第1章 生命起源(3/3)
将物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧,当然毫无疑问,这需要消耗能量。
较大的分子就是依靠这种机制运输的。
细胞甚至可以通过大尺度的扭曲折叠来运输分子。
比如,我们血液里的白细胞可以将整个细菌都包裹起来“吞噬”进细胞内,我们大脑里的神经细胞可以反其道而行之,将细胞内的小液泡释放到细胞外,进行神经信号的传递。
如果一个细胞的直径扩大一倍,那么体积就会变为之前的八倍,但是细胞膜的表面积却仅仅扩大为原来的四倍。
也就是说,在这个大号细胞里,细胞膜进行物质交换的压力就大了一倍。
生命现象需要蛋白质分子的驱动,而蛋白质合成需要遗传物质DNA作为模板。
科学家发现,仅仅需要改变DNA密码本的一个字母(也就是DNA链条上的一个核苷酸的身份),就能够让一种单细胞生物变成雪花状的多细胞生物。
(二)
草履虫,它是一种(更准确地说是一类)两三百微米长、长得像一只草鞋鞋底的单细胞生物。
这种长相怪异的单细胞生物靠细胞膜上密密麻麻的短毛划水游动,靠捕猎其他体形更小的单细胞生物过活。
它们的食谱里包括细菌、绿藻和酵母。
小球藻(chlorellavulgaris)。
这是一种古老而典型的单细胞生物,在水中随波逐流,自由生活,利用太阳光作为能量来源,通过细胞分裂的方式完成繁殖。
但是如果在水中加入一种体形稍大、专门吃小球藻的鞭毛虫(ochromonasvallescia),那么仅仅需要一个月,繁殖10~20代的时间,小球藻就能迅速演化出多细胞形态。
在这些多细胞小球藻体内,八个细胞紧紧依靠在一起,外面包裹了一层厚厚的细胞壁(见图5-3)。
很明显,这种八细胞小球藻的尺寸大大超过了它们一贯畏惧的天敌鞭毛虫,可以逃过被吃的命运。
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一个蚂蚁群体里仅有一只雌性(也就是蚁后)可以繁殖后代,其他的雌性都是为了保障蚁后的生存而活着的:工蚁负责觅食和照顾蚁后的后代,兵蚁负责抵抗外敌入侵,等等。
就像体细胞一样,工蚁和兵蚁也失去了繁殖的权利。
当然,群体遗传学可以帮助我们解释这种奇怪的利他行为:工蚁和兵蚁的遗传物质和蚁后几乎一样,因此帮助蚁后繁殖就等于传递自身的遗传信息。
小肠上皮细胞的模式图。
相邻的上皮细胞之间通过蛋白质“铆钉”形成了致密的连接,起到了屏障作用。
而上皮细胞绒毛状的突起则增强了吸收营养物质的能力。
[图片]
新生的红细胞是有细胞核的,但是在它们离开骨髓进入血液前后,红细胞会挤出细胞核,变成大家熟悉的中心薄、周围厚的圆饼形状。
抛弃细胞核的好处是显而易见的:这样一来,红细胞就留出了更多的空间装载血红蛋白分子,从而可以一次运输更多的氧气分子。
与此同时,没有了细胞核的红细胞更加柔软,遇到狭窄的毛细血管时可以轻松地变形通过。
【小故事】
彼得·米切尔的一生就是一部传奇。
1920年出生,家境优渥,受到了良好的精英教育。
31岁获得博士学位,35岁到爱丁堡大学任教,这一段人生旅途一帆风顺。
但是1961年他在41岁的时候发表了惊世骇俗的化学渗透理论,从此不见容于主流学术界,甚至不得不半被迫地在1963年辞去了教职,回到乡下,把精力主要花在整修他的乡间别墅上。
而在1965年,不甘就此沉沦的他自掏腰包,在自己的乡间别墅成立了一家彻底的民间科学机构——格莱恩研究所(GlynnResearchLaboratories)——继续为他的化学渗透理论寻求证明。
在科学研究之外,米切尔还经常饶有兴致地用他的化学渗透理论来解读社会现象。
1978年,他的理论帮助他加冕诺贝尔化学奖,在演讲中,他说了这么一句意味深长的话:“伟大的马克斯·普朗克说过,一个新的科学想法最终胜利,不是因为它说服了它的对手,而是因为它的对手最终都死了。
我想他说错了。
”
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