逍遥学能 2014-06-05 10:40
生命的进化是一部永远也读不懂的大书，生命的进化史是一部最复杂、最浩瀚、最无法揭晓又诱惑着人类去孜孜不倦的探索发现的深邃奥秘。而这些无穷无尽的奥秘又渗透在刻写在生命结构或生命过程的点点滴滴之中，俯拾皆是、不胜枚举。我们只好概括说这是自然力量的鬼斧神工，实际上这又是进化力量的有意选择。
我对自然有一种无形的敬畏之心，但同时又情不自禁的心怀一种急切想去窥探的心理，甚至想追究思考这里边我力难及的原因。所谓“格物究理，其乐无穷。”我只能从高中生物层面上揣摩解读生命的哪怕一点点奥妙，也算是我自己对自然对生命对生物科学的一个个人化解读。
1．生物进化的有序性
第一方面我想尽办法力求概括出我要表达的意思，最后我称之为“生命进化的有序性”，水平所限，不知能否说明此意，下面就从5个角度来诠释之。
1．1 物质分工的进化
最为典型的当为蛋白质和核酸两大生命物质，一者为生命活动的承担者，令一个是遗传信息的携带者。注意考查这两大物质的单位、结构、组成、及其分布、功能等等，似乎生命的安排每一项都别有用意。
比 较
定 位
单位及种类
结 构
功 能
特 点
分 布
蛋白质
生命大分子
氨基酸
20种
形态各异
多种功能
多样性
无处不在
生命承担者
DNA
生命大分子
核苷酸
4种
双螺旋
遗传物质
稳定性
细胞核种
遗传携带者
概括来说，①都属于生命大分子，相对分子质量成万乃至十几万甚至百万；②单位都是酸，前者是氨基酸，后者是核苷酸；③但种类上氨基酸达20种，而核苷酸仅4种；④结构上，DNA是沉稳规则的双螺旋结构，而蛋白质是形态各异的空间结构，这就表现出一个是稳定性有余，另一个是易变性明显；一个规范性十足，另一个多样性突出；⑤功能上，DNA就一大功能，控制性状控制蛋白质合成而决定遗传，而蛋白质却是多面手，各项生命活动全面承担；⑥所以分布上，DNA主要是细胞核内，而蛋白质则无处不在。⑦以上区别和关系也就需要的DNA稳定性和蛋白质的多样性，也就不难联系上4种DNA单位决定20种核苷酸。
两大主力，生命的左膀右臂，各显其妙，各具特色，但都归纳为一条，它们的结构与功能相适应，这不正是进化给与的物质有序构成的典型体现吗？
1．2 生命结构的精当
生命结构的精当，从细胞器的角度就可以体现出来。
首先，最低等的原核生物都普遍也唯一具有的，核糖体无膜，顶多还有一个低等植物具有的中心体无膜。进一步说，溶酶体、液泡、高尔基体内质网等均由单层膜构成，而更高等的就是线粒体与叶绿体。这正体现出膜在进化上由无膜到有膜、由单膜到双膜的顺序。
我们就来单独分项考查研究一下相似相对的线粒体和叶绿体。
比 较
膜的层数
内膜面积
遗传物质
特 性
内 含
学 说
功 能
物质转变
能量转化
代谢类型
线粒体
双层
嵴
少DNA/RNA
半自主
核糖体
内共生
呼吸作用
分解
释放
异养
叶绿体
双层
基粒
少DNA/RNA
半自主
核糖体
内共生
光合作用
合成
储存
自养
生物进化史上的这两位细胞器真是用心良苦，各表一方有本质相同，相对相左，细胞要留住两位，只好在其外面包裹上一层膜，所以也就有了双膜，也就是内共生学说。
1．3 生殖活动的蓄谋
生殖活动角度的选择进化，可谓进化特征的突出展现。不是吗？
1．31 最为美丽的芳香是花朵的芳香，最为精华的营养是果实种子中的营养；最漂亮的性征是第二性征。最楚楚动人的时光是青春华年。而同时，动物们最残酷的杀戮，除了万物生灵的日常卫生极为食物谋之外，也多是生殖时期的血腥争斗，甚至有的动物杀掉前任乳臭未干的子代。最威风八面的气势也是猴王兽王们率领后宫佳丽万千无数子孙儿女满堂。这一时期，他们用尽所有的招数，使出最高妙的手段，进化出最多姿最华彩的乐章。你看孔雀开屏、灵鸟鸣唱，还有羚牛抵角、飞凤求凰，甚至螳螂献身，真是热闹多姿！甚至连人类社会史进程中的一大特点之一不也是皇宫选美皇帝三宫六院七十二嫔妃，也不可逃脱的映射出这一生物界主要方向的发展的痕迹。据说康熙儿女达到一百之余，可否成为一个有意思的注解？
──这不是无序的散曲，而是有序的乐章；这不是为了个体小我的一时之快，而是为了完成种族繁衍的使命；这不是为了私己的眼前功利，而是为了传承生物独特的DNA信息！生殖活动的蓄谋，是一番多么深刻的苦心啊！这才使生物界得以生生不息，绵延而有序！
1．32 再聚焦减数分裂与受精作用。一次复制，两次分裂；而且，最突出的特征集中在减数一次分裂，分裂前的联会见面、验明正身，然后同源分离，染体减半；再后的受精作用，合二为一，恰好又保证维持了本物中生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性。多么天衣无缝，而且减数不均等分裂而成的大卵细胞，保住了充足营养和母体遗传；那均等而分的无数小巧的精子，又保住了择优的竞争机制。另外，植物油别出心裁的弄出一个双受精作用，极核受精成的胚乳发育在先，卵细胞受精成的胚的发育分化在后，进化的多严谨周密的发育之旅啊！高等的鸟类、爬行类和哺乳类动物，在胚胎发育的早期，母体还为子代早早准备了一个“原始海洋”般的羊水，既防震保护又保证环境稳定保证充足营养供应。
1．4 锁钥结合的统一
1894年Fischer提出酶作用的锁钥学说，酶与底物的结合有很强的专一性，也就是对底物具有严格的选择性，1958年Koshland提出诱导契合学说。这一学说对我们领悟生物特征多有启发。单是在高中生物学中，涉及到“锁钥式”特异性结合，明显的就达六七项之多，实际上“锁钥学说”是一个很有意思的学说，是这种专一性的规律，才使得生命活动更加有序而高效。
1．41 酶的锁钥学说
每一种酶只能催化一种或一类化合物或化学反应，如淀粉酶只能催化淀粉水解为麦芽糖，而不能将麦芽糖水解为葡萄糖；这类考题很是常见。而在基因工程中的限制性内切酶也是专门地识别切割特定的核苷酸序列，并且只能在特定的切点处挥刀剪切，目前已发现200多种限制性内切酶，切点各异，高度专一。
1．42 载体的专一性
各种物质出入细胞膜有选择透过性，就是由于膜上载体的不同，这种锁钥结合适度物质不至于浑水摸鱼，随便出入，而具有选择透过性，无论何种类乃至数量都高度专一，选择性的满足了细胞的需求。如小肠绒毛上皮细胞运输吸收氨基酸和葡萄糖各有不同载体。根细胞膜上的载体决定了根吸收矿质元素的种类与数量。
1．43 激素的锁钥结合
动物激素随血液流动到全身各处，与体内各种组织细胞广泛接触，但是激素作用却有特异性，即选择透过性地作用于特定的靶器官、靶腺体或靶细胞。其特性是因为靶细胞的膜表面或胞浆内，存在着能够与该激素特异性结合的受体。
例如，下丘脑分泌促性腺激素释放激素只作用于脑垂体，垂体再释放促性腺激素作用于性腺，使之产生相应效应。再如胰岛素甲状腺激素几乎对全身都起作用，似乎没有靶细胞，但这些激素也是仍只和细胞膜上或胞浆内的特异性受体结合后，才能激发细胞内的一系列生理活动，所以从分子水平说仍属于特异性。
1．44 抗原抗体的特异性结合
一种抗原只能与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合，这种特异性取决于抗原决定簇。一种抗体也只能与相应抗原发生特异性免疫反应。甚至这种特异性反应的极限出现了过敏，我们有的人独特地对花粉、或海鲜、或蛋白质、或尘埃过敏等等。
而单克隆抗体就是这种特异性强、灵敏度高，在单克隆抗体上连接上抗癌药物，制成了生物导弹，达到锁钥式的专一结合攻击吗？
1．45 tRNA的锁钥结合
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，这是由于其一端与tRNA的碱基专一的互补、特异的配对，因此氨基酸也就特定的对应了使得遗传信息得以稳定有序的表达。
1．46 另外，生物之间的共生结合，不也是一种特异的锁钥结合吗？地衣真菌共生，犀牛小鸟相伴。甚至根瘤菌与豆科植物之间的专门共生，大豆根瘤菌只能共生于大豆的根上，蚕豆根瘤菌只能侵入蚕豆、菜豆豇豆的根内。
总之，生命进化的有序性，无处不在，正是生命的高度复杂，才需要高度的有序，才能高效的运转，有条不紊井然有序。生命的进化令我们折服！