạng gì protein, hoặc duy trì dài hơn tuổi thọ. Cái này cho bọn chúng đầy đủ không gian diễn hóa ra hoa văn phong phú hình thái cùng công năng. Trong thân thể của chúng ta có hơn 200 loại xảo đoạt thiên công tế bào loại hình, giữa bọn chúng khác biệt lớn đến nhìn cũng không giống là cùng một loại đồ vật, nhưng chính là giữa bọn chúng phối hợp tinh diệu duy trì lấy chúng ta sinh tồn và sinh sôi.

Vẫn là nâng mấy cái ví dụ a. Đại gia có thể đều biết, quanh co khúc khuỷu ruột non là nhân thể hấp thu dinh dưỡng vật chất trọng yếu nhất khí quan. Làm dinh dưỡng vật chất đi qua ruột non thời điểm, gốc a-min Chua, a-xít béo, đường glu-cô chia đều tử có thể xuyên qua ruột non vách trong tế bào tiến vào thân thể hệ thống tuần hoàn. Bởi vậy, ruột non vách trong tế bào có hai cái đặc biệt tính chất. Đầu tiên, bọn chúng giữa lẫn nhau chặt chẽ kết nối, lân cận hai cái ruột non bên trên da tế bào ( Gặp đồ 5-8) ở giữa từ số lớn protein "Đinh tán " Gắt gao khóa lại cùng một chỗ, tạo thành ruột non nội dung vật cùng cơ thể hệ thống tuần hoàn ở giữa che chắn, ngăn cản ruột non nội bộ đồ ăn cặn bã cùng vi khuẩn tiến vào nhân thể. Thứ yếu, ruột non bên trên da tế bào hướng vào phía trong một bên còn rất dài ra rậm rạp chằng chịt nổi lên, lấy tăng thêm cùng dinh dưỡng vật chất tiếp xúc diện tích, đề cao hấp thu dinh dưỡng vật chất năng lực.

Đồ 5-8 Ruột non bên trên da tế bào hình thức đồ. Lân cận bên trên da tế bào ở giữa thông qua protein "Đinh tán " Tạo thành tỉ mỉ kết nối, làm ra che chắn tác dụng. Mà lên da tế bào nhung Mao hình dáng nổi lên thì tăng cường hấp thu dinh dưỡng vật chất năng lực. Có thể tưởng tượng, loại này cao Độ đặc hoá tế bào đã mất đi phân liệt mọc thêm năng lực

Căn cứ vào hai cái này đặc tính chúng ta có thể phỏng đoán, ruột non bên trên da tế bào phân liệt mọc thêm không phải một kiện đơn giản sự tình. Nếu như bên trên da tế bào tùy ý phân liệt, ruột non che chắn cùng hấp thu công năng tất nhiên sẽ chịu ảnh hưởng. Nếu như tế bào dọc theo trình độ phương hướng phân liệt mọc thêm, như vậy tại tế bào phân liệt kết thúc trước sau, chặt chẽ kết nối chưa tạo thành lúc, thì cho đồ ăn cặn bã cùng vi khuẩn xâm lấn nhân thể thời cơ lợi dụng. Mà nếu như tế bào dọc theo thẳng đứng phương hướng phân liệt, như vậy phân liệt sinh ra tỉ mỉ bào liền sẽ rời xa ruột non nội bộ, căn bản không có tiếp xúc cùng hấp thu dinh dưỡng vật chất năng lực.

Trên thực tế xác thực như thế. Tuyệt đại đa số ruột non bên trên da tế bào căn vốn cũng không có sinh sôi năng lực, bọn chúng từ ra đời bắt đầu từ thời khắc đó liền không biết mệt mỏi mà trợ giúp nhân thể hấp thu dinh dưỡng vật chất, thẳng đến bốn năm ngày sau tế bào lạc hậu hoặc tổn hại, hoàn toàn biến mất. Mà ruột non bên trên da tế bào bổ sung vẻn vẹn phát sinh ở ruột non bên trên da chỗ lõm xuống được xưng là "Ruột ẩn ổ " (crypt) kết cấu bên trong.

Ở đây, bên trên da tế bào gốc có thể sống vọt mà phân liệt mọc thêm ra tân sinh bên trên da tế bào, mà những học sinh mới này tế bào thì lập tức bắt đầu dọc theo ruột non vách trong hướng ra phía ngoài di chuyển, lấy thay thế già yếu tử vong bên trên da tế bào. Theo lý thuyết, cho dù là tại ruột non bên trên da loại này nhìn kết cấu cùng công năng đều tương đối đơn độc trong hệ thống, cũng tồn tại khác biệt tế bào loại hình ở giữa chức năng chọn lựa. Vì tốt hơn đưa đến che chắn cùng hấp thu dinh dưỡng tác dụng, tuyệt đại đa số ruột non bên trên da tế bào cũng cần từ bỏ tự thân phân liệt mọc thêm năng lực.

Nói đến tế bào công năng phân hoá, cực đoan nhất ví dụ có thể là hồng cầu. Tại bao quát nhân loại ở bên trong động vật có vú thể nội, hồng cầu liền dứt khoát không có nhân tế bào cùng bất luận cái gì di truyền vật chất, theo lý thuyết, từ trên căn bản từ bỏ sinh sôi năng lực. Trên thực tế, tân sinh hồng cầu là có nhân tế bào , nhưng mà tại bọn chúng rời đi cốt tủy tiến vào huyết dịch trước sau, hồng cầu sẽ gạt ra nhân tế bào, biến thành đại gia quen thuộc trung tâm mỏng, chung quanh dầy đĩa tròn hình dạng. Vứt bỏ nhân tế bào chỗ tốt là rõ ràng : Cứ như vậy, hồng cầu liền chừa lại càng nhiều không gian trang bị huyết sắc tố phần tử, từ đó có thể một lần vận chuyển càng nhiều dưỡng khí phần tử. Cùng lúc đó, không có nhân tế bào hồng cầu càng thêm mềm mại, gặp phải chật hẹp mao mạch mạch máu lúc có thể thoải mái mà biến hình thông qua. Đối với mỗi một cái hồng cầu cá thể tới nói, bọn chúng trả ra đại giới là triệt để đoạn mất nối dõi tông đường tưởng niệm, chỉ có thể tại ước chừng bốn tháng ngắn ngủi tuổi thọ bên trong cơ giới vận chuyển dưỡng khí phần tử. Đối với hồng cầu chỗ phục vụ động vật có vú cá thể mà Lời, thì mượn cơ hội này thu được càng dưỡng khí sung túc cung ứng cùng cao hơn công hiệu cuối hệ thống tuần hoàn, đồng thời còn thuận tiện giảm bớt hồng cầu nham biến phong hiểm. Những đặc tính này tại dài dằng dặc diễn hóa sử bên trên, rất có thể sẽ trợ giúp động vật có vú chạy càng nhanh, sống được càng lâu, để bọn chúng hậu thế trải rộng cái tinh cầu này.

Mà vĩ đại phân công huy hoàng đỉnh điểm, có thể chính là nhân loại đại não cùng trí tuệ của nhân loại.

Tại nhân loại địa cầu trong đại não giăng đầy độ cao đặc hoá tế bào thần kinh. Sớm tại hơn một trăm năm trước, Tây Ban Nha nhà khoa học Santiago • Ramon - Tạp Hall (Santiago Ramón y Cajal) liền lợi dụng quang học kính hiển vi quan sát được, não người bên trong trải rộng hình thái khác nhau tế bào thần kinh ( Gặp đồ 5-9), bọn chúng thường thường một bên mọc ra lít nha lít nhít, dáng như rừng cây nổi lên, một bên khác mở rộng ra một cây thật dài xúc tu. Tạp Hall bén nhạy phỏng đoán, những thứ này hình thù kỳ quái tế bào rất có thể phát huy tin tức truyền đi công năng: Những cây đó bụi hình dáng nổi lên

( Hắn mệnh danh là "Cây đột " ) rất có thể dùng để tiếp thu đến từ khác tế bào thần kinh tín hiệu, mà cái kia một cây thật dài xúc tu ( Hắn mệnh danh là "Trục đột " ) thì rất có thể dùng để hướng càng nhiều

Tế bào thần kinh gửi đi tín hiệu.

Đồ 5-9 Tạp Hall vẽ bồ câu tiểu não phổ chịu dã tế bào (A). Loại tế bào này có rậm rạp chằng chịt cây đột cùng thật dài trục đột

Tín hiệu thần kinh truyền đi bản chất tại 20 thế kỷ trung kỳ từng bước nhận được vạch ra: Tế bào thần kinh màng tế bào lên điểm bài trí nhiều loại kì lạ protein phần tử. Những thứ này protein phần tử giống miệng cống một dạng khép mở, cải biến trong tế bào lốp điện ly tử di động, từ đó sinh ra yếu ớt tín hiệu điện. Loại này tín hiệu điện có thể dọc theo tế bào thần kinh nổi lên phương hướng cao tốc vận động, thực hiện tin tức cự ly xa chuyển vận. Tại nhân loại trong đại não, ngàn ức số lượng cấp tế bào thần kinh chặt chẽ quấn quanh, thông qua ngàn vạn ức số lượng cấp đại lượng kết nối tạo thành bí mật như mạng nhện hệ thống

( Gặp đồ 5-10). Chúng ta có thể tưởng tượng, những thứ này tế bào tín hiệu điện mạnh yếu cùng tần suất, cùng với giữa hai bên kết nối phương thức cùng ảnh hưởng lẫn nhau, tạo thành một cái cực lớn tính toán mạng lưới, từ trong hiện ra nhân loại cảm giác, tình cảm, ký ức cùng tư tưởng.

Đồ 5-10 Tiểu thử đại não hải mã khu xỉ trạng trở về tế bào thần kinh nhuộm màu đồ. Tế bào thần kinh bị nhiều loại khác biệt huỳnh quang thuốc nhuộm ngẫu nhiên tiêu ký, hiện ra hoa văn phong phú màu sắc tổ Hợp. Loại này tên là "Não cầu vồng " Kỹ thuật sinh động mà phô bày đại não phức tạp và tinh Mảnh. Chúng ta có lý do tin tưởng, độ cao phức tạp mạng lưới thần kinh chính là nhân loại trí khôn bản nguyên

Kế tiếp chương tiết bên trong, chúng ta sẽ tốn nhiều thời gian hơn giảng thuật nhân loại trí khôn sinh vật Học. Ở đây đầu tiên muốn nhắc nhở mọi người chú ý chính là, tại tuyệt trong đại đa số thời gian, thành thục tế bào thần kinh đều đánh mất tiếp tục phân liệt mọc thêm năng lực. Chỉ có dạng này, tế bào thần kinh đặc biệt hình thái, tế bào thần kinh tín hiệu đặc thù, tế bào thần kinh ở giữa hình thành tính toán mạng lưới mới có thể có được duy trì. Cũng chỉ có dạng này, chúng ta mới có thể một mực nhớ kỹ chúng ta là Ai, ở nơi đó, một ngày trước gặp được nguy hiểm gì, chúng ta mới có thể tích lũy tri thức, tạo thành ổn định nhân cách, tạo thành phức tạp đoàn thể cùng xã hội.

Theo lý thuyết, ức vạn năm trước lần kia vĩ đại mỗi người đi một ngả, không chỉ đặt phức tạp sinh mệnh cơ sở, hơn nữa mở ra thông hướng nhân loại trí khôn đại môn!

Thứ 6 chương Cảm giác: Thế giới bộ dáng

Tế bào xuất hiện gia tốc chọn lọc tự nhiên, tế bào phân hoá thì thôi sinh nhân loại trí tuệ.

Chúng ta lúc nào cũng ưa thích mang theo điểm nhàn nhạt cảm giác ưu việt nói, nhân loại loại này tương đối chạy không khoái, nhảy không cao, không thế nào biết bơi lội, khí lực cũng không lớn năng lượng sinh vật đủ quân lâm sinh vật Địa cầu vòng, dựa vào là là độc nhất vô nhị nhân loại trí tuệ. Nhưng mà, "Trí tuệ " Đến cùng là chuyện gì xảy ra đâu?

Nói thực ra, "Trí tuệ " Cái từ này có thể vẫn là quá mức hùng vĩ cùng phức tạp. Đến hôm nay, cứ việc tuyệt đại đa số nhà khoa học cùng hơi cỗ kiến thức khoa học đám người đều biết tự nhiên tin tưởng, giống suy xét, học tập hồi ức, hỉ nộ ái ố, giao hữu dạng này trí lực hoạt động, chung cực bí mật đều đến từ chúng ta độc nhất vô nhị đầu, nhưng mà chúng ta còn không có thật sự làm rõ ràng viên này đầu đến tột cùng là như thế nào quyết định chúng ta muôn màu muôn vẻ trí khôn —— Hơn nữa khoảng cách chân tướng còn vô cùng xa xôi. Thậm chí còn lưu truyền một câu như vậy mang theo điểm âm u sắc thái khẳng định: Nếu như chúng ta nhân loại đại não thật sự đơn giản như vậy, dễ dàng như vậy lý giải, cái kia đơn giản như vậy một khỏa đại não căn bản liền không thể nào làm được lý giải chính mình! 1

1If our brains were simple enough for us to understand them, we'd be so simple that we couldn't.

Nếu như thoáng lui về sau một bước, chúng ta có lẽ có thể đem trí tuệ đơn giản lý giải thành một loại cá thể cùng hoàn cảnh tương tác phương thức. Đầu tiên là bắt giữ tin tức: Thông qua cảm giác hệ thống, chúng ta nhìn thấy cảnh xuân tươi đẹp, nghe được hổ khiếu long ngâm, đụng chạm đến người yêu da thịt, biết mình thân ở thế giới như thế nào. Sau đó là tích lũy kinh nghiệm: Chúng ta từ trong hoàn cảnh phát hiện sự vật mới mẽ, tổng kết quy luật, học tập tri thức cùng kỹ xảo, những tin tức này trở thành chúng ta đặc biệt kinh nghiệm cùng ký ức, trợ giúp chúng ta tốt hơn sinh tồn và sinh sôi. Thứ yếu, còn bao gồm cá thể ở giữa tương tác: Đối mặt nguy hiểm gian khổ thiên nhiên, nhân loại cá thể tụ tập trở thành xã nhóm cùng đoàn thể, tạo thành cùng văn hóa, phát triển ra phức tạp ngôn ngữ, cái này khiến chúng ta tại trong hoàn cảnh càng có lực lượng. Cuối cùng là mỗi cái cá thể đối bản thân nhận thức: Tại quần thể bên trong mỗi người, vẫn như cũ là có rõ ràng dứt khoát đặc điểm và bản thân ý thức cá thể. Đặc biệt sinh vật học bối cảnh, khác biệt trưởng thành kinh nghiệm cùng kinh nghiệm tích lũy, để chúng ta làm ra độc nhất vô nhị hành vi lựa chọn.

Mặc kệ là cảm giác vẫn là học tập, là xã nhóm vẫn là bản thân, nhân loại cùng hoàn cảnh tương tác phương thức đều phức tạp dị thường, nhưng đây cũng không có nghĩa là chúng ta đối với nhân loại đại não nguyên lý làm việc hoàn toàn không biết gì cả. Căn cứ vào từ linh hồn luận cùng sức sống luận một đường diễn biến mà đến kinh nghiệm cùng thế giới quan, chúng ta ít nhất không cần hoài nghi, đại não nguyên lý làm việc lại phức tạp nan giải, cũng tất nhiên là vật chất , là phù hợp lôgic , là có thể dùng khoa học phương pháp tìm tòi nghiên cứu.

Vô luận tại DNA mật mã bên trong, tại tế bào nội bộ, tại tế bào cùng tế bào chỗ nối tiếp, vẫn là tại thân thể một cái tổ chức nào đó cùng khí quan bên trong, tại thần kinh đại não tế bào chi tiết kết nối bên trong, chúng ta đều đang thong thả tiếp cận nhân loại trí khôn vật chất bản nguyên. Cứ việc hành trình rất xa, nhưng ven đường vẫn có vô tận tươi đẹp phong cảnh cùng anh hùng truyền thuyết.

Thượng đế nói: "Phải có ánh sáng!"

Không hề nghi ngờ, cảm giác bên ngoài thế giới năng lực là sinh mệnh cùng hoàn cảnh tương tác cơ sở. Liền lấy đơn giản vi khuẩn tới nói, dựa vào ăn hết cơm lam tảo cần biết quang phương hướng cùng mạnh yếu, lấy hóa học vật chất mà sống vi khuẩn cần tìm được hóa học vật chất "Đồ ăn " Chỗ phương hướng, đặc thù xu thế từ vi khuẩn có thể lợi dụng trong thân thể tiểu nam châm cảm giác từ trường Địa cầu phương hướng. Những năng lực này là bọn chúng sinh tồn cần phải cần.

Mà phức tạp sinh mệnh đối với hoàn cảnh cảm giác liền càng thêm phong phú cùng tinh tế. Chúng ta đều biết nhân loại ngũ giác: Thị giác, thính giác, vị giác, khứu giác cùng xúc giác. Trên thực tế, nhân loại có thể cảm giác hoàn cảnh tin tức phong phú đa dạng, tuyệt không phải chỉ là ngũ giác có khả năng khái quát. Tỉ như, ngoại trừ ngũ giác bên ngoài, chúng ta có thể cảm giác nhiệt độ cao thấp, cảm giác làm ẩm ướt, cảm giác đau đớn cùng ngứa, cảm giác thân thể của mình vị trí ( Tức bản thể cảm giác, chúng ta nhắm mắt lại về sau cũng có thể dùng đầu ngón tay chuẩn xác đâm chọt cái mũi, chính là dựa vào loại cảm giác này ), cảm giác trong thân thể ở nhu cầu

( Tỷ như cơ, khát, tính dục ), các loại. Những thứ này cảm giác phức tạp đưa vào, tại nhân loại trong đại não một lần nữa chỉnh hợp, cấu tạo ra một cái giả lập nhưng hoạt sắc sinh hương thế giới.

Chính là bởi vì cảm giác đưa vào có thể nhiều sắc thái phong phú như vậy, mới thôi sinh một cái nổi tiếng tư tưởng thí nghiệm, ngược lại khiêu chiến khách quan thế giới tính chân thực. Cái tư tưởng này thí nghiệm gọi "Trong vạc chi não " ( Gặp đồ 6-1). Triết học gia Hillary • Putter nam (Hilary

Putnam) tại

《 Lý trí, chân lý cùng lịch sử 》(Reason, Truth, and History) trong một lá thư trình bày một cái giả tưởng: Nếu như đem một khỏa não người bỏ vào một vạc trong dịch nuôi cấy, tiếp đó mượn nhờ siêu cấp

Máy tính cùng đủ loại phức tạp tín hiệu điện, thông qua hệ thần kinh hướng đại não chuyển vận đủ loại giả tưởng cảm giác tin tức, như vậy viên này đại não có thể hay không phán đoán mình rốt cuộc là tại kinh nghiệm chân thực thế giới vật chất, vẫn là sinh hoạt tại thực tế ảo bên trong? Hoặc ngược lại tưởng tượng, chúng ta đến cùng có thể hay không phán đoán chính mình tiếp xúc được bên ngoài thế giới là chân thật tồn tại , vẫn là một cái cao cấp hơn văn minh vì chúng ta sáng tạo thực tế ảo? Đương nhiên, trong vạc chi não vấn đề hạch tâm là đối với khách quan tính chân thực triết học suy xét. Nhưng mà vấn đề này sở dĩ có thể tồn tại, hiển nhiên là bởi vì đối với sinh mệnh có trí tuệ mà nói, cảm giác đưa vào có thể rất thật cùng cao hiệu thu thập hoàn cảnh tin tức, đối với trí khôn sinh ra có không thể thay thế tầm quan trọng.

Đồ 6-1 Trong vạc chi não

Chúng ta nói tiếp cảm giác nguyên lý làm việc. Đối với địa cầu nhân loại mà nói, tại tất cả cảm giác Bên trong, thị giác ( Cũng chính là đối quang cảm thụ ) là chúng ta cùng bên ngoài thế giới tương tác trọng yếu nhất

Thông đạo. Tại chúng ta mỗi ngày trong sinh hoạt hàng ngày, vượt qua 90% Tin tức cũng là thông qua con mắt lấy được. So sánh cảm giác khác, thị giác cung cấp tin tức là phong phú nhất, tự nhiên có rất nhiều vật thể không còn khí vị, cũng có rất nhiều vật thể không có âm thanh, nhưng mà cơ hồ không có không phát quang hoặc không ánh sáng phản xạ tuyệt đối thể chữ đậm nét. Không chỉ có như thế, thị giác cung cấp tin tức có thể là tối chính xác, tại tầng khí quyển địa cầu bên trong, quang dọc theo cơ hồ hoàn mỹ thẳng tắp truyền bá, bởi vậy nhân loại có thể căn cứ vào quang tin tức chuẩn xác phán đoán vật thể xa gần, lớn nhỏ cùng di động tốc Độ. Vô luận đối với nhân loại mà nói, vẫn là đối với nhân loại trí tuệ mà nói, thấy được cũng là cực kỳ trọng yếu.

Nhưng chúng ta đến cùng là thế nào nhìn thấy đâu?

Tại cổ đại thế giới, mặc kệ là phương đông Mặc tử, vẫn là tây phương Pitago cùng Euclid, đều không hẹn mà cùng mà suy xét qua thị giác bí mật, hơn nữa trăm sông đổ về một biển mà cấp ra một cái vô cùng phù hợp trực giác đáp án. Theo bọn hắn nghĩ, nhân loại ánh mắt có thể sẽ phóng ra một loại nào đó tia sáng hoặc hỏa diễm, những thứ này ánh lửa chiếu xạ đến vật thể bên trên sau đó, có thể sinh ra một loại nào đó có thể bị con mắt cảm giác tín hiệu, từ đó để chúng ta sinh ra thị giác. Không hề nghi ngờ, loại giải thích này bắt nguồn từ thường ngày kinh nghiệm. Cổ đại thế giới không có đèn đường cùng đèn nê ông, cổ nhân khẳng định có giơ bó đuốc dạ hành kinh nghiệm. Tại hắc ám trong rừng, hừng hực ánh lửa chiếu sáng đường mòn tràng diện nhất định phải bọn hắn khó mà quên. Đem con mắt tương tự là hỏa đem, đem thị giác tương tự là hỏa diễm chiếu sáng con đường, thoạt nhìn là cái rất tự nhiên suy luận.

Nhưng mà, con mắt chủ động phóng ra tín hiệu lý luận sẽ gặp phải rất nhiều trên logic nan đề. Tất nhiên con mắt có thể chủ động phát sáng, như vậy vì cái gì người trong bóng đêm cái gì đều không nhìn thấy? Nếu như con mắt thật sự có thể chiếu sáng vật thể, như vậy làm thật nhiều người nhìn chằm chằm cùng một vật nhìn lên, vật này chẳng phải là sẽ trở nên càng sáng ngời? Đương nhiên, mọi người có thể tiếp tục sửa đổi cái lý luận này tới tự viên kỳ thuyết. Tỉ như một cái khả năng là, mắt người bắn tín hiệu phải cùng vật thể tự nhiên phóng ra hoặc phản xạ tín hiệu đồng thời xuất hiện, người như vậy mắt mới có thể thấy được đồ vật. Nhưng mà một cái vá chằng vá đụp lý luận thật sự là quá phản trực giác. Bởi vậy, đến thời La Mã cổ đại thời đại, Ptolemy tại góp lại 《 Quang học 》 trong một lá thư chính thức từ bỏ loại này đèn pha thức con mắt mô hình. Hắn đưa ra, con mắt công năng hẳn là vẻn vẹn bị động tiếp thu tia sáng. Cho nên, chỉ có những cái kia phát sáng hoặc ánh sáng phản xạ vật thể, mới có thể bị mắt người bắt được.

Mắt người đến cùng là thế nào bắt được tia sáng đâu? Nếu như chỉ vẻn vẹn từ quang học góc độ đến xem,

Vấn đề này thật không có đặc biệt khó khăn. Mọi người rất sớm đã thông qua mổ xẻ nhân thể cùng động vật, biết con mắt phía trước có một khối tròn trịa, giống kính lúp một dạng ở giữa dày chung quanh mỏng trong suốt vật chất ( Chính là chúng ta hôm nay nói tới thuỷ tinh thể ). Mà kính lúp có thể tập trung tia sáng nhưng là Ptolemy thời đại đã biết sự tình. Như vậy con mắt mô hình nhìn liền rất đơn giản: Bên ngoài thế giới tia sáng tiến vào con mắt, bị kính lúp hình dạng thuỷ tinh thể tập trung cùng xoay chuyển, hình chiếu đến con mắt sau lưng một khối tiểu trên màn ảnh, thế là chúng ta liền có thể nhìn thấy đồ vật ( Gặp đồ 6-2).

Đồ 6-2 Descartes vẽ con mắt quang học mô hình. Tia sáng tiến vào con mắt, bị kính lúp

( Thuỷ tinh thể ) chiết xạ cùng tập trung sau, tại con mắt chỗ sâu tiểu màn ảnh ( Võng mạc ) bên trên phơi bày một bức dựng ngược, thu nhỏ lại hoàn chỉnh không sứt mẻ hình ảnh, từ đó bị não người cảm thấy. Đương nhiên, cái này mô hình cứ việc tiếp cận chân thực, nhưng mà hoàn toàn trốn tránh càng cơ bản hỏi Đề, cũng chính là tiểu trên màn ảnh bức kia hình ảnh là thế nào bị não người "Cảm giác " Đến

Nhưng kế tiếp chúng ta mới gặp chân chính khó khăn vấn đề. Phía trên đơn giản mô hình kỳ thực cũng không có chân chính trả lời "Chúng ta làm sao thấy được đồ vật " Vấn đề, nó chẳng qua là đem cái này một vấn đề khó giải quyết từ con mắt bên ngoài dời đến trong đầu mà thôi. Bởi vì, cho dù chúng ta tin tưởng con mắt có thể đem đến từ bên ngoài thế giới quang trung thực hình chiếu đến trong ánh mắt khối kia tiểu trên màn ảnh, chúng ta vẫn không có lý giải vì cái gì làm tia sáng bắn ra đến khối kia trên màn ảnh, chúng ta

Liền "Nhìn " Đến hết? Vì cái gì một bức tranh vẽ bắn ra đến trên màn ảnh, chúng ta liền "Nhìn " Đến bức hoạ ? Cái này "Nhìn " Quá trình là như thế nào phát sinh đâu? Nói một cách khác, tiểu trên màn ảnh quang cùng bức hoạ là thế nào bị đầu óc của chúng ta biết đến đâu?

Chúng ta từng bước từng bước đến thảo luận vấn đề này. Chủ yếu vấn đề là tiểu màn ảnh tự thân là như thế nào cảm giác được quang. Chúng ta biết, khối này tiểu màn ảnh ( Võng mạc ) cùng nhân thể khác khí quan một dạng, cũng là từ rất nhiều tế bào tạo thành ( Gặp đồ 6-3). Như vậy, vấn đề liền biến thành những thứ này tạo thành võng mạc tế bào là như thế nào cảm giác tia sáng. Hoặc có lẽ là, làm bên ngoài thế giới mấy cái quang tử đường xa mà đến, đi qua kính lúp tập trung, đánh trúng trên võng mạc cái nào đó tế bào sau đó, cái này tế bào là làm sao mà biết được đâu?

Đồ 6-3 Võng mạc. Tại kính hiển vi điện tử phía dưới có thể nhìn thấy, trên võng mạc giăng đầy cảm quang tế bào, đặc biệt là bổng hình dáng xem cán tế bào ( Lục sắc ra hiệu ) cùng đầy xem chùy Tế bào ( Màu đỏ tím ra hiệu ). Những thứ này trên tế bào giăng đầy có thể hấp thu quang lòng trắng trứng

Chất, đặc biệt là xem màu tím đỏ chất, từ đó đem quang tín hiệu chuyển đổi thành sinh vật thể năng đủ cảm giác được hóa học tín hiệu cùng tín hiệu điện

Ban sơ manh mối đến từ 1877 năm. Tại Rome dưỡng bệnh nước Đức nhà khoa học Franz • Bower

(Franz Boll) phát hiện, mới mẻ mổ xẻ đi ra ngoài ếch xanh võng mạc tại dưới ánh mặt trời hiện ra tiên diễm vô cùng màu đỏ, nhưng mà chẳng mấy chốc sẽ phai màu biến vàng, cuối cùng trở nên không màu trong suốt. Mới đầu Bower cho rằng, loại này biến sắc hiện tượng cũng có lẽ là bởi vì mổ xẻ ra võng mạc tại trong ống nuôi cấy tử vong biến chất. Nhưng mà hắn rất nhanh phát hiện, nếu như đem ếch xanh tại cường quang phía dưới chăn nuôi một đoạn thời gian, như vậy mới mẻ mổ xẻ ra võng mạc từ vừa mới bắt đầu chính là không màu trong suốt; Mà nếu như đem đã bạc màu võng mạc trong bóng đêm phóng một đoạn thời gian, nó sẽ một lần nữa biến thành màu đỏ. Bởi vậy, võng mạc đúng trọng tâm nhất định có một loại màu đỏ vật chất, nó có thể hấp thu chỉ từ mà

Phai màu, cũng có thể trong bóng đêm khôi phục màu sắc. Bower lớn mật ngờ tới, có thể võng mạc chính là dựa vào loại này màu đỏ - Không màu - Màu đỏ nhiều lần tuần hoàn tới cảm thụ quang. Loại này có thể biến sắc vật chất có thể chính là chúng ta trong thân thể tia sáng máy nhận tín hiệu, nó từ màu đỏ biến thành không màu, chúng ta liền biết "Quang tới " .

Không may, thể nhược nhiều bệnh Bower khi làm ra cái này vĩ đại ngờ tới sau đó, không lâu liền bởi vì bệnh lao phổi qua đời. Hắn khi chết vừa đầy

30 tuổi, còn chưa kịp tiếp tục tìm tòi cùng nghiệm chứng suy đoán của hắn. Hắn phát hiện và suy đoán rất nhanh liền bị một vị khác nước Đức nhà khoa học Willy

• Kuhn ni (Willy Kuhne) tiếp nhận cùng kéo dài tiếp. Từ 1878 năm đến 1882 năm, Kuhn ni cơ hồ là ngựa không ngừng vó câu tiếp tục đào xới Bower phát hiện, hắn từ số lớn ếch xanh võng mạc bên trong thành công lấy ra loại này có màu sắc vật chất, cũng đem nó mệnh danh là xem màu tím đỏ chất (rhodopsin, gặp đồ 6-4). Kuhn ni còn chứng minh, giống như Bower nêu lên như thế, tinh khiết xem màu tím đỏ chất phần tử có thể tại chiếu sáng cùng hắc ám phía dưới nhiều lần lộ ra có sắc - Không màu - Có sắc tuần hoàn. Càng quan trọng chính là, Kuhn ni còn phát hiện, làm võng mạc tiếp nhận tia sáng chiếu xạ lúc, sẽ sinh ra yếu ớt nhưng rõ ràng dòng điện biến hóa. Căn cứ vào những phát hiện này, Kuhn ni tuyên bố, loại này tươi đẹp protein chính là thị giác bí mật hạch tâm! Hắn cho rằng, loại vật chất này thông qua tự thân một loại nào đó không biết sự thay đổi hoá học ( Có biến sắc không màu ), đem bên ngoài tại thế giới tín hiệu ( Tia sáng ) biến thành một loại có thể được đầu óc của chúng ta cảm giác tín hiệu ( Dòng điện ).

Đồ 6-4 Xem màu tím đỏ chất lòng trắng trứng ba chiều tinh thể kết cấu. Ánh mắt của chúng ta mặc dù có thể nhìn thấy khác biệt màu sắc, kỳ thực là xem màu tím đỏ chất cống hiến. Người trong võng mạc có ba loại Hơi có chút khác biệt xem màu tím đỏ chất lòng trắng trứng, phân biệt đối với hoàng quang, lục quang cùng tử quang tối mẫn Cảm giác. Đáng nhắc tới chính là, tinh khiết xem màu tím đỏ chất lộ ra màu tím, mà khi nó xuất hiện tại Võng mạc trong tế bào lúc, nhìn càng giống màu đỏ, cũng chính là Bower sớm nhất nhìn thấy cái kia

Loại màu sắc

Cho dù dùng tối bắt bẻ ánh mắt đến xem, cái này giả thuyết vẫn như cũ chính xác phải không thể tưởng tượng nổi. Làm Nhiên, hôm nay chúng ta biết, thị giác tin tức thu thập cùng xử lý là một loạt phức tạp dị thường điện phản ứng hoá học, xem màu tím đỏ chất biến sắc vẻn vẹn ban đầu một bước nhỏ. Nhưng mà cái này sớm nhất một bước, vừa vặn là liên kết ngoại giới hoàn cảnh ( Tia sáng ) cùng thân thể chúng ta ( Võng mạc tế bào ) mấu chốt một bước. Chính là bắt đầu từ nơi này, đầu óc của chúng ta đem ngoại giới hoàn cảnh chuyển đổi trở thành một loại nào đó đại não có thể tiếp thu cùng xử lý tín hiệu, từ đó tại phức tạp mạng lưới thần kinh bên trong gây dựng lại ra muôn màu muôn vẻ thị giác thế giới.

Sau đó, nước Mỹ nhà khoa học George • Ward (George Wald) thêm một bước gia tăng Bower cùng Kuhn ni giả thuyết. Hắn phát hiện, xem màu tím đỏ chất có thể cùng một cái nho nhỏ tên là xem vàng thuyên sắc tố phần tử kết hợp, từ đó hiện ra yêu diễm màu tím. Tại tia sáng chiếu xuống, cả hai phân ly, mất đi màu sắc xem màu tím đỏ chất lập tức tại võng mạc trong tế bào sinh ra điện tín Hào.

WTF phát hiện cái này phản ứng hoá học gợi ý thị giác đầu nguồn. Cứ việc đang diễn hóa sử thượng, con mắt cái này cấu tạo nhiều lần độc lập xuất hiện qua rất nhiều lần, nhưng mà tất cả động vật cảm quang thiết bị cũng là từ cùng một cái xem màu tím đỏ chất tổ tiên nơi đó biến hóa mà đến. Thuận tiện nói một câu, xem vàng thuyên bắt nguồn từ vitamin A, bởi vậy làm nhân thể khuyết thiếu vitamin A lúc, cảm quang năng lực sẽ kịch liệt hạ xuống, từ đó làm cho bệnh quáng gà.

Từ "Phải có ánh sáng " Đến "Ta nhìn thấy "

Bower, Kuhn ni cùng Ward phát hiện yết kỳ mắt người cảm quang nguyên lý. Nhưng mà chúng ta nhất thiết phải tuyên bố, từ cảm thụ "Quang " Đến thật sự "Trông thấy đồ vật " , còn có vô cùng khoảng cách rất xa. Lam tảo cùng trùng giày dạng này sinh vật đơn tế bào đồng dạng có cảm thụ tia sáng năng lực, nhưng cảm thụ chỉ lấy sau có thể việc làm là rất có hạn , vẻn vẹn có thể giúp sinh vật xác định nguồn sáng vị trí cùng khoảng cách. Đối với hy vọng tìm tòi đại thiên thế giới sinh mệnh có trí tuệ tới nói, điểm ấy lượng tin tức là còn thiếu rất nhiều . Chúng ta không chỉ cần phải nhìn thấy quang, còn cần biết tia sáng mạnh Yếu, phương hướng cùng tính trạng, mới có thể thấy rõ ràng con mồi bao nhiêu, thiên địch xa gần, con đường đi tới cùng trong sách văn tự.

Như vậy, đơn giản quang tín hiệu đến tột cùng là như thế nào mang cho chúng ta liên quan tới màu sắc, hình dạng, xa gần chờ phức tạp thị giác tin tức đâu?

Cái vấn đề này ý nghĩa thậm chí vượt xa thị giác bản thân. Hạch tâm của nó ở chỗ, lợi dụng một đống lớn đơn giản cảm giác đưa vào ( Tỉ như phải chăng có ánh sáng, nơi nào có quang, quang mạnh yếu như

Gì ), đầu óc của chúng ta là như thế nào tiến hành chỉnh hợp cùng xử lý, đem bọn nó biến thành não người có thể phân biệt cùng xử lý hoàn cảnh phức tạp tin tức ( Gặp đồ 6-5). Từ mức độ nào đó nói, chúng ta võng mạc tế bào trên bản chất tương đương với ngàn vạn cái trùng giày tế bào, mỗi cái đều có thể giống trùng giày một dạng kiểm trắc tia sáng có tồn tại hay không. Chúng ta đồng dạng có thể đem những thứ này tế bào công năng tương tự thành máy ảnh kỹ thuật số pixel, mỗi cái pixel đều có một cái độc nhất vô nhị vị trí ( Bao nhiêu đi bao nhiêu liệt ), mỗi cái pixel duy nhất công năng chính là kiểm trắc vị trí này có hay không Quang, quang mạnh yếu như thế nào. Nhưng mà, làm đầu óc của chúng ta thu hoạch đến từ vô số chỉ trùng giày hoặc vô số pixel điểm sinh ra quang tin tức sau đó, lại là như thế nào từ trong tổng kết quy nạp ra một bức sinh động hình vẽ đâu?

Đồ 6-5 Một cái thị giác xử lý thông tin kinh điển ví dụ. Trung tâm hình vuông hình dáng tuyến cũng không có bị trực tiếp phác hoạ đi ra, nhưng mà mắt người có thể lập tức từ trong bối cảnh phân biệt ra một cái Màu trắng hình vuông. Điều này nói rõ thị giác tin tức xử lý tuyệt không đơn giản cảm thụ vật thể phát Xạ hoặc phản xạ "Tia sáng " , mà là tồn tại phức tạp hậu kỳ tín hiệu xử lý, từ đó sinh

Sinh nguyên bản cũng không tồn tại thị giác "Tin tức "

Thời gian tiến nhanh đến 1958 năm, hai cái 30 ra mặt nhà khoa học trong lúc vô tình lấy được mở ra thị giác đại môn chìa khoá.

Một năm kia đầu năm, lớn vệ • Thôi bá (David Hubel) cùng Đồ Tư thản • Uy sắt

(Torsten Wiesel, gặp đồ 6-6) tại nước Mỹ John Hopkins đại học trong sân trường quen biết. Tại đạo sư của bọn hắn Stephen • Kho Fowler (Stephen Kuffler, võng mạc nghiên cứu đại sư ) theo đề nghị, hai người trẻ tuổi nhảy vọt qua võng mạc, trực tiếp đưa ánh mắt nhìn về phía thị giác tín hiệu cuối cùng xử lý và thu phát nơi chốn —— Đại não.

Đồ 6-6 Lớn vệ • Thôi bá ( Trái ) cùng Đồ Tư thản • Uy sắt ( Phải ), 1981 năm Nobel sinh lý học hoặc y học thưởng được chủ, cũng có thể là là cả sinh vật học sử thượng thành công nhất một đôi cộng tác. Hai người từ 1958 năm bắt đầu hợp tác, trước kia liền có sự kiện quan trọng thức phát

Hiện, đồng thời ở đây sau 20 Năm bên trong, cơ hồ hoàn toàn dựa vào hai người chi lực hoàn thành nhân loại đối với

Thị giác hệ thống khai sáng tính chất việc làm. Đương nhiên, cũng có truyền ngôn nói, hai người tại 1958 Năm liền

Đã tinh tường ý thức được cái này phát hiện ý nghĩa, bởi vậy có ý thức mà loại bỏ khác tất cả người hợp tác, đơn thương độc mã mà việc làm, lấy bảo đảm Nobel phần thưởng hai cái ghế

Cách làm của bọn hắn kỳ thực cũng không mới lạ, tương phản còn tựa hồ có chút ngu xuẩn. Tại bọn hắn bắt đầu làm việc phía trước, thầy của bọn hắn kho Fowler đã lĩnh tập tục chi tiên, dùng vi hình điện cực cẩn thận ghi chép cùng nghiên cứu võng mạc tế bào đối tia sáng phản ứng, tổng kết ra võng mạc tế bào cảm thụ tia sáng quy luật. Kho Fowler từng có một cái đặc biệt trọng yếu phát hiện: Mỗi một cái võng mạc cảm quang tế bào đều chỉ đối với trên màn hình đặc biệt vị trí tiểu Quang ban có phản ứng. Câu nói này nói đến đơn giản, nhưng mà trên thực tế nói rõ võng mạc tế bào nguyên lý làm việc. Cùng máy ảnh kỹ thuật số mỗi cái pixel điểm một dạng, mỗi cái võng mạc tế bào cảm quang phản ứng trên thực tế đã đã bao hàm tia sáng vị trí tin tức.

Thôi bá cùng uy sắt tự nhiên hy vọng xem mèo vẽ hổ, dùng vi hình điện cực ghi chép động vật tế bào đại não tín hiệu điện ( Gặp đồ 6-7), xem có thể hay không tại trong đại não tìm được thị giác xử lý thông tin một ít quy luật. Hai người trẻ tuổi thí nghiệm hệ thống cũng rất đơn giản. Bọn hắn đem đáng thương mèo gây tê sau cố định lại, tại mèo trước mắt phóng một đài kiểu cũ máy chiếu, tiếp đó thay đổi đủ loại phim đèn chiếu cho mèo nhìn. Mỗi tấm màu đen trên đoạn phim dùng châm đào ra hình dạng vị trí lớn nhỏ khác biệt lỗ nhỏ, thế là xuyên qua màu đen phim đèn chiếu, đủ loại cổ quái kỳ lạ hình dạng quầng sáng liền chiếu xạ đến mèo ánh mắt bên trong.

Đồ 6-7 Dùng vi hình điện cực ghi chép mèo tế bào đại não tín hiệu điện. Bản đồ tóm tắt thôi

Bá cùng uy sắt sử dụng tương đối nguyên thủy máy chiếu

Nhưng mà vấn đề ở chỗ, võng mạc tế bào vốn chính là vì cảm quang chuẩn bị, số lớn tế bào có thể tại chiếu sáng phía dưới sinh ra tín hiệu điện, muốn làm vi hình điện cực ghi chép vô cùng dễ dàng, đem tinh tế ống thủy tinh ghim vào cơ hồ một đâm một cái chắc, chắc là có thể rất mau tìm đến quả thật có thể cảm quang tế bào tới làm nghiên cứu, ghi chép nó sinh ra tín hiệu điện. Nhưng trong đại não tế bào tổng số lớn mấy cái số lượng cấp, hơn nữa tuyệt đại đa số cũng không phải vì xử lý thị giác tín hiệu chuẩn bị. Muốn tại nhiều như vậy trong tế bào tìm ra một cái trùng hợp có thể đối quang tín hiệu có phản ứng tế bào, đơn giản giống mò kim đáy biển một dạng khó khăn. Có thể tưởng tượng, hai người trẻ tuổi tại dài dằng dặc nhiều lần nếm thử chi Sau, khi rốt cuộc dùng vi hình điện cực tại mèo trong đầu quấn tới dạng này một tế bào thời điểm, là cỡ nào hưng phấn. Mỗi một lần hảo vận đi tới thời điểm, bọn hắn đều biết nắm thật chặt cái này cái phao cứu mạng không thả, thay đổi biện pháp đưa ra đủ loại không thể tưởng tượng nổi cây gai ánh sáng kích, lớn quầng sáng, tiểu nhân quầng sáng, bên trái quang, bên phải quang, mạnh, yếu, một cái, hai Cái, bật đèn, tắt đèn...... Bọn hắn tính toán từ nơi này đụng vào họng súng tế bào trong sự phản ứng, tìm được đại não xử lý thị giác tin tức xa vời manh mối.

Nhưng mà, tại liên tiếp mấy tháng trong thí nghiệm, thôi bá cùng uy sắt đều ở vào một loại không biết như thế nào cho phải mê mang trong trạng thái. Nhiều lần nếm thử một chút, bọn hắn chính xác tìm được một chút đối quang ban có phản ứng tế bào đại não. Nhưng là cùng thầy của bọn hắn kho Fowler khác biệt, những thứ này tế bào ở trong tay bọn họ chưa từng có hiện ra cái gì rõ ràng phản ứng quy luật. Liền xem như đối quang ban có phản ứng, cũng thường thường là không mạnh không kém. Mặc kệ hai người như thế nào thay đổi quầng sáng vị trí, lớn nhỏ cùng mạnh yếu, tín hiệu thần kinh biến hóa đều như có như không, để cho người ta không nghĩ ra. Tại rập khuôn lão sư nghiên cứu con đường riêng thời điểm, chẳng lẽ là bọn hắn tính sai hoặc không để ý đến cái gì? Vẫn là đại não xử lý thị giác tin tức quy luật quá phức tạp, dùng phương pháp giống nhau căn bản vốn không có hiệu quả?

Dạng này gân gà trạng thái kéo dài mấy tháng, cuối cùng tại cái nào đó mệt mỏi nửa đêm kết thúc. Lúc đó, thôi bá cùng uy sắt đang tại cơ giới dùng vi hình điện cực từng cái tế bào mà ghim, từng cái quầng sáng mà chiếu vào. Đột nhiên, trên màn hình gợn sóng bắt đầu trở nên lộn xộn mà bạo Nóng nảy, cái này tế bào giống súng máy một dạng bắt đầu binh binh bàng bàng sinh ra tín hiệu điện ! Hai người hưng phấn mà nhảy lên một cái, tỉnh cả ngủ, nhưng mà nhìn kỹ phim đèn chiếu, lại không có phát hiện cái gì hiếm lạ, vẻn vẹn màu đen bối cảnh dưới một cái tiểu Quang ban, kích thích như vậy đã cho đã không biết bao nhiêu lần, cho tới bây giờ chưa từng xuất hiện kịch liệt như vậy phản ứng. Kế tiếp, càng uể oải sự tình xảy ra: Bọn hắn đem phim đèn chiếu rút ra lại cắm bên trên, súng máy một dạng

Tín hiệu điện thế mà biến mất, cái gì đều không còn lại, tình cảnh vừa nãy giống như chỉ là bọn hắn làm một cái ngắn ngủi mộng đẹp.

Xác nhận lẫn nhau vừa rồi cũng không có nằm mơ thôi bá cùng uy sắt quay đầu một lần nữa suy xét vừa mới xảy ra cái gì. Kịch liệt như thế thần kinh tín hiệu điện, chắc chắn không phải không có chút ý nghĩa nào táo Âm thanh. Hai người cũng không có không cẩn thận đụng tới không nên đụng dụng cụ cùng dây điện. Như vậy, cái tín hiệu này chắc chắn đến từ cái kia bị điện giật cực quấn lên tế bào thần kinh, đến từ vừa rồi cái kia phiến nhìn không có gì lạ phim đèn chiếu. Thế là, giống như chúng ta sửa máy vi tính một dạng, hai vị hăng hái nhi người trẻ tuổi bắt đầu tiếp tục giày vò cái này tế bào thần kinh, tiếp tục giày vò lên mảnh này phim đèn chiếu Tới: Nhổ, cắm, cắm, nhổ, thay cái phương hướng, thổi hơi miệng nhi...... Cuối cùng bọn hắn phát hiện, nguyên nhân là như vậy: Lần thứ nhất chiếu quang thời điểm, bọn hắn không cẩn thận không có cắm hảo phim đèn chiếu, phim đèn chiếu không có hoàn toàn tạp đến trong khe thẻ đi. Kết quả, phim đèn chiếu cùng khe thẻ biên giới để lộ ra một đầu tia sáng tinh tế, vừa vặn bắn ra đến mèo ánh mắt bên trên, là đầu này trong lúc vô tình xuất hiện tia sáng đưa đến súng máy một dạng tín hiệu điện!

Theo lý thuyết, đại não có thể kỳ thực không hề giống võng mạc như thế trực tiếp cảm thụ quầng sáng điểm sáng, mà là cảm thụ quầng sáng tạo thành "Quang đầu " ?

Quả thật như thế. Sau đó trong vòng mấy tháng, từ nơi này tình cờ ngoài ý muốn phát hiện xuất phát, thôi bá cùng uy sắt xác nhận, rất nhiều tế bào đại não đối quang điểm cùng quầng sáng cũng không có phản ứng đặc biệt, ngược lại sẽ đối với góc độ nào đó hình chữ nhật quang đầu phản ứng mãnh liệt ( Gặp đồ 6-8). Có tế bào chỉ có thể đối với trình độ đặt quang đầu có phản ứng, có tế bào thiên vị thẳng đứng, có tế bào dứt khoát ưa thích 45 góc độ nghiêng.

Đồ 6-8 Thôi bá cùng uy sắt ghi vào tế bào đại não. Cái này tế bào vẻn vẹn sẽ đối với một cái nghiêng quang đầu mẫn cảm ( Trái ), còn đối với những phương hướng khác quang đầu không có phản ứng. Một cái Đơn giản giảng giải chính là, cái này tế bào có thể đồng thời tiếp thu đến từ mấy cái võng mạc tế bào Tín hiệu, mà mấy cái này võng mạc tế bào vừa vặn sắp xếp thành nghiêng thẳng tắp, bởi vậy một Cái như thế triều hướng quang đầu, có thể đồng thời kích động đến mấy cái này tế bào, sinh ra tối cường Tín hiệu

Cái này nghe đơn giản như vậy phát hiện, lại tiêu chí lấy chúng ta đối với nhân loại cảm giác hệ thống lý giải từ "Phải có ánh sáng " Chính thức bước vào "Trông thấy đồ án " Thời đại. Rõ ràng, tế bào đại não không giống võng mạc tế bào như thế vẻn vẹn đơn giản kiểm trắc đến cùng có hay không quang, mà là đối với cảm giác tín hiệu tiến hành trình độ nhất định xử lý và chỉnh hợp. Tế bào đại não phải chuẩn bị một loại có thể Lực, tại tiếp thu một đống lớn lít nha lít nhít lộn xộn bừa bãi quang tín hiệu sau đó, có thể thông qua phân tích bọn chúng giữa lẫn nhau vị trí tin tức, biết bây giờ "Trông thấy " Chính là một cái có đặc biệt góc chếch độ vật thể. Nếu như hiểu được loại năng lực này, chúng ta liền thật sự đứng ở lý giải cảm giác cửa chính.

Đối với cái này, thôi bá cùng uy sắt cấp ra một cái đơn giản mô hình, thành công giải thích cũng không thể trực tiếp "Nhìn thấy quang " Tế bào đại não là thế nào phán đoán hướng cùng "Trông thấy đồ án " .

Phía dưới chúng ta đánh cái hình tượng so sánh đến thuyết minh cái này mô hình. Giả thiết một đầu sâu róm đột nhiên xuất hiện tại chúng ta trong tầm mắt, sâu róm cơ thể chia làm đầu, bụng cùng cái đuôi tam tiết, mỗi một tiết đều sáng long lanh mà phát ra ánh sáng. Tại thôi bá cùng uy sắt ngờ tới bên trong, đầu óc của chúng ta là như thế này trông thấy sâu róm :

Đầu tiên, tại chúng ta trên võng mạc có 3 cái tế bào đồng thời kiểm trắc đến phân biệt đến từ sâu róm đầu, bụng cùng cái đuôi quang —— Chúng ta tạm thời mệnh danh bọn chúng vì võng mạc "Đầu " Mảnh Bào, "Bụng " Tế bào cùng "Cái đuôi " Tế bào a. Một bước này là thế nào phát sinh chúng ta đã biết : Bower, Kuhn ni cùng Ward việc làm để chúng ta biết sâu róm quang tiến vào con mắt sau sẽ bị võng mạc chuyển đổi thành tín hiệu điện, kho Fowler việc làm để chúng ta biết không cùng vị trí võng mạc tế bào có thể tiếp thu đến từ không cùng vị trí tia sáng. Bởi vậy, trên võng mạc hẳn là sẽ có như vậy 3 cái tế bào, vị trí của bọn nó vừa vặn có thể tiếp thu được đến từ sâu róm từ đầu tới cuối ba bó tia sáng.

Sau đó đâu?

Thôi bá cùng uy sắt ngờ tới, cái này 3 cái đặc thù võng mạc tế bào đồng thời đem tín hiệu điện truyền lại cho trong đại não cùng một tế bào —— Chúng ta liền kêu nó đại não "Sâu róm " Tế bào tốt. Cái này "Sâu róm " Tế bào giấu ở đại não chỗ sâu, chính mình cũng không trực tiếp cảm quang, nhưng mà nó có một cái thần kỳ đặc tính: Khi nó đồng thời tiếp thu được đến từ võng mạc "Đầu " Tế bào, "Bụng

Tử " Tế bào cùng "Cái đuôi " Tế bào 3 cái tín hiệu điện lúc, nó liền sẽ bị kích thích, sinh ra một cái mới tín hiệu điện. Mà cái này tín hiệu điện hàm nghĩa, chính là đầu óc của chúng ta ý thức được sâu róm xuất hiện!

Thôi bá cùng uy sắt phát hiện cùng phân tích lần thứ nhất yết kỳ đại não là như thế nào từ đơn giản quang tín hiệu bên trong chỉnh lý ra phức tạp có ý nghĩa thị giác tin tức. Căn cứ vào cái này đơn giản nguyên lý, chúng ta có thể bày ra vô cùng vô tận tưởng tượng cùng suy luận. Tất nhiên trên võng mạc điểm sáng tín hiệu bị tụ hợp một lần liền có thể sinh ra liên quan tới triều hướng tin tức, như vậy phương hướng tin tức lại tụ hợp một Lần, hẳn là có thể sinh ra hình dạng tin tức. Hình dạng lại điệp gia màu sắc, liền có thể tạo thành đối với ngũ thải thế giới cơ bản cảm giác. Nếu là hai cái ánh mắt nhìn thấy đồ vật hơi có khác biệt, điệp gia lên liền có thể nói cho chúng ta biết vật thể xa gần...... Cứ như vậy, vẻn vẹn có thể cảm thụ điểm sáng võng mạc tế bào, cuối cùng tại trong đại não cấu tạo ra tràn ngập đủ loại chi tiết , phong phú thị giác thế giới.

Từ tín hiệu đến tin tức, từ thị giác đến toàn bộ thế giới

Liên quan tới thị giác nghiên cứu, cũng có thể giúp chúng ta tưởng tượng cùng lý giải cảm giác khác hệ thống là như thế nào thu thập cùng xử lý tin tức.

Tỉ như, tại khứu giác cùng vị giác thế giới bên trong, lỗ mũi và đầu lưỡi thu thập tín hiệu trên bản chất cũng là hóa học vật chất. Đến từ bên ngoài hoàn cảnh hóa học vật chất, kết hợp tại đặc thù hóa học thần kinh cảm thụ bên trên, liền sẽ như chiếu sáng bắn tại xem màu tím đỏ chất lòng trắng trứng bên trên một dạng sinh ra tín hiệu điện, từ đó đem hoàn cảnh tin tức chuyển đổi thành một loại sinh vật nào đó thể có thể phân biệt tin tức. Tại nhân loại chúng ta trong lỗ mũi, có nhiều đến 800 cái hóa học thần kinh cảm thụ, bọn chúng có thể kết hợp cùng phân biệt đủ loại đủ kiểu hóa học phần tử, từ đó sinh ra chúng ta đối với mùi tầng thứ nhất nhận thức.

Tiến thêm một bước, cùng thị giác tin tức sửa sang lại nguyên tắc giống, ở trong thế giới hiện thực, rất nhiều ngày

Nhiên mùi cũng không phải đơn độc hóa học vật chất, mà là từ đủ loại hóa học vật chất phối hợp sinh ra . Tỉ như nước hoa trung bình cũng có mấy chục loại hóa học vật chất, những thứ này hóa học vật chất đồng thời đến chúng ta xoang mũi, bị rất nhiều cái hóa học thần kinh cảm thụ đồng thời phát hiện, bởi vậy sinh ra tín hiệu thần kinh tại trong đại não không ngừng hội tụ hợp lưu, lẫn nhau chỉnh hợp, cuối cùng tạo thành chúng ta đối với một loại nào đó mùi "Tin tức " . Độc giả hẳn là đều có kinh nghiệm, nhiều khi mùi là một loại khó mà diễn tả bằng lời vi diệu cảm thụ, một nắm hoa tươi, một ly thủ công loại bỏ cà phê, một bàn mới ra lò quê quán đồ ăn...... Vi diệu trong đó mùi trên thực tế là rất nhiều đơn giản tín hiệu lẫn nhau chồng kết quả.

Đồng dạng, tại thính giác cùng xúc giác thế giới bên trong, nhân thể ban sơ cảm giác được chính là sóng âm chấn động không khí hoặc vật thể tiếp xúc làn da mang đến vật lý kích động. Những thứ này máy móc kích động có thể kéo duỗi tế bào thần kinh mặt ngoài màng tế bào, giống dùi trống xao động mặt trống như thế dẫn phát mặt trống chấn động. Những thứ này khác biệt cường độ, khác biệt tần suất, không cùng vị trí máy móc kích động sẽ bị khác biệt cảm giác tế bào thu thập được, cuối cùng tại trong đại não chỉnh hợp trở thành Bach nhịp nghiêm cẩn Gothenburg biến tấu, hoặc người yêu nhu tình mật ngữ an ủi. Cái này sau lưng tính toán lôgic đồng dạng có thể từ thôi bá cùng uy sắt trong nghiên cứu nhận được dẫn dắt.

Chúng ta còn có thể tiến hành càng suy đoán to gan, những người kia não không cách nào thu hoạch cùng lợi dụng tin Hơi thở, cũng có thể bị những sinh vật khác thể lợi dụng, sinh ra nhân loại hoàn toàn không cách nào tưởng tượng mỹ diệu cảm giác.

Ví dụ như vậy cho dù tại sinh vật Địa cầu vòng cũng không hiếm thấy.

Rất nhiều động vật có thể tiếp thu được nhân loại năng lực nhận biết bên ngoài tín hiệu. Tỷ như, người tai có thể thu thập được chấn động tần suất tại hai mươi héc (Hertz) đến 2 vạn héc (Hertz) âm thanh, mà con dơi có thể nghe được tần suất đạt đến mười mấy vạn héc (Hertz) sóng siêu âm. Con dơi thính giác thế giới nhất định so với chúng ta ồn ào náo nhiệt nhiều lắm, nếu như con dơi cũng có nhà âm nhạc, vậy chúng nó hòa âm sẽ có lấy nhân loại không cách nào so sánh phong phú âm sắc. Lại tỉ như, dựa vào ba loại hơi khác biệt xem màu tím đỏ chất trứng Trắng, người ánh mắt có thể phân biệt ba loại cơ bản màu sắc ( Vàng, lục, tím ), ba loại sắc thái tổ hợp để cho người ta con mắt có thể phân chia nhiều đến 10 triệu loại màu sắc, cái này tạo thành chúng ta có thể nhìn đến màu sắc sặc sỡ thị giác thế giới. Mà hồ điệp có thể cảm giác năm loại khác biệt cơ bản nhan Sắc, đơn giản tính toán có biết, hồ điệp chắc có năng lực phân chia 100 ức loại màu sắc! Nếu như hồ điệp có thể làm hoạ sĩ, vậy chúng nó bút vẽ ở dưới thế giới nhất định có nhân loại không thể nói nói mỹ diệu

Màu sắc. Có chút sinh vật Địa cầu còn phát triển ra nhân loại căn bản là không có cách tưởng tượng cùng lý giải cảm giác. Lệ Như, ong mật, con kiến cùng bồ câu có thể kiểm trắc đến cực kỳ yếu ớt từ trường Địa cầu phương hướng, lợi dụng địa từ tràng để dẫn dắt hành động; Có chút loài cá có thể cảm nhận được chung quanh điện trường yếu ớt biến Hóa, lợi dụng những tín hiệu này tới lùng tìm, săn mồi cùng di chuyển; Rất nhiều loài chim có thể lợi dụng tinh quang hoặc địa từ tràng hướng dẫn, phi hành tại không có bất kỳ cái gì mặt đất vật ký hiệu biển rộng mênh mông bên trên, tiến hành mấy ngàn ngàn mét thậm chí hơn vạn ngàn mét di chuyển. Nhưng mà chúng ta có thể lớn mật đoán chừng, mặc kệ những thứ này cảm giác bên ngoài tại thế giới phương thức tại nhân loại xem ra là cỡ nào không thể tưởng tượng nổi, Địa Cầu sinh mệnh thu thập cảm giác tín hiệu, xử lý cảm giác tin tức nguyên tắc căn bản, vẫn là có thể bị chúng ta lý giải . Để chúng ta lần nữa nhìn lại một chút thị giác nghiên cứu phát hiện. Dựa vào từ Bower, Kuhn ni đến Ward, từ kho Fowler đến thôi bá cùng uy sắt nghiên cứu, chúng ta có thể ngờ tới, thị giác hệ thống việc làm nguyên tắc có lẽ là một bộ ở khắp bốn bể tất cả chuẩn nguyên lý. Nó ít nhất tại trên kết cấu có thể rất dễ dàng mà tại hệ thần kinh bên trong thực hiện —— Cần vẻn vẹn một loại đặc thù , nhiều cái tế bào thần kinh đưa vào cho một cái tế bào thần kinh kết nối phương thức, mà một phe này thức tại đầu óc của chúng ta bên trong chỗ nào cũng có. Đồng dạng, tại tin tức di động cùng xử lý góc độ, chúng ta cần cũng vẻn vẹn đồng thời không phức tạp lôgic tính toán quy tắc, tỉ như "Đầu " Tế bào, "Bụng " Tế bào, "Cái đuôi " Tế bào nhất định muốn đồng thời cảm quang, mới có thể kích phát "Sâu róm " Tế bào.

Trên thực tế, chúng ta chính là bởi vậy thu được lý giải cảm giác hệ thống thậm chí nhân loại trí khôn tin Tâm. Chúng ta chờ mong bỗng dưng một ngày, những cái kia nhìn vô cùng phức tạp và người thần bí loại ý thức hoạt động đều có thể dùng đơn giản tính toán quy tắc hoàn toàn giảng giải.

第 4 章 细胞膜：分离之墙 生命的外壳

对于地球生命来说，生命体和周围环境之间总是存在着不言而喻的清晰界限。皮肤和毛发包裹着人类的躯体，水里的鱼虾顶着闪闪发光的鳞片或者厚厚的硬壳，树木的躯干也围着斑驳嶙峋的树皮。很难想象会存在一种生命，它和环境之间有着缓慢过渡的边界。就像我们看不到人体的内脏飞得满房间都是，也不会看到树木若有若无的魅影笼罩成了一片树林。

在微观视角下，几乎所有的地球生命都是由一个或多个，乃至上百万亿个微小的细胞构成的。即便是不以细胞形式存在的病毒生命，也只有在进入宿主细胞后才能"活"过来开始自己的生命历 程。细胞是构成地球生命的基本物理单元。细胞内外，生命和环境的界限不言而喻。

从某种意义上说，每一个细胞都可以看作一个有着自己独特生活经历和命运的生命体。祖先细胞的 DNA 分子在完成自我复制后各奔东西，携带着祖先的记忆，伴随着细胞本身一分为二，完成生命的繁衍复制。在每一个细胞内部，能量货币 ATP 驱动着各种各样生命活动的进行，它让红细胞吸满氧气在血管里畅游，让神经细胞释放高高蓄积的离子水位产生微弱的生物电流，让草履虫的纤毛轻轻摆动，让大肠杆菌修补外壳上破损的脂多糖。而到生命的尽头，细胞或因为外敌的入侵不幸罹难，或按照自身的生命密码启动自杀程序，曾经辉煌壮丽的生命大厦轰然倒塌，曾经严整有序的形态、结构和生物分子慢慢破损消亡。

马蒂亚斯 • 雅各布 • 施莱登（Matthias Jakob Schleiden）和西奥多

• 施旺（Theodor Schwann）是细胞学说的集大成者。1839 年，两人分别提出植物和动物都是由许多个微小的细胞组成的，细胞是

生命的基本单元。尽管后世对于两位学者在细胞学说中的具体贡献一直存有争议，但是细胞学说无疑是还原和解释生命现象的重要飞跃。在细胞学说的视野里，包括人类在内的高等生物实际上和肉眼看不见的细菌并没有什么本质的区别，都受到相同物理化学规律的约束。

和宏观生命一样，细胞这种微观生命也是有清晰边界的（见图 4- 1）。它们被一层仅有几纳米厚的脂类分子薄膜严密地包裹起

来，薄膜内部是生机勃勃的生命活动，外部则是危险冷漠的外在世界。实际上，考虑到地球生命都是由数量不等的细胞构成的， 我们完全可以认为这层薄膜才是生命和地球环境的边界。想到由仅仅几纳米的薄膜构成了人体的躯壳，让空气、水和我们身上的服饰不会轻而易举地深入我们身体内部，这种感觉真的有点怪怪的。

图 4-1 显微镜下的青蛙表皮细胞。其中深色的圆形是每一个细胞的细胞核。表皮细胞彼此之间紧密相连，构成了动物身体最 外层的屏障

在逻辑上很容易想通这层薄膜的意义——它远比简单的一层物理屏障重要得多。

我们在前面讲过，能量和自我复制是生命从混乱无序的环境中萌发并万世长青的两个基本条件。换句话说，生命现象想要存在， 必须在局部蓄积起足够浓度的能量（例如能量货币 ATP），然后用它驱动某种能够携带遗传信息的生物大分子（例如 DNA 和RNA）的自我复制。那么可想而知，如果没有一层物理屏障的 话，能量分子和遗传物质哪怕能够偶然出现，也会像在原始海洋里滴一滴墨汁一样，迅速稀释得无踪无迹。或者反过来说，从 46 亿年前地球形成开始，能量分子和遗传物质可能自发出现过千千万万次。但是必须再耐心等待 10 亿年，直到第一个原始细胞出现，为能量分子和遗传物质构造起"分离之墙"，并且从那一刻开始，始终包裹在每一个细胞和它们的后代周围，地球生命才真正有可能告别昙花一现的化学反应现象，稳定地存活下来，利用能量驱动生命活动，利用自我复制适应地球环境，开枝散叶一直到今天。

当然了，即便没有这层薄膜，化学家仍然可以设想出许多场合能够聚拢能量分子和遗传物质。比如，我们可以设想最早的生物化学反应并不是在海洋里进行的，而是固定在某种固体（例如海底矿床和火山）的表面，我们也可以设想岩石内部存在微小的孔 隙，生命物质可以在孔隙里维持很高的浓度。但是不管是矿床还是岩石孔隙，都不会跟着生命自我复制的节奏扩张。生命的最终出现，仍然需要有一座分离之墙，一层生命自身能够制造和储备的薄膜。

不需要做任何观察和实验，我们也能轻而易举地推导出这层分离之墙具有许多有趣的性质。

首先，它必须是一种不溶于水的化学物质，否则就会在地球原始海洋里轻易地分崩离析。其次，它必须能够形成致密的结构，要是孔隙太大，各种物质能够自由进出，这层膜也就没有用了。而基于这两点，我们还能猜想出这层膜的第三个性质：它必须具备一定程度的通透性，能够让某些分子穿梭于细胞内外，例如氧 气、营养物质、细胞产生的废物，等等。不溶于水、致密包裹、有选择透过性，考虑到地球原始海洋里并没有多少原材料可以 选，按说生命这道分离之墙的性质应该昭然若揭了。

然而让人跌破眼镜的是，从英国科学家罗伯特 • 胡克（Robert Hooke）在显微镜下观察到植物软木标本里一个个蜂巢状的微小结构（见图 4-2）并于 1665 年提出"细胞"的概念 1，到 1972 年西

摩 • 辛格（Seymour Singer）和加斯 • 尼克尔森（Garth Nicolson） 提出目前被广为接受的细胞膜物质解释"流动镶嵌模型"，足足用了 300 多年的时间！

道，胡克图片中的蜂巢结构其实是植物的细胞壁，这是一种由多糖类物质形成的结构。细胞壁内部才是细胞膜。动物细胞没有细胞壁。

图 4-2 胡克在显微镜下观察到的软木标本图片

看见分离之墙

科学研究从来就不是一蹴而就的坦途，曲折反复、浴火重生是常态。但是无论如何，从知道有一层逻辑上必须存在的膜，到搞清楚这层膜到底是什么，300 年还是太长太长了，长到在对科学史

盖棺定论的时候，我们必须对此给出一个合理的解释。

敏锐的读者可能已经猜到了：这个解释就是，这层膜实在是太薄了！厚度还不到 10 纳米，远远低于光学成像的理论极限分辨率

200 纳米。人类科学家再雕琢自己的光学显微镜镜片，也不可能看到这层膜的样子（胡克在软木标本中看到的蜂巢结构其实是细胞壁，一种植物细胞特有的坚硬外壳）。看都看不见的东西，天知道它存不存在？而在生物学家瞪大眼睛反复看，都没有看到传说中这层膜的样子之后，自然而然会有一批人转而开始考虑其他的可能性。比如，直到 20 世纪初，仍然有不少生物学家认为这层膜压根儿就是不存在的，细胞内的物质像胶水一样黏合在一起才不会破碎和稀释。这个解释现在看起来几乎是错误的，就算是每一个细胞内的物质可以按照这种方式聚集而不散开，怎么才能防止细胞和细胞之间的"胶水"黏在一起呢？这种解释仍然离不开一个在物理化学性质上截然不同的"分离之墙"。归根结底，生物学家还是败给了自己"眼见为实"的思维定式。

话说回来，要说服大家相信一个看不见摸不着的东西仅仅因为逻辑上的理由就必须存在，确实还是需要些勇气的。读者可能会想到一个类似的例子：物理学中"以太"的概念。而且别忘了，以太的概念最终被证明是多余的！

所幸从 18 世纪开始，生物学家观察到了一个很有趣的现象：把动物的红细胞从血液里提取出来，丢进各种各样的溶液中，如果溶液里盐分很足，细胞会缩成一小团；如果溶液里盐分很少甚至没有，细胞又会肿胀得很大。这个现象当然可以有各种各样的解释，但是最简单的解释就是把细胞想象成一个薄膜包裹的盛水口袋，水可以在薄膜两边自由地流动，但是盐分子不可以。如果外界环境盐分太足，就会形成外高内低的盐浓度差，也就是说，内高外低的水浓度差。因而水会顺着这种浓度差，从里往外渗出 来，让口袋变小；反过来水就会渗进口袋，让口袋变大。

到了 19 世纪末，在检测了市面上能找到的数百种化学物质之

后，英国科学家厄内斯特 • 欧福顿（Ernest Overton）发现，并不是把细胞丢在什么溶液里它都会像变戏法一样长大缩小的。各种各样的盐溶液都没有问题，但是如果换成脂类分子溶液（比如胆固醇），这种戏法就不灵了。那么根据上面的逻辑继续推论，我们还可以进一步猜测脂类分子也能自由通过细胞膜。这样在脂肪和水的环境里，细胞膜就像筛子一样，完全起不到"分离之墙"的作用，当然也就谈不上能控制细胞的大小了。在此观察的基础 上，欧福顿天才地设想，这层薄薄的细胞膜可能本身就是由脂类分子构成的，特别是胆固醇和磷脂这两种脂类分子。

这个设想一举解决了我们关于"分离之墙"特性的猜测。大家都知道"油水不相容"，这是因为水分子带有强烈的极性，它的氧原子上带有强烈的负电荷，氢原子上则带有正电荷，因此水分子之间能够通过正负电荷的吸引形成稳定的结构。相反，大多数脂类分子的电荷分布很均匀，一旦放入水中，不仅不能和水分子形成电荷吸引，反而还会破坏水分子之间的稳定关系，就像把玻璃弹珠扔进一堆方方正正的乐高玩具中一样不合时宜。因此脂肪分子不溶于水，而且在水中还会自发聚集成团，尽可能减少表面积，减少暴露在水分子面前的机会。这样一来，由脂类分子构成的膜当然就不会在水中分崩离析，而且天然地形成致密的结构，包裹住细胞内的生命物质。

当然了，欧福顿的理论听起来头头是道，但是有一个相当致命的技术问题没有涉及。脂类分子构成的膜为什么不会动不动就突然崩塌，进一步收缩成更小更致密、表面积更小的球？要知道，既然脂类分子在水中的天然倾向是减小表面积，那自身聚集成一个实心球，把大多数脂肪都包裹起来岂不是最好的解决方案？

这个问题又过了 20 多年才得到完美的解决。1925 年，荷兰莱顿大学的科学家高特（Evert Gorter）和格兰戴尔（François Grendel）决定直接使用化学方法，把这层假想中的"分离之墙"提取出来，看看它们是什么——如果它们如欧福顿所说的当真存在的话。

根据欧福顿的理论，这层膜是脂类分子，因此可以用有机溶剂轻松提纯。然后，高特和格兰戴尔把从红细胞中提取的这些物质平铺到一杯水上，小心翼翼地拉成了一层膜。这个过程有点像把吃菜剩下的油倒进开水里，水的表面就会形成一层油光光的薄膜。然后他们发现，拉出这层膜的面积，排除掉实验误差，差不多正好是计算出的红细胞表面积的两倍！换句话说，细胞膜应该不是一层，而是由两层分子构成的（见图 4-3）。

图 4-3 高特和格兰戴尔提出的磷脂双分子层模型。简单来说， 细胞膜是由两层紧密排列的磷脂分子构成的，磷脂分子的极

性"头"朝外，和水分子亲密结合，非极性"尾"则隐藏在分子内部。可以看出，这样的结构最大限度地避免了电中性的尾巴和水分子的接触，物理性质很稳定

这时高特和格兰戴尔又想起了欧福顿理论中一个总是被人忽略的小细节。欧福顿预测，细胞膜的物质成分是磷脂和胆固醇，而这两种脂类分子都有一个异乎寻常的特性：分子骨架的绝大多数地方都是电中性的，因此天然排斥水分子。但是两种分子的顶端却恰好都有一个带有电荷的"头"，因此是可以和水分子亲密结合 的。也就是说，这两种分子兼具了油和水的性质，头像水，尾巴像油。这样一来，这个双层膜的现象就很好解释了。两层膜对称排列，都是头朝外，尾巴朝内，那么分子骨架上电中性的部分被完全隐藏在了内部，而分子头部带电荷的部分又可以用来结合水分子，一举两得。这样的结构甚至比单纯用脂肪分子堆积一个实心小球还要稳定！

直到此时，对细胞膜的存在、细胞膜的特性、细胞膜的化学构成

才真正取得了共识。高特和格兰戴尔的双分子层模型在此后经历过几次小的更正和改动，但是细胞膜的基本形态模型已经确定。实际上，尽管大家真正"看"到细胞膜是在那之后二三十年，20 世纪 50 年代电子显微镜足够进步的时候，但是真到那个时候，大家反而没有那么大惊小怪了——因为细胞膜必须存在、由磷脂和胆固醇分子构成、是一个双层膜的夹心结构这几个要点，在"眼见为实"之前就已经深入人心并写进教科书了。

实际上，这样一种细胞膜不光是逻辑上容易理解、实验上得到了证明，它还非常容易形成。最后一点对于解释地球生命的起源

——也许包括宇宙许多生命形态的起源——非常重要。只要把一些具备类似兼具油水性质的分子放在水里，它们可以自发形成一层薄膜，包裹成一个空心球的形状。也就是说，只要在原始海洋里的某个地方，不管是终日喷涌的海底火山，还是狂风暴雨的海洋表面，某个化学反应能够批量制造出脂类分子，最早的细胞结构就可以自发形成，剩下的问题无非是怎么用这种结构把能量分子以及遗传物质包裹起来而已。

关于这一点，最动人心魄的证明来自地球之外。

1969 年，一个巨大的火球从天而降，击中澳大利亚维多利亚州的莫奇森，留下腾空而起的蘑菇云。人们很快确认，爆炸来自一颗重达 100 千克的陨石（见图 4-4），它坠地产生的碎片散布在 10 多平方千米的地面。人们惊奇地发现，这颗陨石上携带了大量的有机物质——几十种氨基酸和脂肪分子，甚至还有能够形成 DNA 和 RNA 分子的嘌呤和嘧啶——这些物质和米勒 − 尤里实验的产物惊人地相似。

图 4-4 莫奇森陨石。1969 年 9 月 28 日上午 11 点坠落在澳大利亚。现藏于美国国家自然历史博物馆

这些发现立刻引发了两种完全不同的解读。在一部分人看来，地球生命可能就来自这些从天而降的陨石，早期地球经历了密集的陨石雨轰击，来自天外的生命物质很可能足够多，因此构成了地球生命的物质基础。

而在另一部分人看来，莫奇森陨石的发现恰恰说明根本不需要把地球生命的尊严寄托于天外来客，既然陨石携带的物质如此接近米勒 − 尤里实验的发现，那么在早期地球海洋中，在雷鸣电闪和火山喷发中制造出地球生命所需的物质，应该非常简单。地球生命的出现根本不需要借用什么天外陨石的假说。

到了 1985 年，关于莫奇森陨石的研究又一次震动了科学界。美国人大卫 • 蒂莫（David Deamer）证明，从陨石中提取出来的脂

类分子也可以自发形成类似于细胞膜的结构。如果说在此之前， 借由米勒 − 尤里实验和对莫奇森陨石的研究，科学家已经不怀疑生命物质出现在宇宙中是一件平淡无奇的事情，那么蒂莫的发现说明，就连第一个真正的生命——细胞——的出现可能都没有人类想的那样复杂，它同样可能是一件自然而然、平淡无奇的小事件！

还记得我们前面故事里提到的生命 4.0 吗？有了能量，有了遗传物质，有了细胞膜。地球生命起源的三大要素就此功德圆满。

能量驱动生命活动，保证高度有序的生命能够克服热力学第二定律的诅咒，在混乱多变的环境中生存下来。自我复制的生命用数量战胜意外，用自身变化应对环境变化，确保生命不会因为意外事故或者墨守成规而凋谢。细胞膜这道"分离之墙"，为能量分子和遗传物质提供了周全的保护，让它们能够稳定地蓄积和保存， 并且让两者足够接近，能量分子可以方便地驱动遗传物质的自我复制，而遗传物质也可以更方便地指挥蛋白质分子（例如 ATP 合成酶）的制造，从而制造出更多的能量。

细胞的出现让生命现象突然变得异常丰富多彩。从纳米尺度的DNA、RNA 和蛋白质分子，到微米尺度的细胞，生命现象的物理尺度增大了上千倍。这也意味着生命的复杂程度上升了数十亿倍（上千倍的三次方）！我们可以如此设想，在细胞出现之前， 生命现象只能由一个纳米尺度的生物大分子——不管是蛋白质还是 RNA 核酶——来独立推动。而在细胞膜最后"合龙"、制造出一个微米级别直径的封闭空间后，数不清的生物大分子就有机会在近距离内传递能量，合作分工，完成复杂的工作。

但是，在我们开香槟庆祝生命之花绽放之前，还有一个非常大的问题没有解决。

第一个细胞是怎么来的？

在本章故事的一开始，我们就说到细胞"分离之墙"必须具备三个性质：不溶于水，致密包裹，选择性通透。磷脂双层膜完美地解决了前两个问题。但是选择性通透呢？或者说得更具体一点，就像欧福顿实验证明过的那样，脂质分子可以轻而易举地穿越细胞膜，但是对生命至关重要的其他物质呢？能量物质葡萄糖怎么进入细胞？细胞自身无法合成的金属离子怎么进入细胞？更要命的是，水分子又是怎么进出细胞的？要知道，水分子可是脂肪分子的天生对头啊。

在今天的地球生命中，这个问题解释起来有点复杂，但是原理上并不难懂。简而言之，细胞膜上"镶嵌"着各种各样的蛋白质分 子，它们可以帮助物质进行跨细胞膜流动，或者说它们能够形成一个狭窄的孔道，让分子自由进出细胞（取决于细胞内外的浓 度），水分子和金属离子大多数时候是这样进出细胞的。有时 候，细胞膜上的蛋白质甚至可以将物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，当然毫无疑问，这需要消耗能量。较大的分子就是依靠这种机制运输的。

在最极端的例子里，细胞甚至可以通过大尺度的扭曲折叠来运输分子。比如，我们血液里的白细胞可以将整个细菌都包裹起

来"吞噬"进细胞内，我们大脑里的神经细胞可以反其道而行之， 将细胞内的小液泡释放到细胞外，进行神经信号的传递。说起 来，这些信息可能是过去半个多世纪里，科学界对高特和格兰戴尔磷脂双分子层模型最重要的修改了。细胞膜不再是平静无趣的致密球壳，而是一个镶嵌着各种各样的蛋白质分子、一刻不停地疏导着细胞内外交通的重要分子机器（图 4-5 为一个简化版的细胞膜流动镶嵌模型）。

图 4-5 一个简化版的细胞膜流动镶嵌模型。在当下的细胞膜标准模型中，细胞膜不仅仅是两层单调的磷脂分子。在磷脂分子 层中镶嵌着各种各样的蛋白质分子，有的朝向细胞内侧，有的 朝向外侧，有的干脆横贯其中。这些蛋白质分子的功能非常复 杂，对我们的故事而言，最重要的功能也许是连通细胞内外， 运输物质

但是，如果我们把问题延伸得久远一点，聚焦在最早的地球生命上，那么这个问题就无法简单地解答了。在第一个细胞形成的时候，能量分子和遗传物质是怎么跑到细胞膜"里面"去的？

这个听起来有点傻的问题，真要仔细琢磨一下，会让人心神不 定。没错，只要制造出一些磷脂分子，它们会自己聚集成空心球模样的原始细胞。没错，RNA 分子可能是世界最早的统治者，它们可以催化很复杂的生物化学反应，也能完成自我复制。还是没错，ATP 合成酶这种蛋白质能够像一个微型水电站一样，被汹涌而过的离子水流驱动，将化学势能转化为能量货币 ATP，驱动生命活动。更妙的是，不管是磷脂分子，还是 RNA 和蛋白质的组成单元核苷酸和氨基酸，都不是难以制造的分子，米勒和尤里能

在烧瓶里制造，就连从天而降的莫奇森陨石上都带着这些不知道在宇宙的哪个角落制造出来的分子。

但是问题也就出现了，无论是 RNA 分子还是蛋白质分子，都是亲水憎油的极性分子，它们根本不可能自由穿过细胞膜进入内部的空腔！除非我们设想一种情形，当一堆磷脂分子正在缓慢聚集成球的时候，恰好在它们中间存在几个 RNA 分子和 ATP 合成酶分子，它们运气爆棚地被包裹在了细胞膜内。要想这样的情形出现，我们需要的已经不仅仅是化学上的可能性了，还需要时间和空间上的惊人巧合。

更何况，今天地球生命用来连通细胞内外的蛋白质分子，在第一个细胞形成的时候应该都是不存在的。说到底，我们似乎又碰到了那个"鸡生蛋还是蛋生鸡"的头疼问题。一方面，制造这些连通内外的蛋白质分子，需要复杂的遗传信息和大量的能量，应该是细胞生命经历长期演化之后的产物；但是另一方面，要是没有这些蛋白质分子将生命物质运送到细胞膜内部，第一个细胞压根儿就没办法形成！难道我们只能寄希望于惊人的时空巧合？而这个概率实在是小到令人难以置信，因此科学家没有放弃努力，一直在寻找一个看起来更合理的解释。

比如，一种解释是这样的，可能在细胞最初形成的时候，"分离之墙"的密闭性还没有那么好，DNA、RNA 和蛋白质还能自由地穿过，安居在细胞内。在细胞生命启程之后，自然选择的力量逐渐改变了细胞膜的化学组成，最终补上了细胞膜上的漏洞。这种解释得到了莫奇森陨石的支持。蒂莫的研究就发现，陨石上的脂类分子和今天细胞膜上的脂类分子略有不同，形成的空心球也具有不同的通透性。

另一种针锋相对的解释是，生物物质不需要"进去"，它们从一开始就定位在细胞空心球的外面。在此后细胞空心球或是通过向内凹陷，或是通过折叠断裂，形成了一个与拓扑结构恰好相反的空心球，这样蛋白质和遗传物质就悄无声息地挪到了细胞内部（见

图 4-6）。这种建议尚没有多少演化生物学证据的支持，但是不得不承认，今天的地球细胞确实有折叠扭曲细胞膜的能力，比如人体的白细胞就可以通过类似的过程"吞噬"入侵人体的细菌。

图 4-6 细胞膜的大尺度流动可以产生"吞咽"和"吐出"的效果

如果我们回想一下上一个"先有鸡还是先有蛋"的问题的解决方 案，也许能得到一些有趣的启示。遗传物质 DNA 和活性分子蛋白质难以独立存在，但是两者同时出现的概率又微乎其微，对于这个困扰生物学家很多年的问题，一个最有希望的答案是 RNA

——一种能够兼具遗传信息储存和生物活动催化能力的分子。那么有没有可能，"分离之墙"细胞膜的出现和连通细胞内外的物质运输这两个问题也会有一个两全其美的解决方案呢？

可能还真有。说到这里，我们的故事要重新请出前任主角 ATP

合成酶了。

我们在前面的故事里讲过，这个蛋白质对于地球生命有着无可替代的重要意义，它能够利用化学势能制造能量货币 ATP，驱动复杂的生命活动。如果说要给最早的地球生命选一个必须拥有的蛋白质分子，ATP 合成酶是当仁不让的入选者。实际上，通过对今天地球生命各个分支的大规模分析，我们也推测现代生物的最后共同祖先可能是存在于三四十亿年前的单细胞生物。而在那时， 原始的 ATP 合成酶就已经存在了。

但是在前面的故事里，我故意留了一个漏洞给大家，不知道有没有人产生了疑惑？就像水电站的运转依赖于大坝两侧的水位差一样，ATP 合成酶的运转依赖于离子的浓度差。但是，在一个离子自由扩散的环境里，这样的浓度差是不可能稳定存在的。也就是说，ATP 合成酶的工作依赖于"分离之墙"。实际上在今天地球生命的内部，ATP 合成酶定位在细胞内部一个叫作线粒体的细胞机器上，线粒体的膜构成了这道"分离之墙"，蓄积起氢离子浓度， 这是 ATP 合成酶的工作基础。

而演化生物学的分析显示，在三四十亿年前，ATP 合成酶可能还不是今天的模样。那个时候它长得还不太像精巧的分子发电机， 中间大概有个直径两三纳米的孔道，可以让物质自由地流动穿 梭。同时，推动它运转的大概也不是氢离子，而是钠离子——考虑到海洋中高浓度的钠离子，这一点并不令人惊奇。也就是说， 在原始细胞开始形成的时候，ATP 合成酶一举解决了能量产生和物质运输这两大难题。海水中的高浓度钠离子冲击细胞膜上的ATP 合成酶制造出 ATP，与此同时，遗传物质也可以借路进入细胞之内。在此之后，伴随着细胞生命的演化，越来越多的复杂蛋白质被生产出来，它们承担起连通细胞内外运输的职责，这时候细胞膜就逐渐变得越来越密闭，ATP 合成酶也逐渐关闭了它当中的暗门。就像 RNA 分子一样，远古的 ATP 合成酶可能同时起到了"蛋"和"鸡"的作用，一身完成了制造能量和运输物质的使命。

也许就是这样，在大约 40 亿年前的某一天，ATP 合成酶最终关闭了它狭窄的暗门，第一个完整的细胞出现，让地球生命的发展

终于走上了快车道。

我们可以用达尔文的自然选择理论来理解细胞的意义。在细胞出现之前，自然选择的对象是 RNA 核酶。哪个核酶分子能够更好地利用能量完成自我复制，能够复制得足够快以便逃脱意外事 故，能够复制得足够精确以保留自身的优良特性，但是又能允许微小的错误以适应多变的环境，哪个核酶分子就能够活下来，还能"子孙"繁盛，甚至统治整个地球的海洋。但是无论如何，统治地球的不过是一些能够自我复制的生物分子而已，它们可能长度不同，化学组成不同，对水温和酸碱度的适应能力不同。但是在此之外，它们能做的事情非常有限。

而在细胞出现后，细胞自然而然地成了自然选择的对象。在这个背景下，细胞内部的生物化学反应具备了更大的自由度。在细胞出现之前，由一个分子构成的地球生命始终行走在刀锋边缘，一丁点错误都会让它们掉入万劫不复的深渊，实在没有什么闪转腾挪的空间。而在细胞出现之后，由亿万个分子构成的地球生命可以实现近乎无穷的排列组合，在任一种环境下，任一个时空里， 都一定有许多组合能够让它活下来。因此我们可以想象，在同样的环境压力下，细胞生命有更多的机会演化出五花八门的生命形态。这也是为什么在今天的地球上，在人类肉眼看不到的地方， 生活着仅有一两个微米大小的细菌，也生活着直径上百微米的巨型阿米巴虫；生活着利用太阳能制造 ATP 和生命物质的蓝藻， 也生活着靠吞噬动物肠道里的营养物质为生的大肠杆菌；生活着摆动纤毛在水中游动捕食的草履虫，也生活着抱着一大串磁铁能够定位磁场的趋磁细菌。它们仅有的共同点，可能就是利用能 量、自我复制和细胞膜这层"分离之墙"。在此基础之上，生命拥有无限的想象空间。

换句话说，有了这道"分离之墙"，才有了我们接下来的美妙故事。让我们继续探索，好好看看这 40 亿年的演化呈现给我们的无穷的想象空间吧。

第 5 章 分工：伟大的分道扬镳

能量在混乱无序的大自然中建立了辉煌有序的生命大厦，自我复制保证了生命能够抵抗漫漫历史长河中的衰退和凋谢，"分离之墙"则让两者合二为一，为地球生命找到了一个足以安身的小

窝。有了这三条要素，地球生命数十亿年的壮丽演化看起来水到渠成。

但是，你可能已经注意到了，在这三个约束条件下发展起来的地球生命完全可以停留在非常简单的形态中。就像我们前面的故事里讲的那样，一层薄薄的细胞膜包裹住生命所需的一切元素—— 从遗传物质 DNA 或者 RNA，到推动各种生命现象运转的蛋白质分子，从水到各种各样的金属离子，等等。实际上，即便在今天的地球上，地球生物圈的主宰都还是最简单的仅有一个细胞的生物——细菌、真菌和古细菌。在单细胞生命出现和繁盛之后，到底是什么力量催生了更为复杂的地球生命呢？

很多读者会自然地想象，高度发达、成功繁衍的生物一定是复杂的；或者反过来说，为了抢占地球生物圈里有限的资源和栖息 地，地球生命"不得不"演化出更多的机能，也就是说，变得复 杂。我们日常生活中的观察很可能会强化这种误解：蒲公英利用风力把挂着小伞的种子撒向四面八方，向日葵能调整花的方向更好地面对太阳，我们养的金鱼能在水中轻快敏捷地游向抛到水中的鱼食，更不要说看起来霸占了整个生物圈的人类，仅仅利用头脑的力量就上天入地下海，无所不能。这些让人叹为观止的生命奇观都需要复杂精巧的生物结构。中学课本上有句老话，说演化就是"从简单到复杂"，听起来似乎一点也没错。因为只有复杂的生物才能实现复杂的生物功能，才能在地球上成功地生存和繁殖后代嘛。

但是如果从整个生物演化历史、整个地球生物圈的时空尺度来看，"成功"的生物还真的和复杂程度没有什么必然的关系。不管

从哪个尺度衡量，地球上最成功的生物仍旧是那些人眼看都看不见的单细胞生物。论数量，全世界有 70 多亿人、200 多亿只鸡

（拜热爱肉食的人类所赐）、上千万亿只蚂蚁，而仅仅是单细胞

细菌就有 1030 个。论总重量，地球人类和地球蚂蚁都有差不多一亿吨，细菌则有三五千亿吨重。论物种的丰富程度，70 多亿地球人同属人属智人种，而整个人属生物成功存活到今天的仅仅是智人这一个物种而已，我们连兄弟姐妹都没有。而单细胞生物呢？ 真菌就有 60 多万种，而细菌的物种总数到今天仍然是一笔糊涂账。有科学家推测，少说得有一万种，而有的科学家则觉得一勺泥土里可能就有这么多细菌物种！

即便抛开这些粗暴的宏观指标不谈，仅仅看地球生命的三个约束条件呢？人体和细菌都是由细胞构成的，两者无非是"分离之

墙"细胞膜的物质组成有些区别。比较利用能量的效率，小小的细菌和地球人类难分轩轾。要是比自我复制的速度，前者更是远胜后者。论及出身的话，先不说人类，就算是在最早的多细胞生物出现之前，单细胞生物曾经孤独地统治地球 20 多亿年。而我们熟悉的恐龙、哺乳类和开花植物在地球上的生存期仅有短短几亿年。论生存空间，在地球生物圈所有能想象的地方——哪怕是暗无天日的深海、氧气稀薄的万米高空、终日冒着烟雾的热泉

——都能找到单细胞生物的踪影。地球人类总喜欢拿走出地球、走向宇宙来标榜自身的智慧，可是我们也知道，早就有数不清的细菌附着在人类航天器的外壳上飞向了宇宙，并且它们还确确实实可以在无氧、温度变化剧烈、充斥着宇宙射线照射的环境里生存！

吃还是被吃？

和很多人的想象不同，渺小简单的单细胞生物（大多数时候仅有几微米到几十微米大小）却可以实现相当复杂的功能。许多单细胞生物可以利用长长的鞭毛驱动自身运动（见图 5-1），有些单细胞生物（例如蓝藻和草履虫）甚至有了非常原始的光感觉系

统。

图 5-1 正在游泳的细菌（示意图）

因此，问题其实可以反过来问：既然单细胞生命如此古老，如此顽强，如此富有生命力，那么更复杂的生物为什么会产生？是如何产生的？为什么在产生之后也会繁盛至今？这是一种历史的必然，还是漫长演化史中一片偶然的涟漪？

毫无疑问，复杂生命出现的第一步，是从单个细胞组成的生命， 到许多个细胞粘连在一起形成的多细胞生命。一个本质性的约束在于，单细胞生命不可能长到无限大。一般而言，单细胞生物的直径在几微米到几十微米之间，只有在某些极其罕见的环境中才会存在体积非常庞大（相对而言）的单细胞生物，例如在深海一万多米下的马里亚纳海沟发现的古怪生物，单个细胞甚至可以长到大小 10 厘米的尺度！

为什么单个细胞的体积看起来有一种无形的约束呢？一个关键原因是物质交换的压力。在"分离之墙"的故事里我们已经说明，隔绝生命和环境的细胞膜同时也为生命与环境之间进行物质交换提供了通道：营养物质需要进入细胞，生命活动产生的废物需要离开。而细胞如果变得太大，那么相对它的内容物来说，细胞膜就太小了。比如，如果一个细胞的直径扩大一倍，那么体积就会变

为之前的八倍，但是细胞膜的表面积却仅仅扩大为原来的四倍。也就是说，在这个大号细胞里，细胞膜进行物质交换的压力就大了一倍。

而另一个关键原因则是物质生产的压力。我们知道，生命现象需要蛋白质分子的驱动，而蛋白质合成需要遗传物质 DNA 作为模板。在大号的单细胞生命中，对于蛋白质分子的需求会以直径的三次方的速度增加，但是 DNA 模板却永远都只有那么一套。也就是说，大号细胞会对 DNA → RNA →蛋白质的工作效率提出离谱的要求。

这两个原因加起来，应该能够解释为什么绝大多数单细胞生物都生活在人眼不及的微观尺度中了。也是同样的原因，如果生命想要实现更复杂的功能（我们暂且不讨论为什么生命需要这些功 能），唯一的办法就是增加身体内细胞的数量，让更多的细胞， 而不是个头更大的细胞，去完成这些复杂的功能。

这个目标具体怎么实现呢？

我们必须强调，至少在纯粹的技术层面上，单细胞生命演变成多细胞生命并没有什么出奇复杂的地方，实现起来也挺简单的。 在"分离之墙"的故事里，我们讲过，在细胞生命出现后，细胞就成了生命复制繁衍的基本单元。单细胞生物长大变长，完整地复制一套携带所有遗传信息的 DNA 密码本。之后，单细胞生物从中断裂开来，一分为二，各执一份 DNA 密码本，变成两个大多数时候都一模一样的后代细胞。两个后代细胞彻底分离，各自独立生活，再一次开启遗传物质复制 - 细胞分裂 - 后代细胞分离的循环。从某种意义上说，地球上现在活着的所有单细胞生物，都可以回溯到一个从亿万年前就开始分裂不休的英雄"母亲"。

在这个遗传物质复制 - 细胞分裂 - 后代细胞分离的无限循环支持下，单细胞生物想要变成多细胞生物就很简单了。理论上说，只需要保留复制 - 分裂的步骤，让分离这一步无法进行就可以了。这样，单细胞"母亲"仍然可以源源不断地复制出大量的后代来，

但是这些后代总是牢牢地结合在一起无法分离，一个最原始的多细胞生物不就制造出来了吗？

事实上，地球上的多细胞生物很可能真是这么来的。当然，我们无法乘坐时光机器，亲自去查看多细胞生物的祖先是何时何地从单细胞生物衍生而来的。但是通过分析现存多细胞生物的基因组信息，我们能够推断，单细胞生物到多细胞生物的变化在整个演化史上至少反复和独立出现了 46 次，这也间接地说明了让后代细胞从彼此分离变成相互结合并没有难以逾越的门槛。

今天我们已经能在实验室里重现这个现象。科学家发现，仅仅需要改变 DNA 密码本的一个字母（也就是 DNA 链条上的一个核苷酸的身份），就能够让一种单细胞生物变成雪花状的多细胞生 物。说得更技术一点，单细胞生命的两个后代在刚刚分裂完成的时候总是粘连在一起的。演化的力量只需要在两个后代细胞之间的连接处动动手脚，让两个后代细胞"粘连"得更紧一点，不那么容易分开，多细胞生命的出现就水到渠成了（见图 5-2）。

图 5-2 携带 ACE2 遗传突变、具备多细胞形态的酵母。广泛用于酿酒和发面的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）是一种典型的单细胞生物。科学家发现，仅仅需要突变酵母的一个名为ACE2 的基因，就能够让酵母分裂而不分离，形成雪花状的多细胞形态。当然，我们并没有任何证据证明我们的祖先也是这样 从单细胞演变而来的，但是这个实验确实说明，单细胞到多细 胞生物的演化并没有很高的门槛

一旦跨过单细胞与多细胞生物之间的门槛，带来的直接好处是显而易见的（当然，同样明显的还有它的坏处，这里就不多展开 了）。一个非常直白的好处和"吃"与"被吃"有关。

是的，在地球生物圈里只有看似无聊的单细胞生物的时

候，"吃"和"被吃"这两件事就已经出现了。就拿初中生物课上就已经提及的单细胞生物——草履虫来说吧，它是一种（更准确地说是一类）两三百微米长、长得像一只草鞋鞋底的单细胞生物。这种长相怪异的单细胞生物靠细胞膜上密密麻麻的短毛划水游 动，靠捕猎其他体形更小的单细胞生物过活。它们的食谱里包括细菌、绿藻和酵母。

一个自然而然的想法就是，如果复制 - 分裂后的细胞不再分开， 而是始终粘连在一起，那么这样的生命体形会更大，相对而言也就不那么容易被吃掉了。而反过来似乎也说得通：在这种情形 下，如果猎手还希望填饱肚子，那么它们自己也需要用同样的方法变大，因为只有变大以后才可以去吃体形更大的食物。

有趣的是，这正反两方面的例子都能找得到。拿前者来说，一个被反复研究的物种是小球藻（chlorella vulgaris）。这是一种古老而典型的单细胞生物，在水中随波逐流，自由生活，利用太阳光作为能量来源，通过细胞分裂的方式完成繁殖。但是如果在水中加入一种体形稍大、专门吃小球藻的鞭毛虫（ochromonas vallescia），那么仅仅需要一个月，繁殖 10~20 代的时间，小球藻就能迅速演化出多细胞形态。在这些多细胞小球藻体内，八个细胞紧紧依靠在一起，外面包裹了一层厚厚的细胞壁（见图 5- 3）。很明显，这种八细胞小球藻的尺寸大大超过了它们一贯畏惧的天敌鞭毛虫，可以逃过被吃的命运。

图 5-3 为了抵抗捕食者，演化出八细胞形态的小球藻。其中， FC 是一个普通的、单细胞形态的小球藻。OC 则是一个长着鞭毛的小球藻捕食者——鞭毛虫。可以看到，鞭毛虫的体形大于 小球藻，可以捕捉并吞噬小球藻。在危险的环境中，小球藻快 速演化出了八细胞形态 CC。现在，它对于鞭毛虫来说就成了无法下嘴的庞然大物

而反过来，作为捕食者的鞭毛虫居然也可以向多细胞形态演化。这个故事的主角是一类叫作领鞭毛虫（choanoflagellate，见图 5- 4）的单细胞生物。这类看起来不起眼的水生生物，在演化史上却是整个动物界的近亲，和人类有着共同的祖先。作为介于单细胞和多细胞之间的物种，某些领鞭毛虫（例如 salpingoeca rosetta）能够自由游动，利用自己那根长长的可摆动的鞭毛游泳和觅食；而在某些情况下又可以自发形成多细胞聚集的结构。但是长期以来，人们并不知道这两种状态切换的原因是什么。

图 5-4 在单细胞形态（左）和多细胞形态（右）中自由切换的领鞭毛虫

直到 2005 年，醉心于研究领鞭毛虫的女科学家妮可 • 金（Nikole King）计划对领鞭毛虫进行全基因组测序，从而搞清楚这种微生物的细胞内究竟有多少基因，这些基因又是怎样决定这种小生命的变身秘密的。为了准备对领鞭毛虫样品进行基因组测序，她的学生在养殖领鞭毛虫的水缸里加了一堆抗生素，希望杀死混迹其中的各种细菌，准备"干净"的样品。结果，令人震惊的现象发生了，所有的多细胞态领鞭毛虫就像听到了解散口令，全部散伙变成了单细胞态的鞭毛虫。这个意外的发现提示了一种有趣的可能性：生活环境中的某种细菌才是让领鞭毛虫切换到多细胞状态的原因。因此，当抗生素杀死了这种未知的细菌时，多细胞领鞭毛虫就消失了。

金所领导的实验室经过进一步研究，还找到了引发这种变化的分子开关——一种细菌产生的磺酸脂。更妙的是，这种细菌恰恰就是领鞭毛虫的天然食物。因此，我们顺理成章地总结出以下的逻辑：领鞭毛虫的多细胞态很可能就是为了捕获细菌美食而存在

的，这种大个的"吞噬者"形态会对小小的细菌形成泰山压顶的巨大优势。而如果食物不存在，这种笨拙的形态也就失去了生存优势，会被更加自由和灵活的单细胞状态所取代。

在这两个例子里，我们能够直觉感受到"吃"和"被吃"在多细胞生物这种称得上是最简单的"复杂生命"形成中的深远意义。实际 上，确实有很多科学家猜测，早期的地球生物圈是和平的、稳定的，当然也是无趣的。那时候，原始海洋里遍布各种微小的单细胞生物，它们要么慵懒地漂浮在海洋表面，利用太阳光的能量驱动小小的生命，要么深藏在海底的热泉喷口。

多细胞生物的出现又一次加速了地球生命的发展。

最早的多细胞生物可能像我们的故事所言，仅仅具备尺寸上的优势，但是"吃"和"被吃"之间的白热化博弈就此拉开了序幕。捕食者变大了，那么食物可能只有游得更快，躲得更隐蔽，对环境变化更敏感，才活得下去；反过来，捕食者就需要更狡猾，更敏 捷，更强有力。多细胞生物的出现，就像一根魔法棒搅动了原始海洋。在吃别人和被别人吃的激烈博弈中，生命才如火山迸发一样出现在这个地球上。

当然，也许单细胞到多细胞生物的转折仅仅是出于"吃货"的考 量，但是在这一转折真正发生以后，接下来发生的事情就只能用令人叹为观止来形容了。生命的多细胞形态赋予了地球生命无穷无尽的可能性。

这一切的基础就是：分工。

分工：希望和代价

单细胞生物注定是多面手。至少，制造能量和自我复制就是两个必不可少的功能。因此，有些单细胞生物（例如蓝藻）能吸收和利用太阳能；有些单细胞生物（例如硫细菌）利用各式各样的化

学能；还有些单细胞生物（例如草履虫和领鞭毛虫）干脆变成了微型捕食者，能够寻找和吞噬比它个头小的其他单细胞生物。而根据日常经验，多面手往往意味着哪方面都不是顶尖的高手，就像足球场上的万金油肯定成不了罗纳尔多，成不了齐达内，也做不成舒梅切尔。

多细胞生物的出现为精细分工和专精一业提供了无限的可能。如果多细胞生物不是简单地堆叠起一堆一模一样的单细胞，仅仅靠尺寸取胜，而是每个细胞都有点与众不同的功能会怎样？理论上说，一个三细胞生物就可以将自我复制、运动和获取能量的功能完全分开。如果它的一个细胞长出一条长长的鞭毛用来游泳，一个细胞长出柔软的嘴巴可以吞噬细菌，一个细胞专门负责不停地复制分裂以产生后代，这样它生存和繁衍的效率得提高多少？

当然，这仅仅是一种理论上的猜测而已。生物演化不是搭乐高玩具，暂且不说这种怪里怪气的三细胞生物会不会在自然史上出 现，即便是出现了也不一定会有什么生存优势。但是多细胞分工的意义却是实实在在的。

一个很有说服力的案例是运动和生殖的平衡。对于一个单细胞生物来说，运动和生殖还真的就是鱼和熊掌不可兼得的两种能力， 至少不能同时具备。这里的玄机在于，不管是生殖还是运动，本质上都需要将生物体储存的能量转换为力。在细胞分裂时，遗传物质的移动和分配需要力，鞭毛的摆动当然也需要力。而在两种看起来风马牛不相及的生命活动背后，产生具体作用力的基本生物学机器其实是通用的。

具体来说，一种叫作微管的蛋白质可以在细胞内组装长长的坚固的细丝。在细胞分裂的时候，长长的微管能够把两份一模一样的DNA 分别牵引到细胞的两端，保证分裂出的后代都有一份珍贵的遗传物质，而负责游泳的长长的鞭毛也是由微管形成的。

这个一物二用的思路是非常自然的，在生物演化的历史上出现过许多次旧物新用的情景。毕竟，为已经存在的蛋白质安排一个新

功能，要比演化出一个全新的蛋白质容易得多。但是一物二用也产生了鱼和熊掌不可兼得的矛盾：单细胞生物在游泳的时候就没办法分裂，在分裂的时候就不能觅食。可想而知，如果运动和生殖机能能够彻底分工，一部分细胞专门负责运动，另一部分专门负责生殖，这样一来，两种极端重要的生物学功能就不需要互相干扰了——当然，这一点只有在多细胞生物中才可以实现。

一种叫作团藻的多细胞生物非常生动地说明了运动和生殖分工的优势。这种非常原始的生物完美地诠释了"食色，性也"这句老 话。每个多细胞团藻中有且仅有两种细胞形态——数万个个头较小、长着鞭毛的体细胞和十几个个头很大、没有鞭毛、专门负责复制和分裂的生殖细胞（见图 5-5）。体细胞组成了一个大大的球体，数万根鞭毛的规律摆动让团藻可以在水中轻捷地运动，而被保护在内部的生殖细胞就可以毫不停歇地专心复制、分裂进行繁殖。

图 5-5 一个年轻的团藻个体。浅色的小点是团藻数以万计的、长着鞭毛的体细胞，负责运动；深绿色的大团则是埋在团藻球

内部的少数藻胞，专司生殖。团藻是研究细胞最初分工的绝佳样本

当然，团藻的细胞分工是非常粗浅的，但是运动和生殖的分工却可能代表着地球生物演化历程中最基本也是最重要的一次分工。在团藻的身后，多细胞生物的组成单元被永久性地区分成了专门负责产生后代和专门负责维持生存的两种细胞（见图 5-6）。生殖细胞（也就是专门负责产生后代的细胞）从某种程度上依然保持着单细胞生物的本质。它们有机会永生不死，可以持久地分裂复制，按照自己的样子制造出一个又一个后代，它们的后代又依葫芦画瓢，继续自我复制和分裂。而除了生殖细胞之外，所有负责维持生存的细胞（也就是体细胞）都注定转瞬即逝。它们在诞生后只有至多一个生物世代的寿命。当一个多细胞生命死去的时候，它所携带的所有体细胞都会随之烟消云散。

图 5-6 体细胞（红色）和生殖细胞（黄色）的分道扬镳

这场开始于十几亿年前的分道扬镳，产生了两个意义深长的结果

——当然，这取决于你站在什么立场。

如果站在单个细胞的立场上，细胞分化可以看成是一种"阶级压迫"。我们说过，分工的代价是一部分细胞永生不死，而另一部分细胞永久性地丧失了繁殖的权利，只能在生命个体的短暂生存期内勤勉工作。这当然是一种巨大的不平等——如果体细胞也会

有平等概念的话。从某种意义上说，分工对于生命本身的意义， 是通过大量细胞自我"牺牲"实现的，是它们为永生不死的生殖细胞创造了生存空间。这种巨大的不平等当然蕴含着危机：万一突然出现一个不愿意牺牲的细胞怎么办？

举个看得见摸得着的例子吧。大家小时候可能都观察过蚂蚁。可能也都知道，一个蚂蚁群体里仅有一只雌性（也就是蚁后）可以繁殖后代，其他的雌性都是为了保障蚁后的生存而活着的：工蚁负责觅食和照顾蚁后的后代，兵蚁负责抵抗外敌入侵，等等。就像体细胞一样，工蚁和兵蚁也失去了繁殖的权利。当然，群体遗传学可以帮助我们解释这种奇怪的利他行为：工蚁和兵蚁的遗传物质和蚁后几乎一样，因此帮助蚁后繁殖就等于传递自身的遗传信息。但是我们从逻辑上可以做如下推测：如果有一只工蚁哪天突然意识到自己为蚁后服务是"不平等"的，是一种残忍的"牺

牲"，自己完全可以寻找合适的交配伴侣直接产生后代，那么先不管这只工蚁能不能如愿以偿，至少它所在的那个蚂蚁社会很可能就此分崩离析。

最早的多细胞生物也面临同样的麻烦。当然，不管是细胞还是蚂蚁，它们都没有真正的能力去主动做出"选择"，但是遗传突变和自然选择可以起到同样的作用。还是以团藻为例，如果在某一个团藻体内，某个长着鞭毛的体细胞产生了一个遗传突变，让它重新具备了分裂繁殖和分离的能力，那么这个不安分的体细胞就会立刻在几万个勤勤恳恳游泳的体细胞中脱颖而出——只有它才有机会留下自己的直系后代。如果它的单细胞后代能够顺利存活， 那么这个偶然出现的新的单细胞生命就可以反过来和那些多细胞状态的亲戚竞争，甚至打败它们。这样一来，多细胞生命就会重新退回到单细胞状态。

这可能是多细胞生物在演化史上独立出现了那么多次，但是其中的大多数都没有后代活到今天的原因。换句话说，作为伟大分工的代价，多细胞生物要面对一个永恒的难题：如何预防、压制和惩罚那些不愿意接受既定分工、特别希望重新拥有繁殖能力的细

胞？

最能说明这个棘手问题的可能就是癌症了。癌症的源头，正是某些本该循规蹈矩地完成它的使命、帮助人体健康存活的体细胞， 由于遗传突变，突然重新获得了疯狂自我复制进行繁殖的能力

（见图 5-7）。当然，人体已经演化出了极强的纠正和惩罚这些不听话细胞的能力。大部分偶然的遗传突变能够被细胞自身修 复，大部分已经开始不听话的癌变细胞也能被免疫系统找到并杀死。但是时不时仍会有一些细胞不惜以破坏整个生命体的健康乃至生命为代价，满足自身复制进行繁殖的本能。想想看吧，人类和所有动物的祖先早在十几亿年前就已经完成了体细胞和生殖细胞那次伟大的分道扬镳，从那时起，这种分工就被持续不断地完善和强化。但仍然有细胞会利用一切机会，抵抗和逃脱这亿万年演化形成的枷锁，顽固地表现出自我繁殖的本能。

图 5-7 人类大肠癌的样本。在大肠内壁上，部分细胞不受控制地生长，长出了一颗巨大的肉瘤。从某种意义上说，自由分裂 和繁殖是所有细胞的本能。如果这一本能顽强地逃脱了身体

（例如免疫系统）的管控，癌症就会出现

可以让我们稍微松一口气的是，发生在体细胞中的癌变，其影响力也是有限的，至多危害这个个体自身的健康和生命，不会真的造成整个多细胞生命谱系的崩塌。我们刚刚描述的不听话的团藻细胞，不太可能会在人体中出现。但是还真的有些癌细胞能够利用让人叹为观止的方法得到永生。

例如在犬科动物之间传播的一种肿瘤：犬类生殖器传染性肿瘤

（canine transmissible venereal tumor）。人们早在 130 年前就发现了这种肿瘤。因为它的传染性，人们一直以为它就是一种病毒引起的肿瘤：狗狗之间交配导致了这种未知病毒的传播，而病毒感染能够让狗狗得癌症。但是人们最终发现，其实压根儿就没有什么未知病毒，癌症也不是由外源的病毒引起的。肿瘤传播的媒介就是肿瘤自己！这种肿瘤生长在狗的生殖器附近。在狗狗交配时，极少量的肿瘤细胞剥离脱落，在亲密接触中直接进入另一只狗的生殖器，进而附着、分裂、繁殖和传播。

这种肿瘤显然是狗自身的体细胞遗传突变形成的。据科学家推 测，可能在几百到几千年前，一只狼或者东亚狗生殖器附近的某一个体细胞压抑不住繁殖的本能，一次偶然的遗传突变让它重新开始分裂繁殖。这个侥幸逃脱了免疫系统惩罚的"不听话"的细 胞，从此获得了永生，而且随着犬科动物之间的交配让子孙后代遍布世界各个大陆，这显然是一种极其成功的生存策略。

从这个小小的例子中，我们大约能够又一次确信，包括人类在内的所有多细胞生物，与单个细胞顽强的生存和繁殖"意志"之间的战斗，将会永远继续下去。而这可能是所有复杂生命必须承担的代价。

从细胞分工到君临地球

当然，复杂生命"愿意"承担这样的高昂代价不是没有原因的。这就要说到第二种看待细胞分化的角度了。站在复杂生命自身的立场上，细胞分化的好处大到无法舍弃。历经数十亿年的演化，多

细胞生物之所以仍然能够屹立不倒，没有被前面所说的沉重代价压垮，甚至还出现了地球人类这样开始尝试统治地球生物圈的智慧生命，肯定有简单的单细胞生命难以企及之处。

一言以蔽之，分工为地球生命更复杂的功能分化提供了基础。

体细胞永久性地失去了生殖能力，因此也就不需要担心为分裂增殖需要保持什么样的形态、合成什么样的蛋白质，或者维持多长的寿命。这给了它们足够的空间演化出花样繁多的形态和功能。我们的身体里有两百多种巧夺天工的细胞类型，它们之间的差异大到看起来都不像是同一种东西，但正是它们之间的精妙配合维持着我们的生存和繁衍。

还是举几个例子吧。大家可能都知道，弯弯曲曲的小肠是人体吸收营养物质最重要的器官。当营养物质经过小肠的时候，氨基 酸、脂肪酸、葡萄糖等分子可以穿过小肠内壁的细胞进入身体的循环系统。因此，小肠内壁的细胞有两个独特的性质。首先，它们彼此间紧密连接，相邻的两个小肠上皮细胞（见图 5-8）之间由大量的蛋白质"铆钉"紧紧绑定在一起，构成了小肠内容物和身体循环系统之间的屏障，阻止小肠内部的食物残渣和细菌进入人体。其次，小肠上皮细胞向内的一侧还长出了密密麻麻的突起， 以增加和营养物质的接触面积，提高吸收营养物质的能力。

图 5-8 小肠上皮细胞的模式图。相邻的上皮细胞之间通过蛋白质"铆钉"形成了致密的连接，起到了屏障作用。而上皮细胞绒 毛状的突起则增强了吸收营养物质的能力。可以想象，这种高 度特化的细胞失去了分裂增殖的能力

根据这两个特性我们可以推测，小肠上皮细胞的分裂增殖不是一件简单的事情。如果上皮细胞随意分裂，小肠的屏障和吸收功能必然会受到影响。如果细胞沿着水平方向分裂增殖，那么在细胞分裂结束前后、紧密连接尚未形成时，就给了食物残渣和细菌入侵人体的可乘之机。而如果细胞沿着垂直方向分裂，那么分裂产生的子细胞就会远离小肠内部，根本没有接触和吸收营养物质的能力。

实际上的确如此。绝大多数小肠上皮细胞根本就没有繁殖能力， 它们从出生的那刻起就不知疲倦地帮助人体吸收营养物质，直到四五天后细胞老化或破损，彻底消失。而小肠上皮细胞的补充仅仅发生在小肠上皮的凹陷处被称为"肠隐窝"（crypt）的结构中。

在这里，上皮干细胞能够活跃地分裂增殖出新生的上皮细胞，而这些新生细胞则立刻开始沿着小肠内壁向外迁移，以替换衰老死亡的上皮细胞。也就是说，即便是在小肠上皮这种看起来结构和功能都相对单一的系统里，也存在着不同细胞类型之间功能的取舍。为了更好地起到屏障和吸收营养的作用，绝大多数小肠上皮细胞也需要放弃自身分裂增殖的能力。

说到细胞功能分化，最极端的例子可能是红细胞。在包括人类在内的哺乳动物体内，红细胞干脆就没有细胞核和任何遗传物质， 也就是说，从根本上放弃了繁殖的能力。实际上，新生的红细胞是有细胞核的，但是在它们离开骨髓进入血液前后，红细胞会挤出细胞核，变成大家熟悉的中心薄、周围厚的圆饼形状。抛弃细胞核的好处是显而易见的：这样一来，红细胞就留出了更多的空间装载血红蛋白分子，从而可以一次运输更多的氧气分子。与此同时，没有了细胞核的红细胞更加柔软，遇到狭窄的毛细血管时可以轻松地变形通过。对于每一个红细胞个体来说，它们付出的代价是彻底断了传宗接代的念想，只能在大约四个月的短暂寿命里机械地搬运氧气分子。对于红细胞所服务的哺乳动物个体而 言，则借此机会获得了更充足的氧气供应和更高效的末梢循环系统，同时还顺便减少了红细胞癌变的风险。这些特性在漫长的演化史上，很可能会帮助哺乳动物跑得更快，活得更久，让它们的子孙后代遍布这个星球。

而伟大分工的辉煌顶点，可能就是人类的大脑和人类的智慧。

在地球人类的大脑里密布着高度特化的神经细胞。早在一百多年前，西班牙科学家圣地亚哥 • 拉蒙 - 卡哈尔（Santiago Ramón y Cajal）就利用光学显微镜观察到，人脑中遍布着形态各异的神经细胞（见图 5-9），它们往往一边长着密密麻麻、状如树丛的突起，另一边伸展出一根长长的触须。卡哈尔敏锐地猜想，这些奇形怪状的细胞很可能发挥着信息传递的功能：那些树丛状的突起

（他命名为"树突"）很可能用来接收来自其他神经细胞的信号， 而那一根长长的触须（他命名为"轴突"）则很可能用来向更多的

神经细胞发送信号。

图 5-9 卡哈尔绘制的鸽子小脑浦肯野细胞（A）。这种细胞有着密密麻麻的树突和长长的轴突

神经信号传递的本质在 20 世纪中叶逐步得到揭示：神经细胞的细胞膜上分布着数种奇特的蛋白质分子。这些蛋白质分子像闸门一样开合，改变了细胞内外带电离子的流动，从而产生了微弱的电信号。这种电信号可以沿着神经细胞的突起方向高速运动，实现信息的远距离输送。在人类大脑中，千亿数量级的神经细胞紧密缠绕，通过千万亿数量级的海量连接形成了密如蛛网的系统

（见图 5-10）。我们可以想象，这些细胞电信号的强弱和频率， 以及彼此之间的连接方式和相互影响，构成了一个巨大的计算网络，从中涌现出人类的感觉、情感、记忆和思想。

图 5-10 小鼠大脑海马区齿状回的神经细胞染色图。神经细胞被数种不同的荧光染料随机标记，呈现出花样繁多的色彩组 合。这种名为"脑彩虹"的技术生动地展示了大脑的复杂和精 细。我们有理由相信，高度复杂的神经网络正是人类智慧的本源

在接下来的章节里，我们会花更多的时间讲述人类智慧的生物 学。在这里首先想要提醒大家注意的是，在绝大多数时间里，成熟的神经细胞都丧失了继续分裂增殖的能力。只有这样，神经细胞独特的形态、神经细胞的信号特征、神经细胞之间形成的计算网络才能够得到维持。也只有这样，我们才能牢牢记住我们是 谁、住在哪里、前一天遇到过什么危险，我们才能积累知识，形成稳定的人格，组成复杂的团体和社会。

也就是说，亿万年前那次伟大的分道扬镳，不仅仅奠定了复杂生命的基础，而且开启了通向人类智慧的大门！

第 6 章 感觉：世界的模样

细胞的出现加速了自然选择，细胞的分化则催生了人类智慧。

我们总是喜欢带着点淡淡的优越感说，人类这种相对跑得不快、跳得不高、不怎么会游泳、力气也不大的生物能够君临地球生物圈，靠的是独一无二的人类智慧。但是，"智慧"到底是怎么一回事呢？

老实说，"智慧"这个词可能还是太过宏大和复杂了。到了今天， 尽管绝大多数科学家和稍具科学知识的人们都会天然相信，像思考、学习回忆、喜怒哀乐、交友这样的智力活动，终极秘密都来自于我们独一无二的脑袋，但是我们还没有真的搞清楚这颗脑袋究竟是怎样决定我们丰富多彩的智慧的——而且距离真相还非常遥远。甚至还流传着这么一句带着点阴暗色彩的断言：如果我们人类的大脑真的那么简单，那么容易理解，那如此简单的一颗大脑根本就不可能做到理解自己！ 1

如果稍稍后退一步，我们或许可以把智慧简单理解成一种个体和环境互动的方式。首先是捕捉信息：通过感觉系统，我们看到花红柳绿，听到虎啸龙吟，触摸到爱人的肌肤，知道自己身处怎样的世界。然后是积累经验：我们从环境中发现新鲜事物，总结规律，学习知识和技巧，这些信息成为我们独特的经验和记忆，帮助我们更好地生存和繁衍。其次，还包括个体之间的互动：面对危险艰苦的大自然，人类的个体聚集成了社群和团体，形成了共同的文化，发展出了复杂的语言，这让我们在环境中更有力量。最后是每个个体对自我的认知：在群体中的每个人，仍旧是有着鲜明特点和自我意识的个体。独特的生物学背景、不同的成长经历和经验积累，让我们做出了独一无二的行为选择。

不管是感觉还是学习，是社群还是自我，人类和环境互动的方式都异常复杂，但这并不意味着我们对人类大脑的工作原理一无所知。根据从灵魂论和活力论一路演变而来的经验和世界观，我们至少不用怀疑，大脑的工作原理再复杂难解，也必然是物质的， 是符合逻辑的，是能够用科学方法探究的。

无论在 DNA 密码中、在细胞内部、在细胞和细胞的连接处，还是在身体的某个组织和器官里，在大脑神经细胞的细密连接中， 我们都在缓慢接近人类智慧的物质本源。尽管征程尚远，但沿途仍然有无尽的美妙风景和英雄传说。

上帝说："要有光！"

毫无疑问，感知外部世界的能力是生命和环境互动的基础。就拿简单的细菌来说，依靠光吃饭的蓝藻需要知道光的方向和强弱， 以化学物质为生的细菌需要找到化学物质"食物"所在的方位，特殊的趋磁细菌能够利用身体里的小磁铁感知地球磁场的方向。这些能力是它们生存所必需的。

而复杂生命对于环境的感知就更加丰富和精细了。我们都知道人类的五感：视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉。实际上，人类能感知的环境信息丰富多样，绝非区区五感所能概括。比如，除了五感之外，我们可以感知温度高低，感知干湿，感知疼痛和瘙痒， 感知自己的身体位置（即本体感，我们闭上眼睛以后也可以用指尖准确地戳到鼻子，就是靠这种感觉），感知身体内在的需求

（例如饥、渴、性欲），等等。这些复杂的感觉输入，在人类大脑中重新整合，构造出了一个虚拟但活色生香的世界。

正是因为感觉输入可以如此丰富多彩，才催生了一个著名的思想实验，反过来挑战客观世界的真实性。这个思想实验叫"缸中之脑"（见图 6-1）。哲学家希拉里 • 普特南（Hilary Putnam）在

《理性，真理与历史》（Reason, Truth, and History）一书中阐述了一个假想：如果把一颗人脑放进一缸培养液里，然后借助超级

计算机和各种复杂的电信号，通过神经系统向大脑输送各种虚拟的感觉信息，那么这颗大脑能否判断自己到底是在经历真实的物质世界，还是生活在虚拟现实中？或者反过来想象，我们到底能不能判断自己接触到的外在世界是真实存在的，还是一个更高级的文明为我们创造的虚拟现实？当然，缸中之脑问题的核心是对客观真实性的哲学思考。但是这个问题之所以能够存在，显然是因为对于智慧生命而言，感觉输入能够逼真和高效地采集环境信息，对智慧的产生有着无可替代的重要性。

图 6-1 缸中之脑

我们继续说感觉的工作原理。对于地球人类而言，在所有感觉 中，视觉（也就是对光的感受）是我们与外部世界互动最重要的

通道。在我们每天的日常生活中，超过 90% 的信息都是通过眼睛获取的。相比其他感觉，视觉提供的信息是最丰富的，自然界有很多物体没有气味，也有很多物体没有声音，但是几乎没有不发光或者不反射光的绝对黑体。不仅如此，视觉提供的信息可能是最精确的，在地球大气层中，光沿着几乎完美的直线传播，因此人类可以根据光的信息准确地判断物体的远近、大小和移动速 度。无论对于人类而言，还是对于人类智慧而言，看得见都是至关重要的。

但我们到底是怎么看见的呢？

在古代世界，不管是东方的墨子，还是西方的毕达哥拉斯和欧几里得，都不约而同地思考过视觉的秘密，而且殊途同归地给出了一个非常符合直觉的答案。在他们看来，人类的眼睛可能会发射某种光芒或者火焰，这些火光照射到物体上之后，能产生某种可以被眼睛感知的信号，从而让我们产生视觉。毫无疑问，这种解释来源于日常经验。古代世界没有路灯和霓虹灯，古人肯定有举着火把夜行的经历。在黑暗的丛林里，熊熊火光照亮小路的场面一定让他们难以忘怀。将眼睛类比为火把，将视觉类比为火焰照亮道路，看起来是个很自然的推理。

但是，眼睛主动发射信号的理论会遇到许多逻辑上的难题。既然眼睛能主动发光，那么为什么人在黑暗中什么都看不到？如果眼睛真的可以照亮物体，那么当好多人盯着同一个东西看时，这个东西岂不是会变得更明亮？当然，人们可以继续修正这个理论来自圆其说。比如一个可能是，人眼发射的信号必须和物体天然发射或者反射的信号同时出现，这样人眼才能看到东西。但是一个打满补丁的理论实在是太反直觉了。因此，到了古罗马时代，托勒密在集大成的《光学》一书中正式放弃了这种探照灯式的眼睛模型。他提出，眼睛的功能应该仅仅是被动地接收光线。所以， 只有那些发光或者反射光的物体，才能被人眼捕捉到。

人眼到底是怎么捕捉到光线的呢？如果仅仅从光学的角度来看，

这个问题倒没有特别困难。人们很早就通过解剖人体和动物，知道眼睛前方有一块圆圆的、像放大镜一样中间厚周围薄的透明物质（就是我们今天所说的晶状体）。而放大镜能够聚焦光线则是托勒密时代已经知道的事情。那么眼睛模型看起来就很简单了： 外部世界的光线进入眼睛，被放大镜形状的晶状体聚焦和翻转， 投影到眼睛背后的一块小荧幕上，于是我们就能看到东西了（见图 6-2）。

图 6-2 笛卡儿绘制的眼睛光学模型。光线进入眼睛，被放大镜

（晶状体）折射和聚焦后，在眼睛深处的小荧幕（视网膜）上呈现一幅倒立、缩小却完整无缺的图像，从而被人脑感觉到。当然，这个模型尽管接近真实，但是完全逃避了更基本的问 题，也就是小荧幕上的那幅图像是怎么被人脑"感知"到的

但接下来我们才遇到了真正困难的问题。上面简单的模型其实并没有真正回答"我们怎么看到东西"的问题，它只不过是把这个棘手的问题从眼睛外挪到了脑袋里而已。因为，即便我们相信眼睛能够把来自外部世界的光忠实地投影到眼睛里面那块小荧幕上， 我们仍然没有理解为什么当光线投射到那块荧幕上，我们

就"看"到光了？为什么一幅图画投射到荧幕上，我们就"看"到图画了？这个"看"的过程是如何发生的呢？换句话说，小荧幕上的光和图画是怎么被我们的大脑知道的呢？

我们一步一步来讨论这个问题。首要的问题是小荧幕自身是如何感知到光的。我们知道，这块小荧幕（视网膜）和人体的其他器官一样，也是由许多细胞组成的（见图 6-3）。那么，问题就变成了这些组成视网膜的细胞是如何感知光线的。或者说，当外部世界的几个光子远道而来，经过放大镜的聚焦，击中视网膜上的某个细胞之后，这个细胞是怎么知道的呢？

图 6-3 视网膜。在电子显微镜下可以看到，视网膜上密布着感光的细胞，特别是棒状的视杆细胞（绿色示意）和尖尖的视锥 细胞（紫红色示意）。这些细胞上密布着能够吸收光的蛋白

质，特别是视紫红质，从而将光信号转换成生物体能够感知到的化学信号和电信号

最初的线索来自 1877 年。在罗马养病的德国科学家弗朗兹 • 鲍尔

（Franz Boll）发现，新鲜解剖出来的青蛙视网膜在日光下呈现出鲜艳无比的红色，但是很快就会褪色变黄，最终变得无色透明。起初鲍尔认为，这种变色现象也许是因为解剖出的视网膜在培养皿里死亡变质了。但是他很快发现，如果把青蛙在强光下饲养一段时间，那么新鲜解剖出的视网膜从一开始就是无色透明的；而如果把已经褪色的视网膜在黑暗中放一段时间，它会重新变成红色。因此，视网膜中肯定有一种红色的物质，它能够吸收光从而

褪色，也能够在黑暗中恢复颜色。鲍尔大胆地猜测，也许视网膜就是靠这种红色 - 无色 - 红色的反复循环来感受光的。这种能够变色的物质也许就是我们身体里的光线接收器，它从红色变成无色，我们就知道"光来了"。

不幸的是，体弱多病的鲍尔在做出这个伟大猜测之后，不久就因肺结核去世。他死时刚满 30 岁，还没有来得及继续探索和验证他的猜测。他的发现和猜测很快就被另一位德国科学家威利 • 库恩尼（Willy Kuhne）接受和延续下去。从 1878 年到 1882 年，库恩尼几乎是马不停蹄地继续挖掘着鲍尔的发现，他从大量的青蛙视网膜中成功提取出了这种有颜色的物质，并把它命名为视紫红质（rhodopsin，见图 6-4）。库恩尼还证明，就像鲍尔提示的那样，纯净的视紫红质分子能够在光照和黑暗下反复呈现有色 - 无色 - 有色的循环。更重要的是，库恩尼还发现，当视网膜接受光线照射时，会产生微弱但清晰的电流变化。基于这些发现，库恩尼宣称，这种鲜艳的蛋白质就是视觉秘密的核心！他认为，这种物质通过自身的某种未知的化学变化（有色变无色），将外在世界的信号（光线）变成了一种能够被我们的大脑感知的信号（电流）。

图 6-4 视紫红质蛋白的三维晶体结构。我们的眼睛之所以能看到不同的颜色，其实是视紫红质的贡献。人的视网膜里有三种 稍微有些不同的视紫红质蛋白，分别对黄光、绿光和紫光最敏 感。值得一提的是，纯净的视紫红质呈现紫色，而当它出现在 视网膜细胞中时，看起来更像红色，也就是鲍尔最早看到的那

种颜色

即便用最挑剔的眼光来看，这个假说依然正确得不可思议。当 然，今天我们知道，视觉信息的采集和处理是一系列异常复杂的电化学反应，视紫红质的变色仅仅是最开始的一小步。但是这最早的一步，恰恰是联结外界环境（光线）和我们身体（视网膜细胞）的关键一步。正是从这里开始，我们的大脑将外界环境转换成了某种大脑可以接收和处理的信号，从而在复杂的神经网络中重组出丰富多彩的视觉世界。

之后，美国科学家乔治 • 沃德（George Wald）进一步深化了鲍尔和库恩尼的假说。他发现，视紫红质能够和一个小小的名为视黄醛的色素分子结合，从而呈现出妖艳的紫色。在光线照射下，两者分离，失去颜色的视紫红质随即在视网膜细胞中产生了电信 号。

沃德发现的这个化学反应提示了视觉的源头。尽管在演化史上， 眼睛这个构造反复独立出现过很多次，但是所有动物的感光元件都是从同一个视紫红质祖先那里变化而来的。顺便说一句，视黄醛来源于维生素 A，因此当人体缺乏维生素 A 时，感光能力会急剧下降，从而导致夜盲症。

从"要有光"到"我看见了"

鲍尔、库恩尼和沃德的发现揭示了人眼感光的原理。但是我们必须声明，从感受"光"到真的"看见东西"，还有非常遥远的距离。蓝藻和草履虫这样的单细胞生物同样具有感受光线的能力，但感受光以后能做的事情是很有限的，仅仅可以帮助生物确定光源的位置和距离。对于希望探索大千世界的智慧生命来说，这点信息量是远远不够的。我们不仅需要看到光，还需要知道光线的强 弱、方向和性状，才能看清楚猎物的多少、天敌的远近、前进的道路和书上的文字。

那么，简单的光信号究竟是如何带给我们关于色彩、形状、远近等复杂的视觉信息的呢？

这个问题的意义甚至远远超过视觉本身。它的核心在于，利用一大堆简单的感觉输入（比如是否有光、哪里有光、光强弱如

何），我们的大脑是如何加以整合和处理，把它们变成人脑可以识别和处理的复杂环境信息的（见图 6-5）。从某种程度上说， 我们的视网膜细胞本质上相当于千万个草履虫细胞，每个都能像草履虫一样检测光线是否存在。我们同样可以把这些细胞的功能类比成数码相机的像素，每个像素都有一个独一无二的位置（多少行多少列），每个像素的唯一功能就是检测这个位置有没有 光、光强弱如何。但是，当我们的大脑收获了来自无数只草履虫或者无数个像素点产生的光信息之后，又是如何从中总结归纳出一幅生动的图画的呢？

图 6-5 一个视觉信息处理的经典例子。中心正方形的轮廓线并没有被直接描画出来，但是人眼能够立刻从背景中识别出一个 白色的正方形。这说明视觉信息的处理绝非简单地感受物体发 射或者反射的"光线"，而是存在复杂的后期信号处理，从而产

生了原本并不存在的视觉"信息"

时间快进到 1958 年，两个 30 出头的科学家无意间得到了开启视觉大门的钥匙。

那一年的年初，大卫 • 休伯（David Hubel）和图斯坦 • 威瑟

（Torsten Wiesel，见图 6-6）在美国约翰霍普金斯大学的校园里相识了。在他们的导师斯蒂芬 • 库福勒（Stephen Kuffler，视网膜研究的大师）的建议下，两个年轻人跳过了视网膜，直接把目光投向了视觉信号的最终处理和输出场所——大脑。

图 6-6 大卫 • 休伯（左）和图斯坦 • 威瑟（右），1981 年诺贝尔生理学或医学奖得主，也可能是整个生物学史上最成功的一对搭档。两人从 1958 年开始合作，当年就有了里程碑式的发

现，并在此后的 20 年里，几乎完全依靠两人之力完成了人类对

视觉系统的开创性工作。当然，也有传言说，两人在 1958 年就

已经清楚地意识到了这项发现的意义，因此有意识地排除了其他所有合作者，单枪匹马地工作，以确保诺贝尔奖的两个席位

他们的做法其实并不新奇，相反还似乎有点愚蠢。在他们开始工作之前，他们的老师库福勒已经领风气之先，用微型电极仔细记录和研究了视网膜细胞对光线的反应，总结出了视网膜细胞感受光线的规律。库福勒曾有一个特别重要的发现：每一个视网膜感光细胞都只对屏幕上特定位置的小光斑有反应。这句话说起来简单，但是实际上说明了视网膜细胞的工作原理。和数码相机的每个像素点一样，每个视网膜细胞的感光反应实际上已经包含了光线的位置信息。

休伯和威瑟自然希望依葫芦画瓢，用微型电极记录动物大脑细胞的电信号（见图 6-7），看看能否在大脑中找到视觉信息处理的某些规律。两个年轻人的实验系统也很简单。他们把可怜的猫麻醉后固定好，在猫的眼前放一台老式幻灯机，然后更换各种幻灯片给猫看。每张黑色的幻灯片上用针挖出形状位置大小不同的小孔，于是穿过黑色幻灯片，各种稀奇古怪形状的光斑就照射到了猫的眼睛里。

图 6-7 用微型电极记录猫的大脑细胞的电信号。本图省略了休

伯和威瑟使用的较为原始的幻灯机

但是问题在于，视网膜细胞本来就是为感光准备的，大批的细胞能够在光照下产生电信号，要做微型电极记录非常容易，把细细的玻璃管扎进去几乎一扎一个准儿，总能很快找到确实能感光的细胞来做研究，记录它产生的电信号。但大脑里的细胞总数大了几个数量级，而且绝大多数并不是为处理视觉信号准备的。要在这么多细胞里找出一个碰巧能对光信号有反应的细胞，简直像大海捞针一样困难。可以想象，两个年轻人在漫长的反复尝试之 后，当终于用微型电极在猫的脑袋里扎到这样一个细胞的时候， 是多么兴奋。每一次好运来临的时候，他们都会紧紧抓着这根救命稻草不放，变着法子给出各种各样匪夷所思的光刺激，大的光斑、小的光斑，左边的光、右边的光，强的、弱的，一个、两 个，开灯、关灯......他们试图从这个撞上枪口的细胞的反应中， 找到大脑处理视觉信息的渺茫线索。

但是，在一连几个月的实验中，休伯和威瑟都处于一种不知如何是好的迷茫状态中。反复尝试下，他们确实找到了一些对光斑有反应的大脑细胞。但是和他们的老师库福勒不同，这些细胞在他们手里从来没有呈现出什么清晰的反应规律。就算是对光斑有反应，也往往是不强不弱。不管两人怎么改变光斑的位置、大小和强弱，神经信号的变化都若有若无，让人摸不着头脑。在照搬老师研究思路的时候，难道是他们弄错或者忽略了什么？还是大脑处理视觉信息的规律太复杂，用同样的方法根本不奏效？

这样的鸡肋状态持续了几个月，终于在某个疲惫的午夜结束了。当时，休伯和威瑟正在机械地用微型电极一个个细胞地扎着，一个个光斑地照着。突然之间，屏幕上的波纹开始变得杂乱而暴 躁，这个细胞像机关枪一样开始乒乒乓乓地产生电信号了！两人兴奋地一跃而起，睡意全无，但是仔细一看幻灯片，却没有发现什么稀奇，仅仅是黑色背景下的一个小光斑，这样的刺激已经给了不知道多少次了，从来没有出现过这样剧烈的反应。接下来， 更沮丧的事情发生了：他们把幻灯片拔出来再插上，机关枪一样

的电信号居然消失了，什么都没剩下，刚才的一幕就像只是他们做的一个短暂的美梦。

确认了彼此刚才都没有做梦的休伯和威瑟回过头来重新琢磨刚才发生了什么。如此剧烈的神经电信号，肯定不是毫无意义的噪 声。两个人也没有不小心碰到不该碰的仪器和电线。那么，这个信号肯定来自于那个被电极扎上的神经细胞，来自刚才那片看起来平淡无奇的幻灯片。于是，就像我们修电脑一样，两位来劲儿的年轻人开始继续折磨这个神经细胞，继续折磨起这片幻灯片 来：拔、插，插、拔，换个方向，吹口气儿......最后他们发现， 原因是这样的：第一次照光的时候，他们一不小心没有插好幻灯片，幻灯片没有完全卡到卡槽里去。结果，幻灯片和卡槽的边缘漏出了一条细细的光线，恰好投射到了猫的眼睛上，是这条无意间出现的光线导致了机关枪一样的电信号！

也就是说，大脑可能其实并不像视网膜那样直接感受光斑光点， 而是感受光斑组成的"光条"？

果真如此。在随后的几个月里，从这个偶然的意外发现出发，休伯和威瑟确认，很多大脑细胞对光点和光斑并没有特别的反应， 反而会对某种角度的长方形光条反应强烈（见图 6-8）。有的细胞只会对水平放置的光条有反应，有的细胞偏爱垂直的，有的细胞干脆喜欢 45 度角倾斜的。

图 6-8 休伯和威瑟记录到的大脑细胞。这个细胞仅仅会对一个倾斜的光条敏感（左），而对其他方向的光条没有反应。一个 简单的解释就是，这个细胞能够同时接收来自数个视网膜细胞 的信号，而这几个视网膜细胞恰好排列成倾斜的直线，因此一 个如此朝向的光条，能够同时刺激到这几个细胞，产生最强的 信号

这个听起来如此简单的发现，却标志着我们对人类感觉系统的理解从"要有光"正式迈进了"看见图案"的时代。显然，大脑细胞不像视网膜细胞那样仅仅是简单地检测到底有没有光，而是对感觉信号进行了一定程度的处理和整合。大脑细胞必须具备一种能 力，在接收了一大堆密密麻麻杂乱无章的光信号之后，能通过分析它们彼此间的位置信息，知道现在"看见"的是一个有着特定倾斜角度的物体。如果理解了这种能力，我们就真的站到理解感觉的大门口了。

对此，休伯和威瑟给出了一个简单的模型，成功解释了并不能直接"看到光"的大脑细胞是怎么判断朝向和"看见图案"的。

下面我们打个形象的比方来说明这个模型。假设一条毛毛虫突然出现在我们的视野里，毛毛虫的身体分为头、肚子和尾巴三节， 每一节都亮闪闪地发着光。在休伯和威瑟的猜测中，我们的大脑是这样看见毛毛虫的：

首先，在我们的视网膜上有三个细胞同时检测到了分别来自毛毛虫头、肚子和尾巴的光——我们姑且命名它们为视网膜"头"细 胞、"肚子"细胞和"尾巴"细胞吧。这一步是怎么发生的我们已经知道了：鲍尔、库恩尼和沃德的工作让我们知道了毛毛虫的光进入眼睛后会被视网膜转换成电信号，库福勒的工作让我们知道了不同位置的视网膜细胞能够接收来自不同位置的光线。因此，视网膜上应该会有那么三个细胞，它们的位置恰好能接收到来自毛毛虫从头到尾的三束光线。

之后呢？

休伯和威瑟猜测，这三个特殊的视网膜细胞同时把电信号传递给了大脑中的同一个细胞——我们就叫它大脑"毛毛虫"细胞好了。这个"毛毛虫"细胞藏在大脑深处，自己并不直接感光，但是它有一个神奇的特性：当它同时接收到来自视网膜"头"细胞、"肚

子"细胞和"尾巴"细胞的三个电信号时，它就会被激发起来，产生一个新的电信号。而这个电信号的含义，就是我们的大脑意识到了毛毛虫的出现！

休伯和威瑟的发现和分析第一次揭示了大脑是如何从简单的光信号中整理出复杂有意义的视觉信息的。基于这个简单的原理，我们可以展开无穷无尽的想象和推理。既然视网膜上的光点信号被汇合一次就能产生关于朝向的信息，那么方向的信息再汇合一 次，应该就能产生形状的信息。形状再叠加色彩，就能形成对五彩世界的基本感知。要是两个眼球看到的东西稍有不同，叠加起来就能告诉我们物体的远近......这样一来，仅仅能够感受光点的视网膜细胞，最终在大脑中构造出充满各种细节的、丰富的视觉世界。

从信号到信息，从视觉到全部世界

关于视觉的研究，也可以帮助我们想象和理解其他感觉系统是如何收集和处理信息的。

比如，在嗅觉和味觉的世界里，鼻子和舌头所采集的信号本质上都是化学物质。来自外在环境的化学物质，结合在特殊的化学感受器上，就会像光照射在视紫红质蛋白上一样产生电信号，从而将环境信息转换成某种生物体可以识别的信息。在我们人类的鼻腔里，有多达 800 个化学感受器，它们能够结合和识别各种各样的化学分子，从而产生我们对气味的第一层认知。

再进一步，和视觉信息整理的原则类似，在现实世界中，许多天

然气味并不是单一的化学物质，而是由各种化学物质混合产生 的。比如香水中平均有几十种化学物质，这些化学物质同时到达我们的鼻腔，被许许多多个化学感受器同时发现，由此产生的神经信号在大脑中不断汇聚合流，相互整合，最终形成了我们对于某种气味的"信息"。读者应该都有经验，很多时候气味是一种难以言说的微妙感受，一捧鲜花、一杯手工过滤的咖啡、一盘刚出锅的家乡菜......其中的微妙气味实际上是许多简单信号相互叠加的结果。

同样，在听觉和触觉世界里，人体最初感知到的是声波震动空气或者物体接触皮肤所带来的物理刺激。这些机械刺激能够拉伸神经细胞表面的细胞膜，像鼓槌敲动鼓面那样引发鼓面的震动。这些不同强度、不同频率、不同位置的机械刺激会被不同的感觉细胞采集到，最终在大脑中整合成为巴赫节律严谨的哥德堡变奏， 或者爱人柔情蜜语的抚慰。这背后的运算逻辑同样可以从休伯和威瑟的研究中得到启发。

我们还可以进行更大胆的猜测，那些人脑无法获取和利用的信 息，也许能够被其他生物体所利用，产生人类完全无法想象的美妙感知。

这样的例子即便在地球生物圈也并不罕见。

很多动物可以接收到人类感知能力之外的信号。例如，人耳能够采集到振动频率在二十赫兹到两万赫兹的声音，而蝙蝠可以听到频率达到十几万赫兹的超声波。蝙蝠的听觉世界一定比我们嘈杂热闹得多，如果蝙蝠也有音乐家，那它们的交响乐将有着人类无法比拟的丰富音色。再比如，依靠三种稍微不同的视紫红质蛋 白，人的眼睛能够识别三种基本颜色（黄、绿、紫），三种色彩的组合让人的眼睛能区分多达一千万种色彩，这构成了我们能看到的五彩斑斓的视觉世界。而蝴蝶能够感知五种不同的基本颜 色，简单计算可知，蝴蝶应该有能力区分一百亿种颜色！如果蝴蝶能做画家，那它们画笔下的世界一定有着人类不可言说的美妙

色彩。

有些地球生物还发展出了人类根本无法想象和理解的感觉。例 如，蜜蜂、蚂蚁和鸽子能够检测到极其微弱的地球磁场方向，利用地磁场来引导行动；有些鱼类能够感受到周围电场的微弱变 化，利用这些信号来搜索、捕食和迁徙；许多鸟类能够利用星光或地磁场导航，飞行在没有任何地面标志物的茫茫大海上，进行数千千米乃至上万千米的迁徙。

但是我们可以大胆地估计，不管这些感知外在世界的方式在人类看来是多么不可思议，地球生命收集感觉信号、处理感觉信息的基本原则，仍然是可以被我们理解的。

让我们再次回顾一下视觉的研究发现。依靠从鲍尔、库恩尼到沃德，从库福勒到休伯和威瑟的研究，我们可以猜测，视觉系统的工作原则也许是一套放之四海皆准的原理。它至少在结构上可以很容易地在神经系统里实现——需要的仅仅是一种特殊的、多个神经细胞输入给单个神经细胞的连接方式，而这一方式在我们的大脑里比比皆是。同样，在信息流动和处理的角度上，我们需要的也仅仅是并不复杂的逻辑运算规则，比如"头"细胞、"肚子"细胞、"尾巴"细胞一定要同时感光，才能激发"毛毛虫"细胞。

实际上，我们正是因此获得了理解感觉系统乃至人类智慧的信 心。我们期待着某一天，那些看起来无比复杂和神秘的人类意识活动都能够用简单的运算规则彻底地解释。