讀“生命之謎”的感悟

摘 要：本文通過對經典科普書籍《從一到無窮大》第9章內容的閱讀，從組成生命的最小單位，即細胞的結構，到它的生長、繁殖的特征，逐步解開“生命之謎”。通過閱讀悟出的道理是：不僅要獲取知識，還要理解這本書的知識靈魂，即提倡科學實驗，尊重實驗得出的客觀事實，并且敢于臆測的觀點。

關鍵詞：活機體;細胞;染色體;遺傳;基因;事實;臆測

“生命之謎”是美國人G.伽莫夫所著《從一到無窮大》書中的第9章。該書由著名翻譯家暴永寧譯為中文版，被譽為是20世紀的經典科普讀物，值得一讀！

人體由系統組成，系統由器官組成、器官由組織構成，組織則由細胞構成。細胞也被稱為“活機體”，是具有某個生物的特性，構成該生物的最小單位。

通過書中給出的比較，我們可以了解細胞大小的概念。一個成人是由幾百萬億個細胞組成的。小一些的生物，例如螞蟻，也是由幾億個細胞組成的。

細胞繼續可分，它的構成是怎樣的呢？一個有代表性的細胞是由具有相當復雜的化學結構的半透明膠狀物質，即原生質構成。原生質的外邊，對于動物是由一層薄而又柔軟的膜，對于植物則是由一層有足夠厚和硬的壁包著。每個細胞內都有一個球狀物，即細胞核。

細胞的奇妙之處是：作為生物的最小單位，它具有從周圍物質獲取物質的能力，并能夠使這些物質成為自己的所需，達到自身的生長;當它的體積變得足夠大時，又進而能分裂成兩個細胞，即繁殖。

細胞核上面的網狀組織形成的一種絲狀或者棒狀的東西，稱為染色體。使我們感到神奇的是：一切物種細胞內染色體的數目都是偶數，構成完全相同的兩套，一套來自父體，一套來自母體。來自雙親的兩套染色體決定了一切生物的復雜的遺傳性質，并且世世代代相傳下去。

在生殖過程中，來自雙親的兩個配子發育成新的生命，雖然不完全一樣，但不會生成別的物種，這就是遺傳。每一個新的生命都從父母那里各自得到正好半數的染色體。作為物種的大同之處，一定是在父母雙方的染色體中都具備的，而單獨個體的小異之處，一定是單方面得來的。研究這些特性及其世代延續，是新興的基因學的主要課題。

文章以大家熟知的色盲缺陷舉例，說明遺傳問題。其中：色盲丈夫和正常妻子的情況，與正常丈夫和色盲妻子的情況，因雌性細胞中有兩條X染色體，雄性細胞只有一條，另一條是Y染色體，所以結合后子女成為色盲的概率很低。像色盲這樣需要一對染色體全部有了改變才能表現出來某種后果的遺傳性質，叫做“隱性遺傳”。通過舉例，深入淺出地告訴讀者，遺傳有一定的規律性，可以通過數學計算。也就是說，遺傳的規律可以通過觀察實驗，并由數學統計來發現和歸納。

遺傳除了有顯性和隱性這兩種非此即彼的遺傳特性之外，還有中間型的一種，文中以花的“顏色染色體”為例說明：如果花的兩條染色體相同，花的顏色就會是純紅或純白;如果一條是紅的，另一條是白的，是開出粉色的花朵。而下代花的顏色分布，在白色和粉色花的下一代，含有各50%的粉花和白花，但是不會有紅花;同樣，從紅花和粉花可育出一半紅花和一半粉花，但是不會有白花。

即使用最大倍數的顯微鏡，觀察到所有基因的外表幾乎都是相同的，它們的不同作用深深地隱藏在分子結構內部的某個地方。在觀察中，一定要有對事實的判定。例如：某兩種染色體發生改變的情況下，總是一起發生或者消失，因此我們判定說它們所對應的基因在染色體中是近鄰;相反，經常分開出現的性質，它們所對應的基因一定處在染色體中相距很遠的位置。所有這些，都是在告訴讀者：要想了解每個基因的“生活目的”，就要細心研究動植物在一代代的繁衍中各個遺傳性質的傳遞方式。

基因是決定生物一切性質的組織中心，那么，基因本身又是什么？基因是生命物質的最小單位，基因具有穩定性，而且構成基因的原子數量不是很大。有機物質和無機物質之間那個過渡的環節（活分子），看來就存在于基因之中。

該書在解釋“生命之謎”時，還使用了量化方式。例如：決定生物一切性質的組織中心到底有多大的答案是：把染色體的體積，除以它所包含的基因數目。并由此得出結論：每個單個基因一定是由100萬個原子組成的。

同時，認識事物需要有“臆測”：可以把基因設想成由周期重復的原子團組成的長鏈。由這樣的設想，生物化學進展到能確切以“手鐲”的式樣畫出遺傳結構了。實驗表明：一條染色體所決定的遺傳性質竟有幾千種之多。對于基因，科學家們通過不斷地臆測，發現越來越多的規律。例如：生物體中遺傳性質的自發改變總是以不連續的跳躍形式發生，叫做突變。

我們認識自然需要借助于工具。使用顯微鏡作為工具，可以放大觀察并確認許多客觀事實。例如：經普通顯微鏡就可以查明，傷寒病是一種3微米長，1/2微米粗的桿狀細菌引起的;猩紅熱是由直徑2微米左右的球狀細菌引起的。而顯微技術也是不斷進步的，通過紫外線顯微技術，特別是發明了電子顯微鏡之后，微生物科學家們進而發現了病毒的結構，并確認病毒應該被看作是生命體。它們遵從一切物理和化學的定律和法則。

另外，認識自然還需要新的研究方法。除了顯微鏡，近來還把物理的研究方法“借來”研究生物科學。例如：利用量子力學的理論，了解到有些生物能夠感應地球磁場。用磁力顯微鏡和電子順磁共振的方法，可以分析蜜蜂腹部細胞內的磁鐵納米顆粒的物理性質。另一個例子是：酵素的活性、嗅覺和光合作用。其中以嗅覺來說，有些化學結構相似分子，聞起來卻不太相同，可是相反的有些化學結構看似差異不小的分子，聞起來卻很相似，古典理論對這些的解釋仍有不足，于是有科學家提出用量子振動理論來解釋，振動頻率接近的分子，聞起來就相似，彌補了古典理論無法解釋的問題。

可見，生物科學“借用”其他學科的研究方法，能夠促進解開“生命之謎”。那么，人工合成生命的可能性又如何呢？書中介紹由無機物合成活機體的第一步是美國加州大學的科學家，這使得我們越來越感興趣了！這章的結尾這樣說：將來一定能用簡單成分合成病毒里的那兩種分子，把它們放在一起，就會出現人造病毒微粒。

因此，我們讀書不僅需要了解內容，而且需要領悟其內容的靈魂。在學習補充知識的同時，一定要感悟出能夠指導我們創新和超越前輩的方法。

作者簡介：

江理華，北京市，清華大學。