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诺森40亿年地球生命简史(英)尼克·莱恩9787549637638文汇出版社
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章 生命的起源——来自旋转的地球
第二章 DNA——生命密码
第三章 光合作用——太阳的召唤
第四章 复杂细胞——命运的邂逅
第五章 ——地球上的彩票
第六章 运动——力量与荣耀
第七章 视觉——来自盲目之地
第八章 热血——冲破能量的藩篱
第九章 意识——人类心智的根源
第十章 死亡——不朽的代价
尼克·莱恩(Nick Lane)
英国演化生物学家,因其在生命起源与演化领域的杰出贡献,于2015年获得生物化学学会奖,还获得过BMC遗传学、基因组学、生物信息学和进化研究奖等多项大奖。他是CLOE生命起源研究计划项目的领头人,也是林奈学会、皇家生物学会和生化学会成员。
除了在自己的研究领域屡获大奖,他还因在科学传播上的贡献获得迈克尔·法拉第奖等多个科普传播大奖。
尼克·莱恩出版了四本与生命起源和演化相关的作品。本书获得了英皇学会科学图书奖,并被《独立报》《泰晤士报》《自然》《家》评为年度很好图书。《家》称本书“新颖而令人敬畏,包含着深刻和重要的思想”,《独立报》称尼克·莱恩为“我们这个时代令人兴奋的科学家”。
◆莱恩是个从不畏惧把眼光放远,而且认真思考的作家。——维尔切克,2004年诺贝尔物理奖得主
◆一本迷人而精采的报导,关于各种伟大的生命奥祕——生命如何出现,事物如何运作,为什麽会死亡,意识如何演化。——伊恩.史都华,著有《史都华教授的数学好奇研究小间》
◆如果有朝一尔文从墓裡复生的话,我会给他这一本好书,让他能够快点赶上进度。这本书是一块扣人心弦的告示牌,汇集了关于地球上生命奥祕的各种日新月异的新闻。——马特·里德利,《基因组》作者
◆生命的起源是一个谜,但如尼克·莱恩像我们展示的那样,围绕这个主题有数引入胜的问题值得我们研究。——《纽约时报》
◆这本书就如它讲述的自然一样精彩绝伦、富于想象,并充满惊喜。——《自然》
◆近期新演化生物学发现的绝妙阐述。——《周日明星时报》(新西兰)
◆屡获大奖的生物化学家重建了生命的历史,聚焦于演化目前十项伟大的发明……关于我们自己在地球上存在本质,莱恩为我们提供了生动而发人深省的看法。——《好书志》
◆极其出色的书,有趣、易读、充满热情,面对有争议的古怪观点也不畏惧……作为床头读物毫无希望,因为你根本睡不着。——格拉汉姆·凯恩斯-史密斯《化学世界》
◆莱恩属于很罕见的一类人,作为科学家,他不但能讲述整个领域的全局视角,还能告诉你他自己有趣的观点。——卡尔·齐默《科学》
◆美妙,莱恩有科学叙事的真正天分,扣人心弦。——不列颠天体生物学协会
◆很好,莱恩的作品是大师级的,优雅而令人心满意足的。——《出版商周刊》
◆莱恩以顺畅灵巧的散文讲述了复杂的过程。——《科克斯书评》
◆作者展示了科学家是如何用可与自然本身媲美的智慧理解生命演化。——《科学新闻》
《40亿年地球生命简史》(第五章——地球上的彩票)所以现在很清楚,有殖所做的事,就是混合基因产生新的排列组合,而且是的组合。它会在整个基因组上不断地系统地做这件事,就像洗一副扑克牌,打破之前的排列组合,以确保所有的玩家手上都有公平的牌。但是问题是,为什么?
关于这个问题,早在1904年由德国的天才生物学家奥古斯特·魏斯曼解答,他提出了一个现在依然让大部分生物学家觉得十分合理的。魏斯曼可以算是达尔文的继承者,他主张有殖可以产生较大的变异,让自然选择有更多作用机会。他的和达尔文十分不同,因为他的暗示的好处并不针对个体,而是针对群体。魏斯曼说,就好像乱丢各种“好的”和“坏的”基因组合。“好的”基因组合让个体直接受益,“坏的”基因组合直接伤害个体。也就是说,对于任一世代的个体而言,并没有好处或坏处。但是魏斯曼认为,整个族群会因此进步,因为坏的组合会被自然选择消灭,(经过好几个世代后)会留下各种的排列组合。
当然,本身并不会为族群任何新的变异。没有突变的话,就只是把现存的基因组合打乱然后移走坏的基因,从而减少基因变异。但如果在这个平衡中加入一些小突变的话,如同1930年统计遗传学家罗纳德·费希尔爵士所指出的,的好处就变得明显。费希尔认为,因为突变的概率很低,所以不同的突变比较容易发生在不同人身上,而不会在同一个人身上发生两次。这道理就像两道闪电往往会打在两个不同的人身上,而不会两次打中同一人(但不管是突变或闪电,都有可能两次打中同一人,只是概率极小)。
后来,美国的遗传学家赫尔曼·穆勒在理论中导入了有害突变的影响。穆勒因为发现X线可以引起基因突变,获得了1946年的诺贝尔生理与医学奖。他曾在果蝇身上引起数千次的突变,因此比任何人都清楚,大部分的突变都是有害的。对穆勒而言,有一个更深层的哲学问题徘徊于此。一个无殖的族群,如何逃离这种有害突变的影响呢?穆勒说,设大部分的果蝇都有一到两个基因突变,整个族群中只有少数基因“干净的”个体,那会发生什么事?在一个小规模的无殖族群里,它们没有机会逃离适应度衰退的命运,就像永远只能往一个方向旋转的棘轮一样。因为有繁殖机会,依赖的不只是基因的适应度,还要靠运气,也就是说,要在对的时间出现在对的地方。设现在有两只果蝇,一个有两个基因突变,另一个没有。如果突变的果蝇碰巧身处食物丰富的地方,但是“干净的”果蝇却不幸饿死,那么就算突变的果蝇适应度较差,却只有它的基因有机会传给下一代。这种情况可能一发,每一次都像棘轮旋转一格一样,整个族群将会衰退到无可挽回直到灭亡,这个过程现在称为穆勒棘轮效应。
而可以解救这一切,因为有殖可以把所有未经突变的基因集中到同一个个体身上,重新创造出一个完美无瑕的个体。这道理就好像有两辆坏掉的车子,设一辆的变速箱坏了,另一辆的引擎坏了,那么如英国进化学家约翰·梅纳德·史密斯所说,就好像修车师傅一样,可以把两辆车子好的部分拼成一辆好车。
在这个大公无私的有殖里,可能打破公平的说由机灵的俄罗斯进化遗传学家阿列克西·康德拉肖夫在1983年提出。他提出了关于有殖的非凡理论。这项理论有两个大胆的前提,不过这两个前提至今仍起化学者激烈的争辩。个前提就是基因突变的速度要比一般人想象的快。根据康德拉肖夫的设,每一代中的每一个个体,都会产生至少一个以上的有害突变。第二个前提则是,大部分的生物都或多或少可以承受一个基因突变的害处,只有当我们同时遗传到许多突变的时候才会开始衰退。
那这两个设如何帮我们解释有殖呢?根据个设,也就是高突变概率,暗示了即使规模庞大的族群,也不能完全免于穆勒棘轮的影响,它们无可避免地会慢慢衰退,发生“突变引起的灭绝”。第二个设则很聪明,因为它让可以一次剔除两个以上的突变。英国生物学家马克·里德利有一个很好的比喻。他说无殖和有殖就像《》里面的《旧约》与《新约》一般,突变就像原罪。如果突变速率快到每一代都有一个突变(就好像每个人都是罪人),那么要除去一个无殖族群里的原罪,的办法就是毁掉整个族群,不管是用洪水淹没他们,还是用硫黄烈火烧死他们,或者用瘟疫毁灭他们。但是反过来说,如果有殖的生物可以忍受数个突变而不受伤害(直到它们可以忍受的极限),那么就有办法从表面健康的父亲与母亲那里搜集突变,然后全部集中到一个小孩身上。这就是《·新约》的办法,为了所有人类的原罪而死,也可以把全族群的突变累积到一个替罪羔羊身上,将他钉在十字架上牺牲掉。
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