生命简史：从尘埃到智人

人类是以几整人提出来了费曼悖论，因为我们假定认为生命的发展一定会产生智能，而且智能通过探索一定会超越了原来行星，并且达到了整个星系，甚至整个宇宙，但是似乎被限制的速度使得形成了一个非常漫长的过程，从生物的演化过程来看，在初期智能的形成完全是一个小概率事件，因为生物发展智能消费的能量超越了很多生物本身生存需要，我们还是看到了智能本身一定会产生信息的交流过程，非常类似于当下的 ai 大爆发的阶段，也是对于社会物资，特别是能源的疯狂消耗阶段，本来就是不知道 ai 产生智能的结果会不会来自于人类，其实智能更加本质似乎不完全是算力，而是算力带来效率的提高，使得社会能够持续发展，对于能量需要从人类自身的演化过程来说，可能要保持着大脑还是非常不容易的，ai 的算力中心的建设本身就是构建大脑，似乎相对来说还是容易一些，只是运行的时候也会改变整个的社会能量分配状态。当然我们演化过程是随机的非常类似于那些恐龙没有灭绝会不会产生智能，很多恐龙相关的电影似乎在白垩纪后末期似乎凶猛龙产生智能，只是后来的陨石终结了智能的演化过程，从分子层面似乎可以让我们以更多层面来看到这种演化过程的合理性，但是不是表示每个星球都会形成趋同演化过程。从另外一个角度伴随着 ai 大发展似乎我们的社会演化也变得更加确定了，但是结果是不是如此，我们至少当下还是不确定，对于人类自身的演化过程，从 DNA 的角度来说，还是存在丰富的可能性，只是我们不确定未来我们会不会按照智能的渴望，而来完成自我演化的控制，甚至形成了完全不可控制的结果，能够从生物角度来说，演化的时间是看到结果所必须的，但是智能是一个加速过程，只是不确定目标性是不是一定是确定的。似乎在 ai 的竞赛过程中，智能演化的确定性，可能逐渐被关注，也可能是失控的征兆。

这个书名起得有点误导，看起来像通俗的科普书，但实际上专业性很强，需要亿点点分子细胞生物学和遗传学的基础，纯文科是啃不动的。 另外这本书也不是按照地球地质年代的顺序来讲述生物物种的进化历史，其侧重于讲述生命的各种基本功能以及分析这些功能的具体实现机制。 开篇讲了生命的生成条件何以形成，比如宇宙中如何生成生命所需的基本元素比如氨基酸、碱基、核糖等等；地球如何发展出生命所必须的环境。 后面则从简单到复杂讲述原核生命的各种基本功能何以实现，比如RNA如何形成，以及如何实现自身的复制；细胞膜如何形成；蛋白质的构成，以及为何成为生命活动的执行者，合成其他生命元素和RNA；RNA如何以及为何变成DNA；DNA如何通过mRNA合成蛋白质；基因调控（合成部分而非全部种类的蛋白质）如何实现；细胞膜为何从由脂肪酸构成变成为由磷酸构成；原核生物如何利用氧化和还原醌分子来合成ATP以获取能量；又如何通过光合作用来氧化还原NADP+来获取能量；原核生物如何实现自身的分裂等等。 原核生物如何演变成真核生物，线粒体是怎样出现的；真核生物如何以及为何演变出细胞核，以及DNA的形态如何随之变化；溶酶体如何形成；真核细胞如何以及为何出现“骨架”和“轨道运输系统”；有丝分裂的过程；细胞内适用于各个不同环境的蛋白质如何得到传输。单细胞植物如何出现即叶绿体如何出现；真菌、植物和动物的身体各部分如何出现，如肌肉组织、外骨骼与内骨骼与脊椎、神经系统、循环系统包括动物的血液循环和呼吸系统等等。以及身体如何从受精卵演化出来，这又涉及干细胞和体细胞各自的功能以及细胞的极化等等。 后半部分就是讲述真菌、植物和动物的各种基本生命功能如信息传递、繁殖、生物钟，又略论动物的感觉与智能形成的生理机制。 总体而言是一部偏严肃的生物学教材，很专业很枯燥，但逻辑连贯性特别强，特别充实。 —————————————————— 书里还讲了一个比较新奇的结论，意识可能是神经细胞群的集体放电活动的结果，神经细胞数量越多且越是密集，就越能生成更高的智能。而且智力水平和大脑容量没有完全绝对的关系，书里举了鸦科为例子，说鸦科动物大脑重量仅有数十克，远远不及猩猩大象鲸鱼，但却能够表现出媲美这些哺乳动物的智能。例如乌鸦不仅可以利用工具，而且还可以利用工具来获得工具，又如喜鹊是哺乳动物之外唯一可以通过镜子测试的动物，能够意识到镜中的生物是自己。

第十二节　细菌 和 古菌 在演化过程中，原核生物 逐渐分化为两大类：细菌 和 古菌。 它们的大小差不多，都没有细胞核，DNA都呈环状， 细胞内都没有由膜包裹的、叫作细胞器的结构， 都用FtsZ蛋白进行细胞分裂， 因此 古菌 也曾经被归类于 细菌。 但是随着研究的进展，人们认识到古菌和细菌之间 还有许多差别， 是彼此不同的两大门类。 细菌 和 古菌 虽然有这些不同，但是它们之间的一次联合却导致了意义极其重大的事件，包括最后我们人类的出现，这就是 真核生物 的诞生。 第三章　真核生物 把生命带向更高阶段 原核生物 对最初的RNA世界进行了多种改造，已经是生命力强大的生物，能够在地球上几乎所有的角落繁衍。不过原核生物也有其局限性，就是构造相对简单，基因数量较少，难以有进一步的发展，即使是在40亿年后的今天，原核生物基本上还是1微米大小的单细胞生物。 但是大气中氧气的出现迫使 原核生物 做出改变，导致 真核生物 的诞生。 第一节　古菌 和 细菌 的联合造就了 真核生物 原核生物 是在大气中没有氧气的还原性环境中产生的，最初也只适应这样的环境。在原核生物出现后的长时期内，地球上的环境也一直是还原性的，大气中有很少氧气。虽然 光合作用 很早就开始释放氧气，但是这些氧气很快就被地球上的还原物质如氢气、氨、甲烷，以及亚铁离子等所消耗，不能在大气中积累。在这种情况下，原核生物也就舒舒服服地生活了十几亿年。这是一段非常漫长、完全属于原核生物的时期。 但是在大约22亿年前，情况开始改变了。光合作用释放氧气的速度终于超过还原性物质消耗氧气的速度，氧气开始在大气中积累，称为 大氧化事件，可以从多种指标如沉积岩成分的变化推断出来。氧气虽然对我们是须臾不离的必需品，但是对于习惯在还原性环境中生活的原核生物却是灾难，许多原核生物因此死亡。 能够活下来的原核生物采取了两种手段， 一种是躲，即退缩到仍然是还原性的环境中如地壳和海洋深处，成为 厌氧菌。 另一种是适应，主动利用大气中的氧气来进行氧化还原反应，即 有氧呼吸。 有氧呼吸可以将有机物彻底氧化成为水和二氧化碳，释放出更多的能量，而且由于氧存在于空气中，几乎无处不在，能够利用氧的原核生物就获得了新的生存优势。 在这种情况下，一件意义重大的事件发生了，这就是 一个能够进行有氧呼吸的细菌 进入了一个 古菌 细胞的内部。 这个过程不是 古菌 吞进 细菌，因为吞食是一个非常复杂的过程，需要细胞膜主动运动将食物颗粒包围，包围食物颗粒的细胞膜融合，才能将食物吞入细胞内（见本章第五节）。这需要能够让细胞膜运动的蛋白质，不是原核生物“干体力活”的蛋白质（如FtsZ蛋白）能够做到的，因此原核生物都没有吞食能力。 可能是由于偶然的外部力量，如石头滚动，将古菌细胞压裂，但又不完全压碎， 古菌细胞在恢复过程中，将附近的一个细菌也包裹进去了。 包裹进去的细菌也没有被古菌细胞杀死和消化，因为原核生物既然没有吞食功能，也就没有在细胞内消化外来食物颗粒的能力。细菌在古菌细胞内存活，却带来了意想不到的效果： 细菌 消耗氧气，使 古菌 能够更好地适应有氧环境的生活， 细菌的有氧呼吸又能够为古菌提供大量的能量。 古菌 本来就生活能力强大，再与这样的细菌强强联合，就形成更有生存优势的细胞，这就是 真核细胞 的前身。 这个事件的遗迹至今存留在每一个 真核生物 的细胞中，包括我们人类的细胞。 经过长时期的演化，进入古菌的 细菌 已经降格为古菌细胞的一个细胞器（细胞内执行某种特定功能的结构），专门为细胞提供能量，因其形状为线状或颗粒状而被称为 线粒体（图3-1）， 但是它仍然保留了细菌的一些特点。例如，它像许多细菌那样被两层膜包裹；有自己的DNA，而且是细菌那样的环状DNA；有自己的转录和转译系统，也就是能够以自己的DNA为模板，生产自己的蛋白质；氧化还原系统位于内膜上，相当于是在细菌的细胞膜上。线粒体 也像 细菌 那样，通过分裂来繁殖，因此线粒体只能来自线粒体，古菌细胞 是造不出线粒体的。 因此 所有的 真核细胞 其实都是 细胞套细胞。 主人细胞是原来的 古菌，而客细胞是原来的 细菌。 基因分析的结果表明， 线粒体 是由一种叫 α-变形菌 的 细菌 变化而来， 而主人细胞是古菌中的 洛基古菌。 所有真核生物的线粒体 都有共同的祖先， 说明当初细菌进入古菌细胞的事件 只发生了一次， 但就是这次细菌与古菌的联合产生了 真核细胞。 古菌细胞 拥有 线粒体 后 发福了，身体变大，而 线粒体 又可以自己分裂繁殖，所以每个 真核细胞 都可以拥有成百上千个线粒体，相当于拥有成百上千个动力工厂。 有了丰富的能量供应，真核细胞 就能够在 原核生物 的基础上进一步发展，包括 细胞核的出现。 ​ ​#今日份读书

此书非常不错，把人类历史、地球历史、生命历史结合起来，让我们知道我们从何而来？向何而往！值得反复阅读，不断品味，理解世界的本原。

有时候感觉人生很苍白，但细想：心，肝，大脑到智慧就那么容易从单细胞生物诞生吗？还不是上亿年生命努力不屈与幸运演化争取结果，细想想人类第一次重大发明：生火🔥是什么情景？是把偶然发现的技术保密起来更好呢还是分享会更完善技术？由此想到马斯克分享专利有道理的。

這是一本很專業的科普知識書，從分子水平上深入探討了生物演化的過程，涵蓋了從生命起源到現代人類的演化歷程。 生物是由分子組成的，這些分子從哪裡來？它們又如何聚集在一起，產生最初的生命？細胞如何分裂？原核細胞又是怎樣變成真核細胞的？單細胞生物怎樣發展為多細胞生物？多細胞生物中不同類型的細胞如何形成？是什麼分子使細胞發展出吞食能力，導致動物的誕生？這種吞食能力又如何導致植物的誕生？各種巧奪天工的生物結構是如何形成的？生物怎樣發展出雄性和雌性？生物如何防衛自己？生物自帶的“鐘錶”怎樣工作？感覺是怎樣產生的？是什麼分子的變化使人類從靈長類中脫穎而出？該書全面系統地在分子水平上介紹各種生物功能的形成原理和發展過程。

生命如此美妙，人们自然想知道生命是从哪里来的🐣🐣。 本书不是简单科普，涉及的生物学知识很专业，是关于原理性的解释。 🌟最初的生命? 一:基本粒子的形成与生物大分子的出现: 宇宙大爆炸之后，随着温度和密度的降低，质子、中子和电子等基本粒子逐渐形成。质子和中子通过核力结合形成原子核（即粒子团），而电子则围绕原子核运动，从而构成了原子。原子通过得失电子形成离子，不同原子之间通过化学键相互作用结合形成各种各样的分子。其中包括许多复杂的生物大分子，如蛋白质、氨基酸以及RNA分子等。 二:RNA的自我复制与生命早期雏形: RNA具有自我复制的能力，这一特性在生命起源过程中具有重要意义。然而，仅仅依靠RNA的自我复制还不足以构成完整的生命形式。随着细胞膜的出现，生命开始以细胞的形式存在，但此时仅由RNA和细胞膜组成的体系还不能被定义为真正意义上的生命。 三:RNA和蛋白质关系的建立: RNA可自我复制，但无法合成生命所需要的大分子。蛋白质在生物体内发挥着多种关键作用，能够合成生命活动所需的绝大多数分子，例如嘌呤、嘧啶、核糖和脂肪酸等。然而，蛋白质自身不具备自我复制的功能，因此需要RNA与蛋白质之间建立紧密的联系。具体而言，RNA不仅能够为蛋白质的合成提供编码信息，还可以作为催化剂参与蛋白质的形成过程。 四:DNA的出现: 尽管RNA能够储存遗传信息，但其化学性质相对较不稳定。在生物演化的过程中，逐渐出现了一种关键的酶，它能够将RNA转化为更为稳定的DNA。自此，DNA承担起了储存遗传信息的主要任务，而RNA则主要负责根据DNA的指令指导蛋白质的合成。 五:生命活动形成，生命形成: 在地球环境的变化过程中，细胞膜的完善使细胞可以控制物质进出。同时，氧化还原反应和光合作用为细胞提供了能量来源。蛋白质FtsZ保证原核细胞分裂过程的顺利进行，此外，细胞内还存在精确的分配系统，如索分系统和推分系统，它们能够将遗传物质准确地分配到两个子细胞中。至此，真正意义上的生命得以诞生。 🌟上述只是我概括性的解释，本书内容是关于原理性的解释。比如:DNA有30亿个碱基对，长1m，如何适应细胞有限的空间?书中讲到:为了适应细胞有限的空间，DNA首先缠绕在组蛋白的小球上，形成核小体。每个核小体能容纳约146个碱基对。这些核小体通过连接DNA串联在一起，形成念珠串结构，进而绕成更粗的螺线管，最后折叠成紧凑的染色体🧬。这样，DNA的长度问题得到了解决。 每次进化导致每个结构的产生，书中都有头有尾的进行了科学解释。 🌟还没看完，还有很多，先记着，看完补。

Specmann organizer 非常精彩 动物身体形成过程中的指挥中心 昆虫控制小眼形成的R8感光细胞只是一个小的指挥中心，而动物更大的结构也是由更大的指挥中心控制形成的。在受精卵分裂形成的细胞中，会产生一些起控制作用的细胞，它们发出指令，控制其他细胞的分化过程，让它们变为各种结构所需要的细胞，再由这些细胞自动组装成这些结构。 19世纪初，德国生物学家汉斯·斯佩曼(Hans Spemann)做了一个有趣的实验。他把蝾螈（一种体形类似蜥蜴的两栖动物）囊胚期的胚胎分割成两半，如果每一半都含有一个叫原口背唇的部分，每一半就都能发育成一个完整的胚胎，只是比完整囊胚长成的胚胎小一点（图5-6）。如果其中一半不含原口背唇，这一半就不能发育成为正常的胚胎。如果把部分原口背唇转移到腹面，则会形成两个头的胚胎。将鸭胚胎的原口背唇转移到鸡胚胎上，会形成另一个发育对称轴。这些结果说明，原口背唇部分的细胞具有控制胚胎结构形成的能力。 1918年，美国科学家罗斯·哈瑞森(Ross Harrison)做了另一个有趣的实验。他把蝾螈胚胎要长前肢处的细胞团切下来，移植到另一个蝾螈胚胎的两侧，结果在移植细胞团的地方也长出了前肢，表明这些细胞团也能控制前肢的形成。这说明低一层的结构如前肢的形成，也是由指挥中心控制的。 随后的研究表明，指挥中心发出的指令，多数是一些蛋白质分子，它们被指挥中心的细胞分泌出来后，通过在细胞之间扩散，到达许多细胞，与这些细胞上的受体（结合外界信息分子的蛋白质分子）结合，受体分子再把信息传递到细胞核内，调控基因的表达，使这些细胞变成所需要的类型。这些蛋白质分子控制身体结构的形成，所以又被称为成型素，像上一节中感光细胞R8分泌的Spi蛋白就是一种成型素。成型素的种类不多，但是通过它们之间的配合使用，却可以控制动物身体中所有类型细胞的形成，并且由这些细胞组装成为结构。这就像木匠的工具只有斧、锤、锯、刨、凿、钻等几种，但是通过它们的配合使用，却可以造出无数种木结构来。 [插图] 图5-6　汉斯·斯佩曼的蝾螈实验 动物的成型素 动物使用的成型素主要有以下几种，它们的名称多是由发现它们的过程而来。 无翅蛋白(Wnt) 这个蛋白的基因突变，会使发育出来的果蝇没有翅膀，因此被称为无翅蛋白（wingless与小鼠体内一个致癌基因intl为同一基因，两个名称合并为Wnt），从线虫、果蝇、斑马鱼、青蛙、小鼠到人类都含有这个基因，在动物胚胎的发育和器官形成中起重要作用。Wnt有多种，用数字表示，如Wnt1、Wnt2、Wnt3等。 刺猬蛋白(Hh) 这个蛋白的基因突变，会使果蝇的胚胎变得短圆并有密集的刚毛，样子类似刺猬，所以叫作刺猬蛋白(hedgehog protein,Hh)，在生物胚胎发育和组织器官形成上起重要的作用，其中的音刺猬蛋白(Shh)被研究得最详细。 成纤维细胞生长因子(FGF) 这种蛋白质促进成纤维细胞的增殖，所以叫作成纤维细胞生长因子(fibroblast grouth factor,FGF)。在胚胎发育过程中，它们诱导中胚层的发生、前后端结构的形成、肢体发育和神经系统的发育等。它还能够诱导上皮细胞形成管状结构，因此在血管生成上起重要作用。FGF有多种，也用数字表示。 骨形态发生蛋白(BMP) 这种蛋白质能够诱导新骨的生成，因此叫作骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)，在身体各部分结构的形成中起不可缺少的作用。BMP有多种，也用数字表示。 控制左右不对称的蛋白——Lefty和Nodal 动物的身体的左右两半不是完全对称的，例如，人的心脏位于身体的左边，肝脏位于右边。肺脏虽然在胸腔的左右两边都有，但是肺的叶数不同（右边三叶，左边两叶）。控制动物身体左右两边发育情况的分子也是成型素，分别叫作Lefty和Nodal。如果Lefty的基因发生突变，动物内脏的左右位置就会发生混乱，而且发育不正常，特别是心脏和肺。 视黄酸(RA) 在成型素中，视黄酸(retinoic acid,RA)是一种非蛋白分子，从节索动物到脊椎动物，都需要它的诱导来形成身体中的组织和器官，如动物四肢的形成。用化学药物阻断动物合成视黄酸，就没有四肢形成。相反，把蝌蚪的尾巴切断，再浸泡在含有视黄酸的溶液中，在断处就会长出许多只脚来。 下面我们用小鼠前肢的形成过程为例，说明成型素是如何指导动物结构形成的。 小鼠四肢的形成 小鼠前肢的构造和人上肢的构造非常相似，都有三根方向轴（图5-7）。第一根方向轴是近端-远端轴，它定义前肢各部分与躯干之间的相对位置。离躯干最近的为近端，是上臂的位置，离躯干最远的为远端，是脚趾的位置，中间是前臂的位置。前肢的结构在这根轴上是不对称的，例如，上臂只有一根骨头，相当于人类的肱骨，中段（前臂）有两根骨头，相当于人类的尺骨和桡骨，掌段则有掌骨和5根趾头的趾骨（图5-7右下）。第二根方向轴是前-后轴（图5-7左上）。小鼠头的方向为前，尾的方向为后。上肢结构在这条轴线上的结构也是不对称的，例如，5根脚趾（相当于人的拇指、食指、中指、无名指、小指）在前后轴方向上就不对称，拇指就不是小指的镜面结构（假设以中指为对称轴）。第三根方向轴是背-腹轴，相当于人的手心和手背，它们的皮肤结构是不一样的，手心无毛，而手背有毛（图5-7左下）。要成功地发育成一只完美的上肢，必须在这三个方向轴上都有指挥中心，用成型素分子告诉细胞它们在这三个方向上的位置，从而控制它们形成相应的结构，相当于定义一点在空间中的位置需要X、Y、Z三根彼此垂直的轴。

#科普著作220#《生命简史》这本书深入浅出地介绍了生命的起源、演化和多样性，带领读者探索生命这一神秘而奇妙的领域。通过阅读这本书，我对生命的奥秘有了更深入的理解。 首先，书中详细阐述了生命的起源和演化过程。从地球形成到最早的生命形式的出现，再到生命在地球上的多样性和繁荣，作者生动地描述了生命的演化历程。通过对化石记录、遗传学和生物地理学等多方面证据的分析，我可以清晰地了解生命是如何从简单的单细胞生物逐步演化成复杂多样的生物体系的。 书中涉及了生命在地球上的生存策略和适应能力。生命形式之间的竞争、合作、适应和进化是书中重要的主题。作者通过丰富的案例和实例，展示了生命是如何在不同环境下适应和生存的，揭示了生命的惊人多样性和生存智慧。 书中还探讨了生命对于地球和人类的重要性。生命不仅是地球上最宝贵的财富，也是人类文明发展的基石。保护生命、尊重生命、探索生命的奥秘，是人类永恒的追求和责任。 通过阅读这本书，我对生命的起源、演化和多样性有了更全面的认识，也对生命的神秘和奇迹充满敬畏之情。

很好的一本书，使我突然陷入生化危机（指生物化学突然看不太懂又好像看懂了的危机） 生命从无到有，进化从简单到复杂，从低等到高等，一场酣畅淋漓的生物发展史