什么是生命的维度和宽度(生命的稳定性延续性)

最近读薛定谔《生命是什么》。书中从物理、化学角度对“生命是什么”做了个解读。我抽取部分,按自己的逻辑,从稳定性(生命是怎么稳定的)、延续性(生命是怎么持续的)、有限性(生命如何终结)对“生命”的理解(仅是个人限度内的理解)做个小结。

一、生命的稳定性(生命为什么向大的方向发展?)

有机体的内在生命以及它同外部世界的相互作用,都能被精确的定律所概述,但这个前提是它自身必须有一个巨大的结构。如果没有足够的空间结构,参与合作的分子数目太少的话,“定律”也就不准确了。

量子级别的微粒子总是不停地运动,所有的原子每时每刻都在进行着没有秩序的热运动,也就是布朗运动(悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动)。就像:

什么是生命的维度和宽度(生命的稳定性延续性)(1)

高锰酸钾分子遭受到水分子的连续撞击,向着不确定的方向蔓延——一会儿朝着高浓度的方向,一会儿朝着低浓度的方向,一会儿则斜向移动。这就像蒙住眼睛运动的人,充满了“行走”的欲望,但却没有特定的方向,不断地改变着他的路线。

如果我们用显微镜看雾气中的水滴,它的沉降运动也呈一种不规则运动。或者可以这样理解,微粒子因为质量太轻,它们的运动受制于周围环境的分子热运动,而自身却没有多少自由选择的余地(人微言轻),所以无法形成规律性的有序生命。

微粒聚集多了,受各种力与自身力的作用与平衡,逐渐形成一种有序与稳定的结构,就变成有机体;当然,这是一种概率(有时说,科学是一种概率,我也能理解)。

或者说,因为物质之间的力干扰一直存在,微粒子或少量微粒子集合的受干扰的情况特别重、特别复杂,所以“测不准”;但是大体量的粒子集合,受外界热分子的干扰就减轻,或忽略不计,就变成稳定体。

有机体的生命得益于其遵守精确的定律,而定律的存在是需要大量的分子才能支撑。所以有机体的尺度相对于原子才会如此之大~

从这个角度讲,有时“抓大放小”就有它的道理。比如我们的感官,如果过于灵敏,那还不把人折腾死,也无法进化成一种有序思维。

什么是生命的维度和宽度(生命的稳定性延续性)(2)

生命从原子、脱氧核苷酸、基因、DNA、染色体、细胞、组织、生命,是一个逐步壮大稳定、不断试错演化的过程。

二、生命的延续性(生命以负熵为生)

生命是个有序体,但大自然、宇宙的自然状态是个趋向无序、混沌的过程。在热力学中叫“熵增”。什么是“熵”?“熵”是表征物质混乱(包括热运动无序、组合无序 )程度的一个参量。

生命体的熵自然趋于增大,当趋于最大熵时就越趋于死亡的平衡态(热力学第二定律:在任何一个孤立系统里,总体的混乱程度,只会增大不会变小,直到达到混乱的最大化),所以维持长久生命力就需要不断的从外界获取负熵来设防阻止或延缓有机体熵的增大,这就是“新陈代谢”。

“新陈代谢”就是从环境中攫取了负的熵,从而来降低自身的混乱度来维持生命,就是靠吃、喝、呼吸以及(植物的)同化。有时我也会想:我们倡议不吃油炸、过期食品,是不是因为食物里面的“有序”性遭到破坏了呢?(当然消化也有它的一套复杂过程,比如熟食品更容易消化,我们吃的食物能量不能完全吸收,所以排泄物还可以作肥料,......)。

生命活着的终极使命就是对抗热力学第二定律。如果有一天不再对抗它了,那生命就离终结不远了。即:生命以负熵为生。

生命是个“有序”组织。

三、生命的有限性(新陈代谢的有限性)

一个有机体的生长是由连续的细胞分裂引起的,但这种细胞分裂的次数有限。比如人体细胞,由DNA末端上端粒长度所决定,端粒每一小段碱基长度为TTAGGG;DNA末端大概有6000-8000个这样的重复片段。

当细胞每分裂一次,这些片段就会少一段,当器官中旧细胞死亡,细胞需不断地分裂维持器官有序工作。当细胞分裂到50-60次,就达到一个成人的细胞数。到了晚年,越来越多的器官细胞中的DNA末端的端粒趋于消耗完,DNA长链会变得更加不稳定,容易产生基因突变,这就是为什么老年人更容易得癌症的原因。

据现在的科学测算,人体的极限寿命在120岁左右。

年轻人如果有经常熬夜或者吸烟等不良习惯,某器官细胞分裂超出常人速度,端粒消耗会加快,DNA基因突变也会更早降临。

又或者,体内代谢产生的活性自由基和摄入的活性自由基刚好偷走某个DNA分子上某个原子的电子,共价键被破坏,造成的基因突变,错误地翻译错误蛋白质,也变成了我们所说的癌变。

总之,生命是一种结合体、结构体(保持有序)、有限体(寿命有限;过一种有规律有节制的生活,减缓细胞分裂速度)。

202106

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