宇宙中為什么會出現生命?生命是怎么來的?這是宇宙中最大的謎團。生命本來是宇宙中沒有的存在,但不知從什么時候起,包括我們自己在內的生命體出現了。在不斷地進化中,生命成了宇宙中最偉大的藝術品,也是最深奧的存在。
為了搞清楚生命是怎么來的,科學家們用顯微鏡觀察了微生物和單細胞生物捕食的場景,試圖從它們的身上找到生命出現的證據。
單細胞級的生命與非洲大草原上的動物相比,它們沒有捕食的行為,更沒有大腦,也沒有神經細胞,但是它們卻可以做到尋找伴侶,進行有性生殖。這些單細胞生物如此復雜的行為,顯然是不可思議的。它們的意識來自哪里?到目前為止,都是未知的。
然后我們再來看一張圖片,想象一下這是什么。如果你認為這是某個精密機器的一部分,那就大錯特錯了。
這是一些細菌的鞭毛,是細菌前進的推進器。有些科學家認為這些鞭毛可以與f 1發動機匹敵,但是f 1發動機跟鞭毛根本沒有可比性。
鞭毛只有大約20種,由蛋白質構成。它的能量轉換效率接近100%的旋轉速度,每秒產生驚人的200個轉彎。而f - 1發動機有5000種,每秒鐘旋轉300圈,只有50%的能量轉換效率。就像是細菌體內的一個引擎一樣。
人的心臟每分鐘跳動60到80次,一天10萬多次,一生23億多次。心臟跳動一次可以消耗70g的血液,一天大約循環7000升的血液。如果我們的心臟一直持續跳動,那么一生所消耗的能量相當于100顆人造衛星,相當于地球的近地軌道。
除了心臟以外,生命的免疫系統也一直在工作,從未停止。我們所有復雜的行為,基于大約30萬億細胞的支持。這些細胞每天會分解成大約6朵云的體積,同時有同樣數量的新細胞再生。
皮膚細胞的壽命只有一個月,血液細胞有4個月,骨細胞大約有10年的壽命,壽命到期后就被調換。也就是說,我們的身體里每年大約有98%的細胞會被替換。
我們大腦的腦細胞和其他器官細胞不同,并不會被替換。但是組成腦細胞的原子和分子卻都被替換了。這是因為現在的大腦和以前的大腦不同了,從生物學和物理學的角度來看,現在的你和一年前的你已經不一樣了。
那么問題來了,現在的你到底是不是以前的你呢?這個概念應該如何定義?這就是生命的奇妙之處。
我們身體中大部分的細胞都擁有細胞核,在細胞核中有遺傳信息DNA和RNA。在細胞核的控制下,細胞分裂,然后循環。盡管有一個周期,但是這些維持人體生命活動的“高級團隊合作”卻不會停止。
例如,紅血球可以將氧氣輸送到體內,白細胞會把侵入體內的物質和異物清除掉,干細胞可以分解這些有毒的成分。
除了這些主角細胞之外,還有一些配角細胞以各種各樣的方式為主角提供服務。30萬億個細胞是如何協作的?
事實上,細胞通過各種各樣的化學物質傳遞信息,它們有很多不同的“通信方式”,就像開頭提到的鞭毛一樣簡單,而且效率很高。通過這些通信,細胞可以清楚地知道各自的使命,了解它們扮演的角色。
這些細胞給我們提供了最高的協作能力,但是這些細胞卻沒有智慧,這樣的高度合作是如何形成的?細胞是構成生命體的基本要素,我們能通過單細胞生物弄清楚這種規律嗎?
這些問題還只是生命的初級階段水平的謎題,更大的謎團還在我們的大腦中。
我們的大腦中有9個神經細胞,這些神經細胞利用電信號傳遞信息。像這樣利用電力傳遞信息的方式,在人類文明出現之前數億年就被使用了,這也是現代的科學技術的一個例子。
這些神經細胞被稱為神經突觸,我們的大腦是這樣連接的。當你接收到某種信息時,神經細胞之間的連接會改變,或者產生新的聯系,大腦會記住接收到的新信息。我們的一生中,大概能記住250萬GB的信息。就像現在,你的大腦正在看這篇文章,將文章內容轉換為記憶,改變神經細胞之間的聯系。
令人驚訝的是,大腦是如何形成的?組裝大腦的這些細胞是怎樣的構造的?這些無意識的原子和分子,是誰賦予了它們思考的能力?越想越覺得不可思議,這仍然是生命中最大的謎團。
除此之外,生命體是有意識的。當你聽到一些故事,你的意識就會產生結論,從而給你一個答復,也就是說大腦只是意識的接收器。
美國的神經學家大衛·伊格曼告訴我們:“生活在沙漠中的人有生以來第一次擁有收音機,如果他按下按鈕,就會有不同的聲音出現,然后他會探索收音機里有什么,就會把收音機拆開看看里面。然后他就在里面發現了電纜。改變收音機的聲音,是這些電纜產生的。但他真正不知道的是,操縱一切的是遠離沙漠的信號發生器。”
這是關于意識之手的一個觀點,關于意識本質的研究也很奇妙。近年來的一些研究表明,我們可以推測我們自己,可以根據我們的心情和意志自由地做出決斷,這就是自由意志。
在開頭提到的單細胞生物的細胞與我們體內大部分的細胞在結構上沒有太大的區別。我們每個人都是無數小生命的一部分,由高度協調的一大群細胞組織構成。我們都認為自己是身體的主人,也許真正的主人是那些細胞們。
從簡單的單細胞生物到復雜的生物體,包括人類在內,所有的生命體都隱藏著許多謎團。
生命體比人類制造的所有精密的機器都要復雜數萬倍,生命是大自然中的奇跡。但是越是研究生命,就會產生越來越不明白的感覺。
作者:小阿部 校稿:川川