生命科学中的未知世界

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  近代以来,由于科学家不断努力,生命科学领域取得了令人瞩目的成果。特别是分子生物学的崛起,使得人类已深入到分子水平来认识和研究问题。尽管如此,生命科学的未知世界却是如此广阔,以致每一个进展都会引出更多的疑问,它们都等待人们去解开其中的奥秘。
  生命起源之谜 最早的生命从何而来?有人认为来自于“宇宙胚种”,还有的人则认为起源于化学演化。当然,即使第一个答案是正确的话,也只是把问题从地球推到宇宙罢了。其实,“宇宙胚种”归根到底只能起源于化学物质。至于化学物质究竟通过什么途径形成为生命物质,至今仍知之有限,不得要领。这个被人们称之为“自然界历史上最复杂、最难以解决的疑谜”,今后仍是科学研究的焦点,将长期吸引科学家的注意。
  大脑之谜 大脑这个“大自然创造的最神秘黑箱”,有着无比奇妙的特点。诺贝尔奖金获得者克里克曾颇为风趣地写道:“你本身,你的喜怒哀乐,你的记忆,你的雄心,你的个人感觉,你的自由意志,事实上不外乎是大量细胞及其相关分子的行为。”但这堆神经元究竟是怎样开展工作的,人们至今却还知之甚少。
  生命演化之谜 生命是如何演化的?今天地球上这么多熙熙攘攘的物种都是从何而来?尽管达尔文“物竞天择”的理论对此作了颇为精辟的解释,但近年来的一系列发现却使得该领域重新充满疑团。例如“寒武纪大爆炸”就是其中最具挑战性的事实。在距今5亿多年前的寒武纪后期,在非常短暂的历史时期内,地球上突然冒出了许多新的动物类型。包括:海绵动物、腔肠动物、腕足动物、节肢动物、脊索动物等等。总之,大多数“门类”都在此时同时出现,而在此之前根本并不存在,以后基本上没有增加(此后增加的只是“门”以下的诸如目、科、属等层次上的物种而已)。这一事实和所谓的“渐进式演化”、“系谱树”等理论很难协调。此外,科学家在分子水平的基础上研究进化问题,也发现了许多难以用自然选择理论解释的事实。看来,“生命如何演化”仍然是值得继续探索的大课题。
  地外生命之谜 尽管直至现在还没有找到任何地外生命存在的踪迹,但宇宙中星体太多,要否定它又是不可能的事,所以寻找还必须继续顽强地进行下去。一旦有所发现,由于地外生命所处的环境和地球迥异,它演化的途径和地球也截然不同,其元素组成、结构模式、遗传密码、新陈代谢类型,肯定和地球上的生命类型有很大差别。研究它们相互之间的异同,必然会导致生命科学的重大飞跃。
  各种生物基因图谱的绘制 每种生物都有自己一套独特的遗传系统,包括若干染色体及排列其上的基因。它们的化学基础则是DNA分子,即由许多核昔酸按照严格顺序连接起来的长链。测定基因位置,并最终确定各个核苷酸的排列顺序,是透彻地了解该生物的基础工作。现在科学家已经完成了对大肠杆菌、酵母菌及其他11种微生物基因图谱的绘制工作。对于人类基因,科学家们已标识了将近一半,不过面对30亿个核苷酸对,人们仅仅分析了大约6000万个,大量工作还需今后继续进行。由于生物种类繁多,每个物种又有如此庞大的碱基对,科学家要逐个地进行分析,任务的艰巨性可想而知。
  遗传密码启闭之谜 任何物种的遗传体系都含有许许多多的基因,在个体发育过程中,这些基因真正处于工作状态的(即开启着的)仅仅只是少数,据估计不会超过10%,其余大部分都处于封闭状态。特定发育阶段将开启特定基因,由它们施展影响,并关闭不相干的基因。正是由于不同基因有顺序地开启和关闭,才使得个体发育按照严格的顺序有条不紊地进行,最终得到完整的生命体。那么在此过程中,究竟是谁在指挥生命个体发育按顺序进行的?它又是用什么方法来开启和关闭基因的呢?科学家们相信,一旦人们弄清了生命个体开启和关闭基因的机理,并将主动权掌握到人类手中,那么将会导致生命科学的真正革命。譬如让某人在青年阶段的发育进程减缓下来,他也就能够享受到更多的青春之美。
  当然,把幻想变成现实,中间的路程是漫长而曲折的,能否成功也很难说。不过有一点可以肯定:当掌握了基因启闭秘密后,人类驾驭生命的能力必将会得到极大的提高,也将相应地享受到更为丰满的“生命科学之果”了。
  (责任编辑/钱利群)
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