2018/10/12

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一个细胞,是如何变成一个人的?

内容来源:2018年10月27日,在混沌大学举办的创新线下课程「生物学思维」(广州专场),中山大学博士生导师、万人计划科技创新领军人才王宏斌,进行了主题为“生物学思维:秩序从何而来?”的精彩分享,笔记侠作为合作方,经主办方和讲者审阅授权发布。


封图设计& 责编 | 丽丽

第  2678 篇深度好文:10393 字 | 15 分钟阅读

完整笔记•科学主义

本文优质度:★★    口感:蜜汁石榴

笔记君邀您思考:


  • 一个细胞,是如何变成一个人的?

  • 肿瘤为什么会严重身体健康?

  • 疾病是怎么来的?

  • 上一期我们分享了关于组织的边界以及如何形成组织的话题,今天,我们将围绕“秩序从何而来”这个话题展开分享。(直接点击蓝色字可查看)


     细胞,远比你想象的聪明


    对于一个细胞生命来讲,它有作为边界的膜。


    膜里面包裹很多的物质,无时无刻不在高度的、有秩序的发生生物学过程,以保证我们每一个人、每个生命的机体健康正常的运行。

     

    如果要为它找一个中枢,来指挥其所有活动的话,可能就得进入到细胞核里面的遗传物质。

     

    大家一定在各种场合反反复复听到遗传信息,听到基因。

     

    但我觉得很多人并不是真的了解遗传信息是怎么回事,遗传信息是如何解读的?


    遗传信息是如何变成我们现在所看到的的生物学实体的?这些问题很多人并不是很清楚。

      

     

    对于细胞来说,决定细胞命运机制的就是它里面的遗传物质,那么,这一套遗传物质到底是什么?它的组成成分是什么?


    这跟前面讲到的膜很像,它的组成究竟是什么?这套信息为什么能够有序地支持整个生命活动?

     

    一、任何秩序背后

    一定有一套信息来⽀撑它

    我们可以从一个生命,比如一个细胞去逐渐分解它,看看组成细胞的最底层的是什么。

     

    分解下来就会发现,大概有这三大类。一类叫核苷酸,可能很多人不知道核苷酸是什么,这个双螺旋估计应该很熟悉。


    其实组成双螺旋的每一个碱基,我们就把它叫做核苷酸,简称为核酸。

     

    另外,就是蛋白质,蛋白质的基本组成单位就是氨基酸。还有一种就是糖。这是三层大概比较简单的小分子的物质。

     

    在这几种物质中,生命选择核苷酸作为它的遗传信息的继承者,为什么?

     

    希望你们思考一下,它应该具备什么特点?

     

    要回答这一问题,先来思考一下信息这个概念是什么?这个词可能不好解释,我们把它换一个词:“语言”。

     

     

    从上图看到的是什么?二进制,零和一,对吧?我们都知道APP等软件的背后的底层逻辑是都是编程语言。


    那么,你觉得编程语言该具备什么样的特点?

     

    第一、  简约。


    零和一很简单,但它可以有足够多的变化、组合,可以承载无限量的信息,这是一个很重要的点。


    第二、可被读取。


    如果信息不能被读取,语言不能被读取,那么这一切将毫无意义,它就只是一个符号。


    读取是什么?就是你能将其转换成某一种思维,或者另外一种语言能解读它。

     

    第三、可记录,可存储。


    所有的记录复制都代表着什么?稳态,即它是稳定的,这个系统必须是稳定的。不能今天发的信息是一个意思,明天又变成一个意思了。

     

     

    核苷酸仅仅包含ATGC四种碱基,这四种碱基符合我们前面说到的第一个原则,即简约。

     

    而且它能够被记录和串联起来,而用核苷酸来做它的密码来存储的话,有什么好处?

     

    好处是它可以把相邻的串起来,在化学上、物质上串成一条,它可以串成一串东西,在结构上有一个相对稳态的结构。


    不是孤零零的,而是有序的串起来,这一点很重要。另外,它除了可以串起来,还可以有一个所谓的成对的性质。


    比如C和G可以配对,A和T可以配对,一旦配对,意味着它不仅是一条单链,它还可以变成一条双链。


    这就是DNA双螺旋的来历。双螺旋是因为它有双面,结构和空间上形成一个螺旋,所以就是双螺旋。

     

    所以,由于它只有四个,又能够串联起来,还可以成为双链,那么,结构上比较稳定。


    因为单链的东西很脆弱,很多的内部结构会被暴露出来受到破坏。


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