“一切生物学问题的答案,最终都要到细胞中去寻找。因为所有的生物都是,或曾经是,一个细胞。”科技快报
——E.B.Wilson, The Cell in Development and Heredity, 1925科技快报
科技快报大自然中,千姿百态的动物、植物和微生物构成了奇妙的生命世界,它们生殖繁衍,延绵不息,形成了波澜壮阔的生命长河。然而,“生命是什么”是一个自人类存在就一直在探索的问题。科技快报
1677年,列文•胡克用制作的显微镜第一次看到了完整的活细胞,人类对于生命的探索开始进入微观世界。1838年,德国人施莱登和施旺基于显微观察提出19 世纪最重大的自然科学发现——细胞学说,自然发生说宣告破产,“神创论”开始受到挑战。随着后人不断探索,人们发现生物体的一切生命现象,如生长、发育、繁殖、遗传、分化、变异、代谢和应激等都是细胞活动的体现。科技快报
不幸的是,“一切生物学法则皆有例外”。20世纪早期,病毒的发现让至高无上的“细胞学说”走下神坛。细胞学说认为细胞是一切生命活动的基本结构和功能单位,病毒并没有被直接定义为生命,却能通过感染细胞表现出基本生命特征。科技快报
在共进化理论中曾提及,地球生命在初始期(40亿年前)便出现分化,朝着两种截然不同的方向发展。一种变得更复杂,变成细胞,最终进化成我们这样的有机体。另一种则保持最简单的构造,例如病毒,利用细胞为自己服务,进行自我复制。科技快报
即便在今天,这场病毒对决细胞的战争,无时无刻不在人类体内上演,而你我却不知情。这些无情的微型机器通过杀害细胞而繁殖,在细胞内部也有一整套机制在不断消灭病毒。这场战争可以追溯到四十亿年前的战争改变了细胞进化的原有路线,也改变了人类的进化历程,至今仍在进行。科技快报
2020年的年首,我们原有的生活节奏再次被一种“新型冠状病毒”按下暂停键。正因为此,我们开始集体审视一个不曾熟悉的微观世界。科技快报
认识细胞科技快报
人的生命开始于一个细胞(受精卵),随着不断分化和分裂最终获得40万亿—60万亿个细胞。这些细胞是生命的基本单位,它们分属不同的族群,构成了我们的大脑、肌肉、器官和身体每一部位。科技快报
每一个细胞表面之下,都含藏了一个比科幻小说更为离奇的世界。在这个世界里,数十亿微型机器,每时每刻都在各司其职,相互协作。科技快报
蛋白质是这个奇妙世界里的工人,有些是支撑细胞的内部骨架,骨架会根据受力的改变不断调整,赋予细胞形状和坚韧度。细胞内部的活动并非一片游离状态,杂乱无章。充当“搬运工”的马达蛋白利用细胞骨架为公路,将养料,化学物及生命必需物运送到需要的地方。科技快报
线粒体是这个世界的“发电厂”,能自由漂移,其内部有个每分钟旋转一千多次的涡轮,给数十亿“化学电池”(ATP)充电。我们做的每件事, 每一次心跳,每一个动作,每一次思考,都是靠这些“发电厂”充电的“电池”来提供能量。科技快报
这世界里的一切都在按照一个精妙无比的计划行事,而这计划被珍藏在每个细胞的中心深处——细胞核。细胞核就像一个“指挥中心”,里面有用来指导生命运作的“司令官”——DNA。科技快报
DNA是一种链状物质,有特殊功能的片段被定义为基因。每个基因都是一条如何合成蛋白质的指令,DNA呈现双螺旋结构,内部含有超过两万条的指令。正是这些指令在指示细胞该在何时制造何物,该怎样组建细胞及至整个人体。每个细胞内含有约一米八长的DNA,如果把人体内所有的DNA连成直线,可在地球月球之间折上几千个来回。科技快报
细胞核如果想准确发号“作战计划”,首先需要一个“密码专员1”(转录酶)来拟定并加密“司令官”的“作战指令”,它们在DNA上来往,将细胞核想要表达的基因转变为细胞能理解的指令——mRNA。一旦转录完成,这些指令会被运出细胞核,然后在“密码专员2”(核糖体)的翻译下精确执行“作战命令”,即合成蛋白质。科技快报
在细胞里,资源会被反复利用。没有用的蛋白质会被标记和回收,然后由“粉碎机”(蛋白酶)嚼开,用以构建新蛋白质。科技快报