生命的跃升
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waier2021-10-18......(克氏循环)是所有细胞最基础的代谢反应。......最近的医学研究显示，克循环不只是生物化学的中心，也是细胞生理学的中心。当这个环速度改变时它会影响细胞的一切，从衰老、癌症到细胞动力。不过另个更让人惊讶的发现是，克氏循环是可逆的。通常克氏循环消耗从食中得到的有机分子，然后释放出氢（最终和呼吸作用中的氧气反应）和二氧化碳。也就是说，克氏循环不只提供代谢反应的前体，它还附带提供生产ATP所需的氢。然而当循环逆向进行时，它会吸入二氧化碳和氢来形成新的有机分子构建生命所需的材料。而此时它也从ATP的生产者变成消耗者。当我们提供ATP、二氧化碳和氢气时，这个循环会如同变魔术般产出生命建材。逆向的克氏循环并不常见，即使在细菌界也很少见，但是对海底热泉区的细菌来说就比较常见。它虽然原始，却是把氢和二氧化碳变成生命建材的极为重要的方式......
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waier2021-10-18这个怪异而独立的世界像极了怪诞画家耶罗尼米斯・博斯眼中的地狱，四处充斥着硫黄，而污浊恶臭的硫化氢蒸气则从各处的烟中袅袅冒出。也只有在博斯头脑混乱的时候，才会想出那些既没有嘴巴也没有肛门的巨大管虫，以及在烟下成群结队、像蝗虫大军一样怪异的无眼虾。在这里的生命不光忍受着地狱般的生活，而且无法离开这里而活，它们根本是依靠这环境而兴盛。但是，这是如何办到的？答案就在“不平衡”这三个字。当冰冷的海水渗入黑烟囱下面的岩浆时，它们会被加热，同时混入矿物和气体，其中大部分是硫化氢。海底的硫细菌可以从这堆混合物中提取出氢，然后把它与二氧化碳结合在起生成有机分子。这个反应就是所有热泉生命的基础，它让细菌可以不依赖太阳而繁殖。但是硫细菌需要氧气参与反应来产生能量，以便把二氧化碳转换成有机物。硫化氢与氧反应产生的能量为整个热泉世界的生命所用，就和我们依靠氢与氧反应产生的能量来维持生命是一样的这些反应的产物都是水，不同之处在于硫化氢反应之后还会产生硫黄，如同《圣经》中提到的硫黄之火，而硫细菌也因此得名。需要指出的是，热泉的细菌除了利用热泉冒出来的硫化氢以外，并有直接使用热泉的热能或任何其他能量。而硫化氢本身所含的能量并不多，细菌主要依靠的是它和氧气反应时产生的能量。而这个反应需要在海底热泉和深海的交界处进行，也就是说，必须依赖两个世界交界处的动态不平衡。只有同时被两个世界吸引而住在热泉旁边的细菌，才能进行这种化学反应。而热泉旁的动物，比如虾类，只是啃食这一片细菌草原而活或者有些动物让细菌在体内生长，宛如经营一座体内牧场。这就是为什么像巨型管虫这种动物并不需要消化道，因为营养可以直接由体内的细菌牧场供应，没什么需要消化的。不过要给细菌提供氧和硫化氢这两种原，对宿主来说也不容易，因为这等于要同时在体内维持两种小世界。管虫体内许多复杂难解的构造就是为了满足细菌的这些高要求。
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waier2021-10-18地球上第一个生命是个多孔的石头，在里面一边合成复杂的分子，一边产生能量，以准备生产DNA和蛋白质。
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waier2021-10-30比较麻烦的地方是要维持密码信息的正确性，也就是要制造出一段和RNA一模一样的序列，但是字母要换成DNA。当然这也不是不能克服，因为从RNA转换成DNA，只需要一个酶，那就是反转录酶，而这个酶现在依然存在于反转录病毒中（比如艾滋病毒）。让人意外的是，反转录酶过去被认为是打破生命中心法则（就是由DNA制造RNA然后制造蛋白质的法则）的酶，而如今这种酶也可以把病毒RNA所感染的早期多孔岩石，变成现在我们熟知的生命形态。或许，我们真该感激这些微小的反转录病毒，为我们带来生命的起源。
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waier2021-10-30这种细小的变异在热泉区恐怕很难不发生。这个反应第一步要先从核糖核酸（RNA）上移走一个氧原子，让它变成“脱氧”核糖核酸（DNA）。这种机制牵涉到一些活性很强的中间物（也就是自由基），至今仍可在碱性热泉中发现。反应的第二步则要在尿略啶（U）上面加上一个甲基（CH3-），让它变成胸腺嘧啶（T）。同样，甲基是甲烷的自由基碎片，在碱性热泉口更是信手拈来。
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waier2021-10-30矿物细胞可以提供至少两个好处，让RNA式的生命进化得更复杂。第一个好处是许多独立生活所需的物资，热泉都可以免费提供，这样至少让细胞有个好的开始。比如快速增加的矿物细胞已经有完整的外膜，也会提供能量。就某方面来说，广布在热泉口的会自我复制的RNA，已是病毒了。第二个好处则是这些群聚在一起的RNA分子有很多机会，可以通过互相连通的矿物细胞彼此混合，任意配对。“合作融治”的RNA分子们，如果可以一起扩散到邻近的细胞里，就有可能在选择中胜出。马丁和库宁所设想的，就是这样一种出现在矿物细胞中的互助合作式的RNA分子，每段RNA分子各自携带相关基因中不同的几个。这种生活模式当然有缺点，其中最大的致命伤就是RNA族群有可能面临找不到配合对象的窘境。然而如果有一个细胞能够把所有合作愉快的RNA片段都转换成一整段DNA，那它就掌握了所有的“基因组”，可以保存所有的优点。它可以用类似反转录病毒的方式繁殖，把所有基因转录成一群RNA，然后感染邻近的细胞，让它们也有能力把所有的遗传信息再存回DNA银行里。每一群RNA都从这个银行里直接铸造，所以不太容易出错。
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waier2021-10-30如果一个细胞内包含的所有分子，可以源源不断地产生新的材料帮助自我复制，那么这个细胞就会开始“繁殖”，也就是说，细胞内的材料会集体侵入其他无机细胞的空腔。相反，如果是一群只晓得尽快复制自己的“自私”RNA，那最终它们就会输掉竟争，因为它们不会持续产生复制自我所需的新材料。
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waier2021-10-30但是第三个字母却是另外一回事。这个位置有很大的弹性，因此可以随机选择，所以就有可能让自然选择去选出一个“最适当”的字母。至少这是生物学家劳伦斯・赫斯特和斯蒂芬・弗里兰在20世纪90年代末提出的大胆主张。他们当时把天然基因密码和计算机随机产生的几百万组密码拿去比对，结果轰动一时。他们想知道，如果发生点突变这种把一个字母换掉的变异，哪一套密码系统最经得起考验。最经得起考验的密码系统应该能保留最多正确的氨基酸，或将它代换成另一个性质相似的氨基酸。结果他们发现，天然的基因密码最经得起突变的考验。点突变常常不会影响氨基酸序列，而如果突变真的改变了氨基酸，也会由另一个物理特性相似的氨基酸来取代。据此，赫斯特与弗里兰宣称，天然的遗传密码比成上万套随机产生的密码要优良得多。它不但不是大自然密码学家愚蠢而盲目的作品，而且是万里挑一的密码系统。
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waier2021-10-30所有的氨基酸，可以从“非常疏水”到“非常亲水”排列成一张图谱，而正是这张图谱决定了氨基酸与第二个密码字母之间的关系。疏水性最强的六个氨基酸里有五个，第二个字母都是T，所有亲水性最强的氨基酸第二个字母都是A。介于中间的有些G有些是C。
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waier2021-10-30所有α-酮戊二酸所合成的氨基酸，其三联密码第一个字母都是C；所有由草酰乙酸合成的氨基酸，第一个字母都是A；所有由丙酮酸合成的氨基酸，第一个字母都是T；最后，所有简单前体通过单一步所合成的氨基酸，第一个字母都是G。
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waier2021-10-3020世纪60年代许多实验室陆续解开了序列密码。然而经过一连串不懈的译码工作后，大自然却好像随兴地给了个潦草结尾，让人既困惑又扫兴。遗传密码子的安排点也不具创意，只不过“简并”了（意思就是说，冗余）。有三种氨基酸可对应六组密码子，其他的则各对应一到两组密码子。每组密码子都有意义，还有三组的意思是“在此停止”，剩下的每一组都对应一个氨基酸。这看起来既没规则也不美，根本就是“美是科学真理的指南”这句话的最佳反证。甚至，我们也找不出任何结构上的原因来解释密码排列，不同的氨基酸与其对应的密码子间似乎并没有任何物理或化学的关联。
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waier2021-10-30克里克的答案十分专制，就是不允许这种情况发生。如果要正确无误地读出一段信息，那就不能让每种字母组合都有意义。那么哪些组合必须被剔除？克里克认为所有只含单个字母A、C、U或C所组成的序列都不合格。比如一连串的AAAAA就不可能含有任何意义。接着他找遍所有可能组合，按照如果ATC有意义，那么同样字母的其他两种组合就必须被除的规则筛选（也就是说，如果ATC有意义，那TCA和CAT就不准有意义）。还剩下多少可能的组合？又是不多不少20个！（在64种排列组合里，AAA、UUU、CCC和TTT都被剔除，在剩下的60种组合里，如果每3种排列组合又只有一种有意义，那60除以3就是20种。）和重叠密码理论不同的是，克里克的密码组并不会限制氨基酸序列的排列方式，而一个点突变也不会同时改变好几个氨基酸。
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waier2021-10-30伽莫夫主张一种相互重叠的三联密码，这是密码学家的最爱，因为这可以使信息密度最大化。假设有一段DNA序列为 ATCGTC，那第一个“字”（术语叫作密码子）就是ATC，第二个字是TCG，第三个字是CCT，以此类推。重叠密码必定会减少氨基酸的可能排列方式，因为如果第一个密码子ATC可以对应某个特定氨基酸，那第二个氨基酸所用的密码子，一定要是TC开头オ，然后第三个一定是C开头。当你费力演算完所有的排列组合之后会发现，符合这些规则的三联密码不会太多，因为A旁边一定是T，而T旁边一定是C，以此类推，很多密码子都会因不符合重叠规则而被排除。那么计算之后还剩下多少种可能的三联密码呢？伽莫夫用魔术师从帽子里变出兔子口吻说：正好20个！
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waier2021-10-30基于这种生物化学的共同性，我们期望找到一段和最古老的生命（比如细菌）共享的序列，我们也确实找到了。不过相似的程度会有点混乱，因为它并不是人们想象的100%-0%，而是100%~25%，这是因为组成DNA序列的只有四个字母。如果其中一个字母被随机替换，那总有25%的机会换回原来的字母。所以如果你在实验室里随意合成一段序列，将这段序列和任意一段人类DNA序列相比，一定会有25%的相似度。“我们和香蕉的基因组序列有50%相似，所以我们是半个香蕉”的观点是误导视听。不然随意合成的一段DNA序列，都将是1/4个人类。因此，除非我们知道这些字母代表的意义，否则还是等于一无所知。
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waier2021-10-30种种迹象都显示生命的初始形式始于反转录病毒。
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老了的老豹子2021-03-04为了完整理解整个大场景，有必要来一次快速复习。起只有一个光系统，它很可能是利用光从硫化氢里提取电子，然后塞给二氧化碳，形成糖。在某个时候，相关基因复制成两份，这可能发生在蓝细菌的祖先里面。得到的两个光系统因不同的使用方式而分家了。光系统I依然执行着它本来的任务没变，光系统Ⅱ则特化成了直接靠电子回路以阳光为能源产生ATP的设备根据环境的不同，两个系统一开一关，但从来都不是同时开启但随着时间的推移，光系统Ⅱ面临了问题，因为它使用的是电子回路、一任何环境中外来的电子都会把回路堵住。很可能是锰原子提供了持续不断的缓慢电子流，细菌用锰原子本来是为了保护自己免受紫外线辐射的。一个解决方案就是拿走开关让两个光系统同时生效。电子从锰原子出发，流经两大光系统，抵达二氧化碳，这一复杂的路径的所有细节都预示着未来的繁复Z方案。
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youngriver2020-11-09现在我们知道每幅图像大概可以被分解成30种信号，某一些神经元只在看到特定朝向的线条时才会反应，比如说看到对角斜线、直线或水平线。另一些细胞则对强弱对比有反应，另外的有些对深度、对特定颜色、对特定方向移动的物体之类有反应，依此类准。这些视觉特征在视野中的空间位置也对应脑中不同位置的神经元，因此在视野左上角出现的黑色横线会激活特定一群神经元，而同样的黑线如果出现在视野右下角，则会激活另一群神经元。
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youngriver2020-10-16性最大的好处就在于它让好的基因有机会通过重组，脱离那些共存在遗传背景中的垃圾，同时保存了族群里大量被隐藏的遗传多样性。
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玛琦2020-02-17这是一个氧化还原反应，电子从供体（氢）转移到了更想要电子的受体（氧），形成了水，这是热力学上稳定的终产物。所有的氧化还原反应，都是电子从体转移到了受体；值得注意的是，所有的生命，不管是细菌还是人，其能量来面都是某一种电子转移。正如匈牙利诺贝尔奖得主阿尔伯特・圣捷尔吉（ Albert SGyorgy）所言：“生命只不过是一个电子在寻找安息之所。”