生命科学有没有公理?

上一篇 / 下一篇  2010-12-06 15:32:48

文章来源
  • 文章来源:转载

  [今晚与一研友(经常探讨科研学术问题的朋友)聊天,引发一些思考,感觉这些观点也许对生命科学领域的研究生有一点价值,于是写出来分享,希望能产生抛砖引玉的作用]

  如果说物理学的发展有一些标志性的公理,例如牛顿定律、热力学定律、量子力学、相对论,使人们从宏观到微观,从相对静止到运动,对我们周围的世界有了一个比较准确的描述。但对生命科学快速发展的今天,显然缺乏这样的公理来指导。

  也许有人说不是有进化论吗,进化论可以说是生物学的公理,对我们认识生物的多样性,理解世界上从低等生物到高等生物存在着进化上的相互关系,甚至后来从分子水平,细胞水平都存在进化特征。但是,作为复杂体系,生命科学显然应该存在更多公理。

  多年前我就一直思考这样一个问题,能不能用一些具有公理性普遍性的规律来总结生命科学。这对从事生命科学研究来讲应该具有非常重要的价值。最近这个问题一直在我脑海内旋转,我这里大胆地总结一下,提出三大定律,权做消遣,别当认真。

  第一定律:平衡或稳定。生命现象充满平衡现象,例如我们人体的各种生理指标,血压需要平衡,呼吸需要平衡,体温需要平衡,血液中酸硷需要平衡,氧化还原需要平衡,血糖水平需要平衡,细胞内钙离子需要平衡,细胞膜兴奋性需要平衡,细胞内外离子需要平衡。总之,许许多多的平衡是生命现象的重要特征。生命体维持平衡的手段是依靠缓冲调节和反馈调节,例如酸硷平衡的调节,体内有产生酸的方式,有产生硷的方式,有调节酸的手段,有调节硷的手段,为了维持酸硷平衡,机体充分利用酸硷缓冲,生命体缓冲酸硷的能力非常强,不会轻易受到外界的干扰而打破平衡。体温的调节是利用反馈调节,当体温过高时,身体可以通过神经体液调节增加皮肤血流促进皮肤散热,或通过出汗,以降低体温。当体温过低时,身体可以通过增加能量代谢增加产热,甚至通过寒战来产生热量,为增加体温。为了保持机体内各种平衡,缓冲和反馈调节都会在最巧妙的方式发挥作用。

  第二定律:开放性和适应性。生物体的另一个特点是适应性,生物是开放体系,与周围环境保持密切联系,并随着周围环境的改变可以发生适应性的调整。例如人类能使用高原低氧环境,能适应低温环境,能适应多种恶劣的环境是生物体的一大特征。最近《科学》上报道地球上存在基生命,就更加说明这个问题。(未完待续)

  第三定律:万有用。生物体内几乎所有的代谢物质都是有用的。过去人们曾经认为没有用的体内废物几乎都是有用的,二氧化碳表面上是代谢废物,实际上是维持呼吸运动的最重要调节物质,尿素是蛋白质代谢产物,过去认为是代谢废物,也属于有用的物质。尿酸是嘌呤代谢产物,是体内抗氧化的重要物质。空气中的氮似乎没有用,但是降低氧气毒性的关键。甚至可以这样预测,只要体内有的物质,几乎都是有重要作用的。

  生命的属性可能是区分生命与非生命的一些标准,但对指导科学研究似乎没有什么帮助。我觉得上述认识对指导生命科学研究有一些价值,因此与之不同。以下来自网络:

  生物种类非常多,数量非常巨大,生命现象十分错综复杂,可以从错综复杂的生命现象中提出生物的一些共性,即生命的属性,现列举如下:

  (1)化学成分的同一性

  从元素成分看,都是由C、H、O、N、P、S、Ca等元素构成的;

  从分子成分来看,生命体中有蛋白质、核酸、脂肪、糖类、维生素等多种有机分子。其中蛋白质都是由20种氨基酸组成;核酸主要由4种核苷酸组成;ATP(三磷酸腺苷)为贮能分子。

  (2)严整有序的结构

  生命的基本单位是细胞,细胞内的各结构单元(细胞器)都有特定的结构和功能。生物界是一个多层次的有序结构。在细胞这一层次之上还有组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统等层次。每一个层次中的各个结构单元,如器官系统中的各器官、各器官中的各种组织,都有它们各自特定的功能和结构,它们的协调活动构成了复杂的生命系统。各种生物编制基因程序的遗传密码是统一的,都遵循DNA--RNA--Protein的中心法则。

  (3)新陈代谢,metabolism

  生物体不断地吸收外界的物质,这些物质在生物体内发生一系列变化,最后成为代谢过程的最终产物而被排出体外。

  组成作用(anabolism):从外界摄取物质和能量,将它们转化为生命本身的物质和贮存在化学键中的化学能。

  分解作用(catabolism):分解生命物质,将能量释放出来,供生命活动之用。

  (4)生长特性,Growth

  生物体能通过新陈代谢的作用而不断地生长、发育,遗传因素在其中起决定性作用,外界环境因素也有很大影响。

  (5)遗传和繁殖能力,genetics

  生物体能不断地繁殖下一代,使生命得以延续。生物的遗传是由基因决定的,生物的某些性状会发生变异;没有可遗传的变异,生物就不可能进化。

  (6)应激能力,irritability

  生物接受外界刺激后会发生反应。

  生物的运动受神经系统的控制。

  (7)进化,evolution

  生物表现出明确的不断演变和进化的趋势,地球上的生命从原始的单细胞生物开始,走过了多细胞生物形成,各生物物种辐射产生,以及高等智能生物人类出现等重要的发展阶段后,形成了今天庞大的生物体系。


TAG:

 

评分:0

我来说两句

显示全部

:loveliness: :handshake :victory: :funk: :time: :kiss: :call: :hug: :lol :'( :Q :L ;P :$ :P :o :@ :D :( :)

Open Toolbar