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第42节：二、生命之前（8）
白垩纪中期，冈瓦纳大陆已开始分成非洲、南美洲（但北部仍与非洲相接）和包括澳洲、南极洲和印度在内的一块大陆。白垩纪晚期，印度已分出并开始向北移，直到最后与亚洲接触；南美洲完全与非洲分离，但在南部仍稍与南极洲…澳洲陆块连接；北美洲已向西移动得很远，以至彻底地与欧洲西部分离，但与亚洲东北部相接而在阿拉斯加和西伯利亚地区形成白令陆桥。在白垩纪晚期有一次大规模的海退，使大块陆地暴露出来。在三迭纪早期，大西洋比今天窄，美洲向西的移动仍在进行中。最后，在上新世晚期（〃世〃是比〃纪〃更进一步的时代划分，上新世属于晚第三纪晚期）巴拿马地峡产生，北美洲与南美洲连接起来并将加勒比海的海洋生物区系与东太平洋的生物区系分开。
在这段漫长的历史中大部分时期，地球气候较今天温暖，纬度温差较小。寒武纪晚期、石炭纪、二迭纪是发生过冰川作用的寒冷时期。最近一次气温趋冷始于三迭纪早期，到渐新世（属于早第三纪晚期）时，北半球已变得比以往更冷、更干燥，草原和落叶林分布更广。到了更新世（约始于200万年前），气候剧烈改变，极地和近极地地区的温和气候变得很冷，极地冰盖形成。在北半球大陆的冰川反复地扩大和退缩，有许多小冰期，至少有四次大冰期，其中最近的一次大冰期称为北美威斯康星冰川，约在1万年前消退。在冰川时期，全世界海平面下降100米，下降程度与冰盖中水被封闭的程度相当。热带和亚热带地区的气候变得比较干燥，仅两个冰期之间的气候较为温暖和较为潮湿，而且海平面上升。
第43节：一、生命解说（1）
第四章 生命演义
太阳系有很多类似地球的行星…火星、水星、金星。它们的构造和基本物质组成与地球非常类似，但是只有地球上的大气和水产生了生命，这不能不说是个奇迹。
最早的生命从何而来？它是怎样起源的？这是一个复杂的问题，历来存在着意见分歧。有些不得不承认进化论的有神论者认为，最早的生命是造物主（上帝）创造的，创造出来以后，才有生命的进化。自然发生说则认为在地球目前的条件下，可以从非生命一下子产生出生命来。
只有一个人不同意这些论点，他于1871年在给朋友的信中这样写道： 〃有人认为产生最早生物的条件一直跟现在的条件一样。但是，如果（啊！这是多么大的一个如果啊！）我们能够设想某一个温暖的小池子，那里有氨、磷酸盐、光、热、电等等，通过化学方法形成了蛋白质，并进行进一步的变化，产生出生命；而现在这些物质一形成就会被其他生物吞吃或吸收，而不能成为生物……〃 这个人就是进化论的奠基人…英国博物学家达尔文。
一、生命解说
1．生命命题
美国生物学家威廉姆教授曾在斯坦福大学从教三十多年，他遇到的最多的问题就是〃什么是生命〃？如何在探究学习过程中引导学生对〃什么是生命〃的问题进行一番探究，威廉姆教授颇动了一番脑筋。
说起生命，人们脑子里跳出来的第一个想法就是〃活的〃。
知道了什么是活的，也就知道了什么是〃死的〃，知道了活的和死的，也就能回答什么是生命了。植物人是不是一个特例？以大脑判定死亡时，植物人应该算死了；以心脏停止跳动判定死亡时，植物人就应该是活的。主张大脑死亡即死亡的人认为植物人的器官可以捐出来医救病人，但以心脏停止跳动判定死亡的人认为这样做无异于在杀人。这实在是一个非常复杂的社会问题，涉及判定生命死活的标准，涉及宗教信仰，涉及伦理、道德、道义…… 社会学争论的焦点只是如何理解死亡，而生物学的任务却是要给出一个定义。在科学课堂上探究生命的起源，很难做到由一个单一的事件把问题一下说清楚，它有一个较长时间的演化过程。
有一次在课堂上，又有学生提问关于生命的问题。威廉姆教授问大家〃死〃与〃活〃的标准是什么？有的说，〃活的东西会动，死的东西不会动。〃威廉姆教授诡秘地一笑，〃那汽车呢？帆船呢？它们会动，它们是活的吗？死的东西不会动，树不会走动，树难道是死的吗？〃看来，用会动不会动判定死活，在科学意义上显然是不够严密的。而正是这个不严密，才使得学生必须继续沿着这条思路往前走，进入前面〃更茂密的丛林〃去进行更深入的探究。显然，威廉姆教授并不急于把答案告诉学生，他支上了幻灯机，学生们的好奇心顿时倍增，一张张脸上无一例外地挂着做学问的认真。学生们看到在一只盛着透明液体的培养皿里有一个不透明的圆形小物体，一动不动地呆在那里。在幻灯打出的屏幕上，这个圆形物体变成了一个小黑点。〃这个小黑点，你们说是活的还是死的？是有生命的，还是无生命的？〃凭着观察和理解，学生们的回答几乎是一致的：死的，无生命的。威廉姆教授的沉着显然在怂恿他们的判断。然后…让我们还是等一会儿再〃然后〃，此时只见威廉姆不慌不忙，仅仅是在调焦距，让画面上的〃小黑点〃看上去更清楚。变得更清楚的画面增加了学生们判断的可信度，那的确是一个一动不动的小黑点儿。不少学生认为，但凡是一个活物，它就不可能在放大这么多倍数之后还会不露一丝痕迹，纹丝不动！ 死的，肯定不是一个生命体。威廉姆问一名学生：〃你有没有过这样的体验，当你特别饿的时候，你一点都不想动，或是没有一点力气想动？〃〃太有这方面经验了，而且不止一次。人挨饿的时候，不是不想动，而是一点力气都没有了，实在动不了了。〃〃那你们想过没有，这小黑点，假如是个小生命，它会不会饿得一点力气也没有了呢？〃〃也许不能排除这种可能性吧。〃 学生们只是不想把话说绝。但经验告诉他们这种可能微乎其微。〃那咱们给它喂点食物，也许它太饿了。〃说着，威廉姆教授用镊子夹起一点〃食物〃，小心地放在小黑点儿的身边。食物很快在水中溶化，水变成一片橘黄色。当溶化的食物接触到小黑点后，奇迹发生了，小黑点变得活跃起来，整个身体逐渐开始蠕动，像变形虫似的，还不时用它的伪足把食物拢到身下，有时小黑点还把自己分开，分成两部分，分开后，全部变成了可以活动的独立的小黑点。再仔细观察，小黑点身体表面居然生出了毛茸茸的外层……5分钟后，〃吃饱〃了食物的小黑点终于安静下来。有学生说，吃饱了休息一会儿也是常情。这期间，威廉姆教授开始启发学生思考若干相关的问题，诸如食物进入了小生命的肌体了吗？进入小生命的肌体后纳入了一个什么样的机制？有没有新陈代谢的过程？食物转换成小生命的能量经历了怎样一个变化？小生命体外毛茸茸的柔软层是否是经过新陈代谢后的排泄物？小生命是否会自我繁殖？能否靠基因系统产生下一代？这个基因系统可不可以特别地调控小生命的生长和新陈代谢？它的基因系统是否可以产生出多个不同的种？这些新种能否更好地适应环境的变化？小生命停止活动后是休息？是睡眠？还是死了呢？……尽管所有的答案都还是推测的，但这个过程让每个学生都验证了一回事先列出的有关生命的各种特征。总括这一切，大家得出一个一致的结论：那个最初浸在水里的小物体，后来在幻灯屏幕上出现的小黑点，再后来见到食物后表现出〃兴奋〃状态的是个小生命，是〃活的〃。当这个探究过程终于结束之后，威廉姆教授宣布说：〃现在，我要告诉你们真相了。〃〃什么真相？难道我们观察到的这一切还不是真相？〃 学生们发出了疑问。〃是的，〃威廉姆教授说，〃液体是2％ 的硝酸溶解液，'食物'是钾铬酸盐的结晶体，而'小生命'自己是一滴汞。〃听到这里，学生们无不愕然。一个纯净的化学反应过程在视觉里居然变成了一个非常生物的现象。
第44节：一、生命解说（2）
这个有趣的小故事说明，生命不是用眼睛看和用脑子想就能确定的，必须有科学的方法和概念来描述它。
2．生物学标准定义
现代生物科学认为：生物种类非常多，数量非常巨大，生命现象十分错综复杂，但是错综复杂的生命现象一定存在某些共同的规律。比如从元素成分看，至少地球上的生物都是由碳、氢、氧、氮等元素构成的；而从分子成分来看，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。再比如已知大部分生物的基本单位是细胞，细胞内的各结构单元（细胞器）都有特定的结构和功能，而整个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，如各系统中的各器官、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体系。各种生物编制基因程序的遗传密码是统一的。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，最后产生代谢过程的最终产物而被排出体外。所有的生物体都能通过新陈代谢作用而不断地生长、发育。生物体还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。
那么，按照生物学的标准说法，概括起来，具有如下特征的现象，应该就是生命：
（1）应激性 应激性是指生物个体对外界刺激发生反应的特性。我们的手触到热源会缩回，昆虫晚上会向光源聚集，都是对刺激的反应，即生物具有应激性。
（2）新陈代谢 新陈代谢是指生物体与其周围环境之间进行物质和能量交换以及生物体内物质和能量的转变过程。
生物个体的新陈代谢包括相互联系的两个方面：同化作用与异化作用。同化作用是指生物从外界摄入物质（如我们吃食物、喝水），经过一系列的转化过程，将外来物质转化为自身的物质（如构建我们的糖、脂肪和蛋白质），并把能量储存在自身的物质内的过程；异化作用是指生物个体内的物质分解成较简单的物质，并释放出能量，以供活动所需的过程。生物个体正是通过新陈代谢…同化作用与异化作用的过程维持生命。个体的新陈代谢停止，生命即告终。
非生物也能与外界进行物质交换，但交换的结果是导致自身的消亡，而不是自身的建设。例如，蜡烛借助于空气中的氧，燃烧后变成二氧化碳和水蒸气，岩石风化变成土壤。
第45节：一、生命解说（3）
因此，外界环境是生物个体生存的条件，是非生物个体消亡的原因，这就是生物个体与非生物个体在与环境相互作用过程中的本质区别。
（3）生长与繁殖 生物的生长，是指生物把生命所需要的物质吸收到体内，经过一系列转化后成为其自身的物质，而使生物个体长大的过程。
非生物的〃生长〃只是相同物质的增加。在寒冷季节，把水浇在冰块上，冰块会增大；把若干小溪的水注入一条河时，河水会增加。但冰块的增大部分和河水的增加部分仍然是水，而不是别的物质。所以生物的生长与非生物的生长有着本质的区别，前者有质和量的变化，后者只有量的变化。生物生长到一定程度后具有产生后代的能力，即具有繁殖能力。由于任何一个生物个体有朝一日总要死亡，因此生物的繁殖保证了种族和生命的延续。
（4）遗传、变异和进化 生物进行繁殖时，具有〃类生类〃现象，如狗生狗、猫生猫。这种亲代与子代相似的现象称为遗传，它保证了各个物种的相对稳定性。但是，亲代与子代之间，以及子代各个个体之间总会有差异，这种现象称为变异。生物有了变异，通过自然选择把有利的变异在群体中固定下来而成为新类型，使生物得以进化。
生物通过遗传、变异和自然选择，不仅使得生物界的各个物种具有相对的稳定性，而且使得生物界产生由低等到高等、由简单到复杂、由水生到陆上的逐渐进化。
3．生命的哲学解释
生命是生物体所显现的种种现象的总的抽象概念。从古至今随着人们对这些现象的逐步理解，生命的概念也在不断地改变。上文中我们提到的现代常用的定义，即生命是生物体所表现的自身繁殖、生长发育、新陈代谢（与环境进行物质和能量交换）、遗传变异以及对刺激的反应等的复合现象。但这些复合现象中任何一个单一现象都不是生物所特有的。拿〃新陈代谢〃来说，非生命的火焰不断把燃料变成其他物质，进行着剧烈的物质和能量交换，但人们并不认为它有生命；相反在适当条件下保存着的种子（如古莲子）在长时间内可以没有物质和能量交换，但仍然具有生命，因为环境适宜它就会萌发。〃生长〃也是一样，无机的晶体在形成的时候（如水结冰），就有一个生长的过程；相反，有些生命体并不总在生长，有的一旦形成，大小就不变了。〃繁殖〃也不是生命体独具的特征，凡是有自催化过程的反应系统都有繁殖现象，如一些核反应；而有些生命体由于生殖系统的先天缺陷也不能繁殖（如骡子）。至于说到外界刺激会引起反应这一点，自从有了机器，特别是计算机以后，那也就不能认为是生命所特有的性质了。
第46节：一、生命解说（4）
既然生物学上的概念不能涵盖生命的定义，我们就必须从更广泛的领域中寻找答案。
古希腊的哲学家倾向于把一切尚不了解的产生运动的原因称之为〃力〃。以后的学者们就借用了这个〃力〃的概念，研究了各种运动，如物理学中的〃引力〃、〃电磁力〃，化学中的〃亲和力〃等。他们的研究取得了很多成果，但是至今还没有弄清楚古希腊哲学家很早就提出的所谓〃活力〃或〃生命力〃是什么。中国古代的哲学家倾向于把尚不了解的产生运动的原因归之为〃气〃，生命被看作是〃气〃的活动。例如：〃人之生也，气之聚也，聚则为生，散则为死……故曰通天下一气耳。〃〃气〃也是不明确的概念，不同的学者有很不同的解释。其他与现代科学比较接近、有唯物主义倾向的观点如：〃人之生，其犹冰也，水凝而为冰，气积而为人。〃这里把生命的形成比作水结冰的过程，这种观点与现代科学的近似之处在于它强调了生命的有序性。也有把生命比作火的，如：〃人含气而生，精尽而死，灭也。譬如光焉，薪尽而火灭，则无光矣。故灭火之余，无遗炎矣；人死之后，无遗魂矣。〃这种观点则强调生命是一个物质代谢过程。由此可知，中国古代哲学家把生命看作一个物质运动过程，常把生与死联系起来讨论，这也是中国哲学思想的特点。
4．分子生物学观点
分子生物学产生后，人们开始从生命物质微观构成的共性来概括生命定义。根据分子生物学的研究，人们对构成生命活动的基本物质有了比较详细的了解。生命体的形状、大小和结构可以千差万别，但它们都是由脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）和蛋白质等大分子为骨架构成的。
DNA是由4种不同的叫作脱氧核苷酸的小分子（单体）按一定的排列次序组成的一条非常长的分子链，例如大肠杆菌的 DNA就是由约两千万个脱氧核苷酸分子组成的长链。在各种不同形式的生命体中，DNA相当于同样字母写出的长短不同、排列次序不同，因而意义也不同的书。RNA也是由4种不同的叫作核苷酸的单体连接而成的分子链。其情况与DNA相似，但链较短。各种不同形式的生命体中有着各式各样长短不一的 RNA。蛋白质是由20种不同的氨基酸单体按照一定次序连接起来的长链分子。各种不同形式的生命体中具有各式各样的单体排列次序的长短不同的蛋白质链，链的折叠、卷曲形状也各不相同。总之，各种生物的DNA、RNA和蛋白质都分别由4种脱氧核苷酸、4种核苷酸和20种氨基酸单体组成，也就是说它们都是由通用的〃元件〃组成的，这些核酸、蛋白质在各种生物的生命活动中所起的作用也基本相同。
第47节：一、生命解说（5）
由于DNA可以自身复制，因而使生命物质具有繁殖和遗传的能力；由于DNA能通过转录和翻译决定RNA及蛋白质的结构，从而控制了生物的形态结构和生理功能；而复制、转录及翻译这些过程又都需要蛋白质、酶及 RNA参与。这样，就有了一个分子生物学的生命定义：生命是由核酸和蛋白质特别是酶的相互作用产生的、可以不断繁殖的物质反馈循环系统。
分子生物学上对生命的这种说法是对生命物质的微观结构及其运动过程的描述。它概括了分子生物学的一些重要的理论突破，但仍然有一些界限不清楚的地方。自然界有一类东西称为病毒，病毒是由核酸链和蛋白质外壳构成的，单独存在时，好像是一种纯粹的化学物质，并可结晶，但一旦进入了活的特定的宿主细胞中，就可利用宿主细胞内的单体和能量的供应以及复制、转录和翻译的〃机器〃自我繁殖。近来又发现一些被称为质粒的物质，它更为简单，只是一些裸露的环状核酸，但可进出于活细胞之间，利用活细胞内的复制〃机器〃自我繁殖。此外，类病毒也有类似的情况。这些物质是否具有生命，目前还有争论。有人认为，只要能够控制自身繁殖和遗传变异并对进化力量独立做出反应的都应称之为生命。如果这样讲，那么病毒、噬菌体、质粒和类病毒之类的东西就都可划为生命物质。也有人认为，生命体必须能够独立自主地复制、转录、翻译和提供单体及所需的能源，而病毒、类病毒和质粒之类的东西是一种不完整的生命形态，它们都是寄生的，不能独立存在。但后一种观�