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三、生命起源揭秘
在科学王国中， 有关生命的起源， 生命的本质以及生物的进化等一系列问题至今仍有成千上万的谜团有待科学家们去揭开。特别是有关生命的起源的问题， 千百年来一直是人类苦苦追寻的， 但至今仍没有明确的答案。最近， 日本几十位著名的科学家共同讨论了21 世纪自然科学迫切需要解决的一系列重大问题， 最后选出了下一世纪人类渴望揭开谜底的“自然科学七谜”， 其中“生与死”这一生物科学命题高居“七谜”的榜首。
最近几百年来， 生命科学的发展是十分惊人的。几百年以前， 人类对生命的秘密还几乎一无所知， 而现在已经进入了分子生物学时代。在人类探索生命奥秘的过程中， 有几种生物的名字将名垂史册， 因为我们现在有关生命的秘密的许多知识都是以它们为材料进行研究所取得的。这几种名垂史册的生物就是： 大肠杆菌、噬菌体和果蝇。在细菌和病毒被人类认识之前， 果蝇是遗传学家、生化学家等最常用的材料。然而， 当科学家们认识了细菌和病毒之后， 果蝇就不得不受到了冷落， 这是因为： 细菌和病毒在一两天内所繁殖的个体比遗传学家一辈子用过的果蝇标本还要多。因此， 在过去近100 年来， 微生物成了生物学家的“宠物”， 我们目前所知道的生命规律， 绝大多数都是以微生物作实验材料获得的。
40 年代以前， 生物学家们还不知道生物体的遗传物质是什么， 有的认为是核酸， 有的认为是蛋白质， 双方都似乎有些道理， 但又都缺少使人信服的证据。这时有一位颇有心计的科学家阿瓦里想到了微生物， 于是他用微生物做了一个非常巧妙的试验， 终于证明生物体的遗传物质是DNA 而不是蛋白质。他的试验是这样设计的： 肺炎链球菌有两种类型， 一种叫光滑型(S 型)， 它的致病力强； 另一种叫粗糙型(R 型)， 它的致病力弱。于是， 这位科学家提取S 型的DNA 与R 型细菌一起混合， 结果发现R 型细菌变成了S 型。他进一步研究发现， 如果加入少量的DNA 水解酶， 这种转化立即消失， 而加入蛋白质水解酶则不改变这种转化。通过这一实验， 他充分证明了引起细菌遗传改变的物质是DNA， 而不是蛋白质。
DNA 作为遗传物质， 生物体必须能够进行自我复制， 从而在繁殖过程中给予子代一套DNA ， 自己仍保留一套DNA 。然而， 这种复制是怎样进行的呢？ 为了解释DNA 的复制机制问题， 科学家们又一次想到了细菌。他们以大肠杆菌为试验材料， 终于揭开了DNA 复制之谜。原来， 在DNA 复制时， DNA 的两条链子首先解了开来， 然后以其中的一条作为模型非常准确地复制出一条新链来， 用于复制新链的材料是4 种不同的核苷酸和一系列的酶。
很久以前， 微生物学家在培养大肠杆菌时发现了一件怪事： 当大肠杆菌生长在同时含有葡萄糖和乳糖的培养基上时， 它们首先吃葡萄糖， 而对乳糖毫不理睬， 当把葡萄吃糖完后， 细菌首先“休息”一会儿， 然后又津津有味地吃起了乳糖。微生物学家把这件怪事叫做“细菌的二次生长现象”， 但谁也说不清是怎么回事。为了解开这个谜， 法国的两位科学家进行很长时间的研究， 终于发现了这一秘密： 原来， 细菌消化葡萄糖和消化乳糖然后产生酶的行为是由一个共同的“总开关”控制的， 以下是两个“分开关”分别控制两种不同的酶的产生。当培养基中有葡萄糖时， 消化葡萄糖的酶产生， 即“葡萄糖开关”打开而“乳糖开关”关闭； 而当葡萄糖用完时， “乳糖开关”也随之打开， 这样的一关一开又是由“总开关”控制的。这就是著名的“乳糖操纵子模型”， 它为解释细菌的许多奥秘作出了巨大贡献， 这两位科学家也因此而荣获“诺贝尔奖”。
生命的起源是生物科学中的第一大谜。人类在揭开生命起源的奥秘的“长征”中， 微生物是我们最可靠的同盟军。虽然生命起源之谜的完全揭开尚需很长的时间， 但微生物近10 几年来的两项“壮举”确是鼓舞人心的。一件是： 最近国外有几位科学家使埋藏于冰天雪地古老化石中的细菌起死回生， 它们的寿命至少有几千万年了！ 这种起死回生的“活化石”无疑是我们研究生命起源的极好材料。第二件： 长期以来， 科学家们对地球上先有DNA 、RNA 还是蛋白质感到十分迷惘， 这是一个类似乎“先有鸡还是先有蛋”的问题。因为大家知道， 一切物质的遗传信息主要是DNA 携带的， 遗传信息又是RNA 传递的， DNA 和RNA 又是蛋白质酶催化合成的， 似乎只能三者同时发现， 谁先出现都是不可能的。然而， 在地球上三者的出现肯定是有先后顺序的。值得庆幸的是， 对这个问题现在有了较满意的答案， 即RNA 最有可能首先出现。因为很多科学家主要以微生物为材料研究发现， 某些特殊的RNA 既可携带遗传信息又具有酶的功能， 至于传递遗传信息则是它的本职工作。
有关生命的奥秘还有许许多多的谜需要解开。在本书行将结尾的时候， 作者愿以我国生物科学的开拓者之一童第周先生的一句名言与诸位读者朋友共勉： “科学世界是无穷的领域， 人们应当勇敢去探索。”
最近几百年来， 生命科学的发展是十分惊人的。几百年以前， 人类对生命的秘密还几乎一无所知， 而现在已经进入了分子生物学时代。在人类探索生命奥秘的过程中， 有几种生物的名字将名垂史册， 因为我们现在有关生命的秘密的许多知识都是以它们为材料进行研究所取得的。这几种名垂史册的生物就是： 大肠杆菌、噬菌体和果蝇。在细菌和病毒被人类认识之前， 果蝇是遗传学家、生化学家等最常用的材料。然而， 当科学家们认识了细菌和病毒之后， 果蝇就不得不受到了冷落， 这是因为： 细菌和病毒在一两天内所繁殖的个体比遗传学家一辈子用过的果蝇标本还要多。因此， 在过去近100 年来， 微生物成了生物学家的“宠物”， 我们目前所知道的生命规律， 绝大多数都是以微生物作实验材料获得的。
40 年代以前， 生物学家们还不知道生物体的遗传物质是什么， 有的认为是核酸， 有的认为是蛋白质， 双方都似乎有些道理， 但又都缺少使人信服的证据。这时有一位颇有心计的科学家阿瓦里想到了微生物， 于是他用微生物做了一个非常巧妙的试验， 终于证明生物体的遗传物质是DNA 而不是蛋白质。他的试验是这样设计的： 肺炎链球菌有两种类型， 一种叫光滑型(S 型)， 它的致病力强； 另一种叫粗糙型(R 型)， 它的致病力弱。于是， 这位科学家提取S 型的DNA 与R 型细菌一起混合， 结果发现R 型细菌变成了S 型。他进一步研究发现， 如果加入少量的DNA 水解酶， 这种转化立即消失， 而加入蛋白质水解酶则不改变这种转化。通过这一实验， 他充分证明了引起细菌遗传改变的物质是DNA， 而不是蛋白质。
DNA 作为遗传物质， 生物体必须能够进行自我复制， 从而在繁殖过程中给予子代一套DNA ， 自己仍保留一套DNA 。然而， 这种复制是怎样进行的呢？ 为了解释DNA 的复制机制问题， 科学家们又一次想到了细菌。他们以大肠杆菌为试验材料， 终于揭开了DNA 复制之谜。原来， 在DNA 复制时， DNA 的两条链子首先解了开来， 然后以其中的一条作为模型非常准确地复制出一条新链来， 用于复制新链的材料是4 种不同的核苷酸和一系列的酶。
很久以前， 微生物学家在培养大肠杆菌时发现了一件怪事： 当大肠杆菌生长在同时含有葡萄糖和乳糖的培养基上时， 它们首先吃葡萄糖， 而对乳糖毫不理睬， 当把葡萄吃糖完后， 细菌首先“休息”一会儿， 然后又津津有味地吃起了乳糖。微生物学家把这件怪事叫做“细菌的二次生长现象”， 但谁也说不清是怎么回事。为了解开这个谜， 法国的两位科学家进行很长时间的研究， 终于发现了这一秘密： 原来， 细菌消化葡萄糖和消化乳糖然后产生酶的行为是由一个共同的“总开关”控制的， 以下是两个“分开关”分别控制两种不同的酶的产生。当培养基中有葡萄糖时， 消化葡萄糖的酶产生， 即“葡萄糖开关”打开而“乳糖开关”关闭； 而当葡萄糖用完时， “乳糖开关”也随之打开， 这样的一关一开又是由“总开关”控制的。这就是著名的“乳糖操纵子模型”， 它为解释细菌的许多奥秘作出了巨大贡献， 这两位科学家也因此而荣获“诺贝尔奖”。
生命的起源是生物科学中的第一大谜。人类在揭开生命起源的奥秘的“长征”中， 微生物是我们最可靠的同盟军。虽然生命起源之谜的完全揭开尚需很长的时间， 但微生物近10 几年来的两项“壮举”确是鼓舞人心的。一件是： 最近国外有几位科学家使埋藏于冰天雪地古老化石中的细菌起死回生， 它们的寿命至少有几千万年了！ 这种起死回生的“活化石”无疑是我们研究生命起源的极好材料。第二件： 长期以来， 科学家们对地球上先有DNA 、RNA 还是蛋白质感到十分迷惘， 这是一个类似乎“先有鸡还是先有蛋”的问题。因为大家知道， 一切物质的遗传信息主要是DNA 携带的， 遗传信息又是RNA 传递的， DNA 和RNA 又是蛋白质酶催化合成的， 似乎只能三者同时发现， 谁先出现都是不可能的。然而， 在地球上三者的出现肯定是有先后顺序的。值得庆幸的是， 对这个问题现在有了较满意的答案， 即RNA 最有可能首先出现。因为很多科学家主要以微生物为材料研究发现， 某些特殊的RNA 既可携带遗传信息又具有酶的功能， 至于传递遗传信息则是它的本职工作。
有关生命的奥秘还有许许多多的谜需要解开。在本书行将结尾的时候， 作者愿以我国生物科学的开拓者之一童第周先生的一句名言与诸位读者朋友共勉： “科学世界是无穷的领域， 人们应当勇敢去探索。”
