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内容简介:
爱因斯坦曾说过:“我想知道上帝是如何创造这个世界的……我想知道他的思想。”从某种意义上讲,这本书正是对这个问题的回答。
知名天体物理学家马里奥·利维奥和2009年诺贝尔生理学或医学奖得主杰克·绍斯塔克合作,结合物理学和生物学来解答关于生命起源的最基本问题:生命是如何产生的,以及我们在宇宙中是否唯一?
为了回答这两个问题,两个领域的科学家沿着两条截然不同的道路前进,一条在实验室,另一条则通过观察太阳系和遥远恒星周围的行星。但殊途同归,这两条紧密相连的路不可避免地交织在一起,但它们指向同一个目的地——理解生命的真正含义。
在这里,你将看到错误的开始、中途的死胡同以及关键步骤的惊喜逆转,你还将看到科学家对科学的执着和对事业的沉浸,以及突破所带来的兴奋……
每一个在实验室中发现的生命产生途径都意味着,在环境截然不同但资源可支配的宇宙的其他地方,也可能实现这样的壮举,包括我们的银河系。同样,通过观测证明地外生命相对普遍,将带给化学生物学家这样一个信念,即生命的诞生必然存在化学途径。
在这一探索过程中,伟大的发现即将被发现。或者是,实验室实现了生命诞生的第一步——复制,进而令人信服地合成生命,带来意外之喜。或者是,生命确实无处不在,在遥远的太空,我们获得了观测数据。无论哪一个,都将改写人类的发现历史。
作者简介:
马里奥·利维奥(Mario Livio)
天体物理学家,畅销书作家,曾任职于空间望远镜科学研究所,美国科学促进会会员,皮亚诺奖和国际毕达哥拉斯数学畅销书奖得主。已出版作品包括《最后的数学问题》《伽利略传》《φ的故事:解读黄金比例》《好奇心的秘密》。
杰克·绍斯塔克(Jack Szostak)
芝加哥大学化学系教授,2009年诺贝尔生理学或医学奖获得者。美国国家科学院院士,美国艺术与科学院院士,纽约科学院院士。
第1章 是怪异的化学事故,还是宇宙的必然要求?
第2章 生命的起源:神秘的RNA世界
第3章 生命的起源:从化学到生物学
第4章 生命的起源:氨基酸和肽的产生
第5章 生命的起源:从组装第一个原细胞开始
第6章 温暖的小池塘:从天体物理学和地质学到化学和生物学
第7章 太阳系的其他行星上存在生命吗?
第8章 太阳系的卫星上存在生命吗?
第9章 对系外生命的天文探索
第10章 未知的生命:自然与非自然的设计
第11章 寻找地外智慧生命:初步想法
第12章 搜索地外文明的印记
第13章 即将到来的重大突破
致谢
扩展阅读
译后记
· · · · · · (收起)
原文摘录:
细胞结构的本质是,细胞是一个区室——一组局域化的分子,以某种方式与环境的其他部分隔离开来。在一个非常基本的层面上,我们很容易看出为什么这是必不可少的。毕竟,我们自己也是一个个体,我们不希望自身的组成部分会轻易地溶解在环境中,并随风飘散。这同样适用于细菌等单细胞生物,也适用于最早的细胞,在这些细胞中,防止单个细胞的成分发生“遗失”是很重要的。然而,细胞作为生命单位的重要性还有一个更微妙、更根本的原因,那就是空间局域化。空间局域化是达尔文进化论出现的必要条件,也是我们周围所有不同生命形式进化的必要条件。为了理解为什么会出现这种情况,我们来考虑一个原始RNA分子。RNA的序列赋予了它催化某种代谢反应的能力。例如,我们可以想象这种代谢活动是核苷酸的合成,用于制造更多的RNA。现在,让我们进一步想象这种原始RNA的序列在复制过程中发生了错误,于是这个RNA分子的后代就是原始序列的突变版本。这种突变RNA或许能比原始核酶更快地催化核苷酸的合成。如果所有这些都发生在自由漂浮的RNA上,那么这种代谢反应的产物将扩散到周围环境中,可能有助于其他需要核苷酸完成复制的RNA。实际上,突变RNA不会受益于其优越的催化能力。现在考虑另一种情况,原始RNA存在于某种局部区室,而其他RNA存在于它们各自的单独区室。在这种情况下,碰巧获得更有效代谢活性的突变RNA将能够利用其优越的催化活性,因为其产物(在本例中为核苷酸)也将保持在同一区室内。在那里,它们可以促进突变RNA的复制,但不能促进其他RNA的复制,从而使突变RNA具有适应性优势。 (查看原文)
闻夕felicity
1赞
2025-04-17 17:37:24
—— 引自章节:第5章 生命的起源:从组装第一个原细胞开始
这种关于分区进化优势的论证几乎适用于任何突变的结果。再举一个例子,考虑这样一个RNA分子,它作为RNA聚合酶发挥作用,可以帮助复制自身序列。这个想法并不像听起来那样异想天开,因为这些分子是在实验室的实验中进化出来的。正如我们在第2章提到的,能够帮助复制自身序列的RNA分子叫作RNA复制酶。这种RNA在生命的早期进化中起着至关重要的作用。在这个例子中,我们需要考虑这样一个事实,即RNA分子必须折叠成特定的三维形状,才能像蛋白质酶一样充当催化剂。但另一方面,为了完成自我复制,RNA分子还必须展开,以便进行复制的酶在合成副本时可以沿着其线性序列行进。也就是说,要让RNA分子进行自我复制,我们需要两个具有相同序列(或互补序列)的RNA分子协同工作。其中一个分子必须展开,以便它可以成为被复制的模板,而另一个分子则被折叠并用作复制酶。这一要求立即凸显了区室化的必要性,否则这两个RNA会因漂移而分离,致使复制过程很难发生。现在想象一个RNA分子,它是一种RNA聚合酶,但在溶液中可以自由漂移,其周围环绕着许多其他无关RNA。它可能会忙于复制其他RNA。更糟糕的是,作为高级RNA聚合酶(核酶)的突变版本,它在复制其他无关RNA方面会表现得更优越,其本身却不会从其较高的RNA聚合酶活性中受益。而在细胞中,具有增强复制能力的突变RNA则会受益于其优势,因为它会自我复制,或者至少是复制与其有共同祖先的后代的相关分子。 (查看原文)
闻夕felicity
1赞
2025-04-17 17:37:24
—— 引自章节:第5章 生命的起源:从组装第一个原细胞开始