跨越了40億年的生命史詩(從單細胞到人類)

2020-12-03 門羅公園科學決策

「物競天擇,適者生存」,

你知道這句話嗎,

答案是一定的。

你理解這句話嗎,

答案是不一定的。

而且很多情況是一定不的。

這個世界非常複雜和多彩,但他們都有一個共同的起源。

我也不知道為什麼,對這些本源很感興趣,讀了很多書,看了很多記錄片,雖然不夠專業,但理解他們也夠了。

當我理解了他們後,發現看待社會的眼光也不同了。

下面就讓我來帶你瀏覽一下這個世界恢弘的畫卷。

第一節:萬物的原料

你一定知道,這個世界是由原子構成的。

不同的原子組合成分子,然後不同的分子再組合成細胞。

細胞是構成的生命的基本單位。

啥意思?

別急,聽我慢慢道來。

原子是由原子核和電子構成的。

原子核中還有質子和中子,他們又可以再分為夸克。

世間萬物千變萬化,但是任何事物,注意是任何事物的夸克和電子都是一模一樣的。他們的差別只在於數量的不同。

比如鐵原子有一個原子核和26個電子。就像上圖那樣,26個電子飄在空曠的原子核四周。

而黃金,金原子有一個原子核和79個電子。

注意啊,鐵原子裡的組成鐵原子核的夸克,金原子核的夸克,是一模一樣的。

鐵原子裡的鐵電子和金原子裡的金電子,也是一模一樣的。

如果你能把鐵電子的個數從26增加到79,那麼你就會了鍊金術了。

為什麼會如此呢?

我也不知道。

只能說大自然想用最高效的手段,最低的成本,建造最複雜的世界。

用同一種原料,只改變原料的分布位置就能實現一個繽紛的世界。

這當然是最佳的路徑。

動物死後又化為塵土,這些塵土恰是最好的肥料,又滋養了生於其上的植物。動物分子便變成了植物分子,從新投入循環。因為他們底層都是同一個東西,所以才可以互相轉化彼此賦予生命。

而分子呢,

比如水分子,初中就學過,叫H20(「2」應該小一點,但是不知道怎麼弄)。

所以水分子就是有2個氫原子(H),一個氧原子(0)組成的。

補充一句,氫原子就是1原子核加1個電子組成的,這也是為啥氫氣這麼常見了。氧原子是有1個原子核加8個電子組成的。

當然水分子是非常簡單的,其實還有極為複雜的分子。比如DNA,它由碳( C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)組成。

細胞呢,分子怎麼組成細胞呢?

最開始是沒有細胞的,只有分子。分子靠自我複製繁衍,但是活下來很困難,因為原始環境太惡劣了。

後來,這些複製分子們無意中遇到了另一種分子。這種分子就是我們常見的浮油。

浮油分子非常適合當保護膜(具體原理就不說了),他們喜歡聚在一起,然後就天然形成了一個空間,很多分子就躲進了這個空間裡。

浮油分子慢慢變成了細胞膜,細胞膜裡包裹著各種分子。他們就具備進化的能量,從此形成了細胞。

那為啥說細胞是生命的基本單位呢?

首先,現在已經沒有了單獨存在的,可以自我複製的分子了,大家都進化成了細胞。就像人類以前都住茅屋,後來磚瓦結構出現了,只要能建造磚瓦房子的地方,就沒有人再住茅屋了。

第二,分子和原子只有存在於細胞中才能不斷繁衍。自己單獨存在的,是沒有生命的,是不能繁衍的。

比如鐵原子(它沒有聚成分子,就是以鐵原子存在),那麼請問,鐵能繁衍,有生命嗎?

答案當然是沒有。

第三,所有生命都是以細胞為單位進行繁衍生存的。

世界上的生命體,基本可以分為單細胞和多細胞生命兩種。

人類無疑是多細胞生物了。我們生活中看得的多是多細胞生物,就以為多細胞生物更多,也更先進。

其實不然。

自然界中,單細胞生物,無論是數量還是總質量都遠超多細胞生物。

第二節:生命的繁衍

單細胞生物是怎麼繁衍的呢?

答案是自我複製。

大家都知道,DNA分子是遺傳物質。

單細胞生物就是把DNA分子先複製出一個,然後把它們分到兩頭兒,頭上一個尾巴一個,然後身體從中間裂開,裂開後這兩個部分各自獨立長成和原來一模一樣的生物。

所以,單細胞生物幾乎是一樣的。每10億次複製才出現一次基因變異。

多細胞生物怎麼繁殖呢?

多細胞生物是裂開但不離開。

比如人類,第一個細胞是受精卵。然後受精卵進行分裂,但是不完全分開。這樣就形成了兩個細胞,但互相還連著。然後這兩個細胞再分裂成四個,四個再變成八個。

下圖就是酵母細胞分裂幾次後的樣子。

從單細胞到多細胞,越來越複雜。

比如人體,有的說是幾百萬億個細胞了。

想想我們的大腦,那麼丁點地方就包含了1000億個神經元細胞。

大家可能會問,為什麼會出現這麼複雜的細胞呢?

還有,越複雜越高級嗎?

要回答這個問題,首先要回答,單細胞為什麼要到多細胞。

原因是生存的壓力。

單細胞太小了,容易被大個的單細胞生物給吃了,那個時候就是純粹的大吃小的時代。

那些小的單細胞就發展了"分裂但不分離"手段,這樣兩個細胞連一起個頭就不小了,就更利於生存。

好了,那麼有了這個殺手鐧是不是就不怕了,畢竟個頭大了啊。

發現還不行。

個頭雖然大了,但是兩個細胞是彼此獨立的,這會產生一些問題。

比如倆細胞都要繁殖,這個時候來敵人了,比如說來了個頭更大的倆細胞生物。這就得跑啊,但都在繁殖,忙著複製DNA呢,都跑不了,這不得被吃嗎。

所以,多細胞生物就進化出了分工。

比如一個細胞負責繁殖,另一個細胞只負責時刻準備逃跑。分工後發現生存機率提升了,然後基因就留傳下來了。

第三節:進化的本質

好了,到了回答那個經常面臨的問題的時候了。

我們理解的進化為什麼是錯的。

我們經常聽到"進化"這個詞,那麼想一想,當你聽到這個詞的時候,腦海裡是怎樣一副景象。

我估計一般都是這樣的:

昨天出門時沒發現院子裡有個坑,把腳給歪了一下。今天我就長經驗了,專門留意它,安全的躲過了這個坑。

或者

看到現在的小孩兒,那麼小竟然能非常溜的玩電子產品,說一些我們長大後才會說的話,懂一些我們長大後才懂的道理,然後不由得感嘆,一代真比一代強,人類真的在進化啊。

但,真實的進化和這個完全不同。

所謂吃一塹長一智,是經驗。經驗是沒法遺傳的,只有刻入基因的才能遺傳。

上文中很多地方提到了「進化」「發展」「一看不行」等詞。

「那些小的單細胞就發展了分裂但不分離手段,這樣兩個細胞連一起的個頭就不小了,就更利與生存」。

「好了,那麼有了這個殺手鐧是不是就不怕了,畢竟個頭大了啊。發現還不行」。

「多細胞生物就進化出了分工」。

從以上這些文字看,似乎生物的進化是有意識的,知道哪裡不好哪裡好,然後往好的方面進化。

其實真相完全不是這樣。

以單細胞進化成多細胞為例。

並不是那些個頭小的單細胞,知道個頭小太危險了,就有意的讓自己進化成多細胞生物。

真實情況是這樣的:

單細胞生物不是首先要複製一個DNA分子,然後再從中間斷開嗎。

問題在於複製DNA分子的時候,發生了點錯誤。

啥叫錯誤呢?

DNA分子不也是分子嗎,本質上也是很多原子組成的。每個原子有固定的位置,如果在複製的時候,有個原子位置變了一點,這和原來的DNA就不同了,這就是我們常說的變異。

有一天,某個單細胞在複製的時候,無意中搞錯了。本來應該分裂並分離的細胞,因為這個DNA的錯誤,沒完全裂開,這兩個細胞連在了一起。

連在一起後,發現多了一些優勢,比如個頭大了,很多原來能吃掉它的敵人,現在吃不下了。

那麼這個變異後的多細胞生物,存活的機率就變大了。因為活獲得更久,繁衍的就更多,它的子孫就更多,它的基因就保留了下來。

分工的出現也是一樣。

還拿上文那個例子說明。本來兩個細胞功能都一樣。但在一次複製中,出現了錯誤。

按新DNA長出來的新生物,發現一個細胞只負責繁殖,另一個細胞不能繁殖了,但有逃跑的能力。這樣即便在繁殖的時候,也可以逃跑。那麼它的生存機率就高了好多,也就把基因傳了下來。

而那些沒有變異的,要麼被吃掉了,要麼被環境折磨掉了,雖然他們最早的來到了這個世界上,但並沒有活下來。他們消失在了宇宙的塵煙裡。

所以生物的進化,不能叫進化,只能叫演化。是不帶意識傾向的,是完全隨機的。

那麼為什麼我能躲過一個坑,為什麼孩子越來越聰明呢?

其實躲過那個坑,叫經驗。這種經驗是無法累積到基因中的,自然也是無法遺傳的。你看看你的後代,他會自然躲過那個坑嗎?

至於孩子們,他們的確越來越聰明。但不是因為進化了,而是因為刺激。

現在社會對大腦的刺激是遠遠大於我們小時候的。大腦本來就是需要接受成長中的刺激才能逐漸成型的。也就是說大腦是一個具有極大可塑性的器官。它的可塑性不是到了這一代孩子才這麼強的,我們那會也一樣。只是現在的刺激是電子產品,是各種超強的信息輸入,所以孩子的大腦自然就激發出了這樣的潛能。這麼說吧,如果你小時候也能接受這麼多的刺激,你也會顯得如此聰明的。

如果DNA在複製的時候,沒有變異,那麼新生命和老生命將完全一樣。

比如單細胞生物的演化,每10億次才變異一次,這10億個自己是一模一樣的,除了變異的那一個。

那人類為啥誰和誰都不一樣呢?

因為人類的基因都不一樣。

一半基因是來自於父親,一般來自於母親。

這個新基因肯定和父母都不同。兄弟姐妹雖然也是來自父母的一半一半,但是組合在一起和前面的也不一樣。

人類或者需要兩性繁殖的生物,為啥這麼費勁呢?

其實就是為了讓基因更多樣。

比如盲人。如果是天生的盲人,其實就是來自父母的基因在組合的時候發生了變異。假如地球發生了什麼變故,突然長時間無法見到光亮,那麼這些盲人就比正常人更利於存活(當然長期見不到太陽,人類都會死,此處僅用此舉例而已)。

那麼為什麼要保留基因的多樣性呢?

再往前推一步,就是為什麼要設置基因可以發生變異的機制呢?

為什麼讓單細胞生物每10億次能發生一次變異呢。如果不發生這個變異,就不會產生多細胞生物,也就不會產生爬行動物,哺乳動物,人類等等。

發生變異是為了活下去,尤其是在環境巨變的時候。那麼這個問題就變成,生物為什麼要千方百計的,即便發生各種不可預測的變異,也要活下去呢?

這我就不知道了。

第四節:物種的高低

你可能還有個問題,既然多細胞生物個頭更大,更利於存活,為啥單細胞沒有都進化成多細胞呢?世界上為啥還存在那麼多的單細胞生物呢?

這和另一個問題的答案一樣,不是越複雜越高級。

只要單細胞生物還有生存的環境,可以自由的自我複製,就可以活下去。

舉個例子啊,比如世界上有一群單細胞生物。

某一天有一個發生了變異,變成了一個2細胞生物。它發現自己能活的更好了。那麼世界上從此多了一個多細胞動物,並繁衍下去。而其他的,有一些被天敵吃掉了,有一些因為環境變化被環境搞死了。

但始終還有很多,沒有被吃,環境也沒變,他們一直活著。畢竟地球這麼大,總有這樣的地方,所以這些地方的單細胞生物一直繁衍到現在。

此後這個2細胞生物繼續繁衍生了很多後代,並便隨著無意識的變異,比如有一天其中一個變異成了3細胞生物,3細胞又演化出了4細胞動物,有些變異不符合環境,死掉了。但還有些更好的符合了環境,生存下來了。而原來的什麼3細胞啊,4細胞啊都還繼續的活著。世界因此有了更多的種類,更複雜的結構。世界因此而多姿多彩。

所以只要符合環境就能生存,世界並不是一代覆蓋一代的。

想想人類,現在已經是智能時代,但很多孤島上依然生存著古老的部落,他們依舊按幾萬年前的方式生活。

因為孤島的環境並沒有變化,他們古老的方式依舊適應那個環境。

作為一個單細胞動物,人類的確比它更複雜,但並不比他們更高級。

進化都是隨機的,不存在高低之分。只要符合環境就是最好的。

恐龍以高大威猛的形象統治了地球幾萬年,但最後消失殆盡,反而弱小的蜥蜴一隻活到了現在。

我們智能社會的人有點看不起那些活的好似遠古部落的人類,但是如果把你放到那裡,你未必能比他們活的更好。環境不同,其實沒有什麼比較的必要。

小時候我媽給我講了一個故事,我一直記得。

那是30年前,我媽到北京玩,順便去商店買東西(那會還是國營商店),因為不會說普通話,說了半天售貨員才聽懂買什麼。然後很不屑的說「鄉巴佬」。我媽很生氣,當時就頂回去「你到我們那,還不如我」。

我老婆小學一年級因為父母工作調動,發生了轉學,從市裡轉到了縣裡。她操著一口的普通話,被縣裡同學嘲笑,很快她就學會說當地方言了。

現在想來我媽的話反映了一個至理,

環境的不同當然會誕生不同的生活方式,並無高低之分。

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