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科學最難以解決的疑問

還有什麼能夠比得上生命現象那樣令人神往呢?它的莊嚴和瑰麗、深邃和隱蔽,自古以來吸引著人們,在人類心目中激起無限神秘的幻想。

「生命是什麼?」這個經常使人陷入沈思的疑問,幾千年來,始終是個不解之謎,苦惱著生物學家。遠在公元前4世紀,古希臘哲學家亞里斯多德,認為生命和非生命體的區別是絕對的、永恆的,在它們之間橫亙著一條不可踰越的鴻溝。有一種被稱為「活力」的奇妙力量,在支配著生命,當時亞里斯多德也把它稱為「隱得來希」(靈魂、活力等的同義詞)。

直至18世紀,一位名叫浦豐的法國博物學家,在他的經典名著《自然史》中,也還主張有特殊生命分子的存在:「生物就是由這些分子組成的,分子的數量無限,它可以分離、但不能毀滅,它插入無生物中,並在那裡活動,可能發展成動物,也可能發展成植物,完全要看它所處物質的性質來決定。這些不可破壞的分子,在宇宙間循環.從一個生物跑到另一個生物,為生命的延續效勞,為個體安排營養.並決定物種的生殖。」

隨著世紀的更替,科學家長期的努力獲得了成果。無數自然規律被闡明了,尤其是近百年來,由於實驗手段的現代化,研究步伐不斷加快,人類對生命的認識能力加強。那些長期籠罩著神秘色彩的疑霧.已經一層一層被揭開,逐漸煙消霧散。

生命可以離開物質嗎?

生理學家的研究告訴我們:任何一種生理過程都有它的物質基礎,離開了生命物質,就決不可能存在任何(即使是最細微的)生命現象。這種見解在人類認識史上起了十分重要的作用。因為它標誌著科學與虛幻設想的決裂,從而把生物學研究納入到唯物主義的軌道上來。

例如,現在已經知道:

遺傳物質為脫氧核糖核酸(DNA)分子;

促進生化反應,有各種系統;

控制分化有特殊的激素;

能量是以「能量貨幣」--ATP的形式保存和使用的;

神經傳導也是通過神經細胞的化學過程成為可能。

至於人類的思維、記憶,也有嚴格的物質基礎。科學家認為,記憶力並不是一種抽象的、不可捉摸的精神現象,而是某類物質的屬性。

一句話,直到目前為止,生物學家還找不到任何可以離開物質而平白產生的生命現象。這說明:那種所謂太虛幻境的色空理論,在生命科學上,同樣沒有立足之地。一切合理的解釋,不但可能,而且也必須要從物質組成的內部結構中去尋找。那麼生命的運轉又是否有它的特殊規律呢? 

微妙的生命系統

當然,話還得說回來,生命畢竟不同於無機物質,它既遵從於物理化學的基本規律,又有著自身獨特之處,是高級得多的複雜系統。例如任何生命都毫無例外地有著十分微妙的結構體系。有人就把細胞和各種細胞器,比擬為「最精密的分子工程」。這個工程,有固定的參考指標---遺傳體系,並可以逐級放大。它的結構則與行使功能無比協調。在部份和整體之間,不同層次之間,不同組織之間,都保持著有條不紊的相互關係,由小秩序組成大秩序,並能夠對周圍環境的變化作出確切反應,進行合成和分解代謝。而在上下兩代間,則通過互補複製,維持了物種的持久性和可變性。現在知道,正因為這一系列非凡複雜的分子組合特點,才表現出了無比微妙的生命屬性。

現在知道,生物的一切性狀都是以密碼方式,記錄在遺傳物質之中,這種密碼通過準確的複製,可以完美無缺地傳遞到下一代。在發育過程中,通過轉錄和翻譯,將表達為固有的生物性狀。這就是青蛙之所以成為青蛙,蝴蝶之所以成為蝴蝶的基本依據。目前科學家不但查明了各個密碼單詞的含義,還編製出了奇妙的「密碼詞典」。於是在這裡物理化學和生命科學終於密切無間地匯合起來了。

當然,儘管生命科學已經取得巨大成就,但未知世界卻是如此廣闊無邊,等待人們去開發。

生命之謎

1.生命起源之謎

最早的生命從何而來?有人認為來自於「宇宙胚種」,有人認為起源於化學物質,但始終不得要領。這個被人們稱為「自然歷史上最複雜、最難以解決的疑問」,今後仍是科學研究的焦點,將長期吸引學者的注意。

2.大腦之謎

大腦,這個「大自然創造的最神秘黑箱」,有著無比奇妙的特點。諾貝爾獎金獲得者克里克曾風趣地寫道:「你本身,你的喜怒哀樂,你的記憶,你的雄心,你的個人感覺,你的自由意志,事實上不外乎是大量細胞及其相關分子的行為。」。但它們究竟是怎樣開展工作的,至今卻還知之甚少。

3.演化之謎

生命是如何演化的?儘管達爾文「物競天譯」理論對此作瞭解釋,但近年來一系列發現,卻使得這個領域重新充滿疑團。例如「寒武紀大爆炸」就是其中最具挑戰性的事實,原來在距今5億多年前的寒武紀後期,在非常短促的歷史時期內,地球上突然冒出了許多新的動物類型,包括海綿動物、腔腸動物、腕足動物、節肢動物、脊索動物等等。總之,大多數「門類」都在此時同時出現,而之前根本並不存在,之後則基本上沒有增加。這一事實和所謂「漸進式演化」、「系譜樹」等理論很難協調。此外有人在分子水平研究進化問題上,也發現許多難以用自然選擇理論解釋的事實。看來「生命如何演化」,仍然是值得繼續探索的大課題。

4.地外生命之謎

儘管直至今天還沒有直接找到地外生命存在的蹤跡,但由於宇宙中星體太多了,要否定它幾乎是不可能的事,所以尋找還必須繼續頑強地進行下去。一旦有所發現,由於它們所處的環境和地球截然不同,其元素組成、結構方式、遺傳密碼、新陳代謝類型,肯定和地球型生命有很大差別。研究之間的異同,必然會導致生命科學的重大躍進。

5.各種生物基因圖譜的繪製

每種生物都有自已一套獨特的遺傳系統,包括若干染色體及排列於其上的基因。其化學基礎則是DNA分子,是由許多核酸按照嚴格順序聯接起來的長鏈。測定基因位置,並最終確定各個核酸的排列順序,是透徹瞭解該生物的基礎工作。現在科學家已經完成了對大腸桿菌、酵母菌及其他11種微生物的基因圖譜工作。對於人類基因,已標識了將近一半,不過對於30億個堿基對,僅只分析了大約6000萬個,大量工作還需今後繼續進行。

由於生物種類繁多,每個物種又有如此龐大的堿基對,要逐個分析,任務的艱巨可想而知。

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