对于地球生物而言,无论体型如何强大,无论生命如何顽强,都躲不掉死亡的脚步,似乎“死亡”才是生物的最终归宿。那么问题来了,地球生物在演化过程中,为什么没有演化出永生来逃避死亡呢?
生命以负熵为生
上个世纪时,物理学家薛定谔写了一本划时代的生物巨著《生命是什么》,据说这本书出版之后,让很多物理学家转行从事生命科学。
薛定谔在这本书中提出一个观念:生命以负熵为生。负熵是热力学的概念,按照热力学第二定律:在宇宙中,孤立系统内的任何物体都会从高度有序走向无序,最终归为热寂,这就是熵增的过程。比如:木头放久了之后,就会松散变质。
生命之所以可以维持,是因为生命体可以不断地从环境中吸收负熵,排泄出较高的熵增,也就是“新陈代谢”,生命可以以此对抗熵增并存活。比如:树木还活着的时候,树木就不会变得松散。
但是,生命体无法让熵增停止,熵增仍在缓慢的进行,最终生命体会走向灭亡,也就是死亡。
生物进化
薛定谔的“生命已负熵为生”,有点过于深奥,我们从生物学本身来解释生命为什么会走向死亡。
虽然在我们看来,地球环境比较稳定,但是在地球46亿年的历史中,地球环境发生过翻天覆地的变化。最开始,地球上没有氧气,此时能够在地球上生存的生物都是无氧生物,比如:蓝细菌。
但是,蓝细菌能够通过简单地光合作用生产氧气,越来越多的氧气被排入到大气层中时,地球空气中的含氧量上升了,此时无法适应有氧环境的生物大量死亡了。
而在地球46亿年历史中,类似于这样的事情有很多很多,比如:地球温度降低,迎来大冰期;地球含氧量飙升,迎来富氧期;地球温度飙升,迎来极热期……甚至还有许多灾难性事件,比如:造成二叠纪生物大灭绝的超级地幔柱喷发;造成恐龙大灭绝的小行星撞地球等。
这也意味着,即使地球生命能够演化出永生生命,但是永生生命不能凭借自身有限的功能,应对如此繁多的气候突变和灾难事件。
生命想要实现“永生”,需要借助自我复制来传递自己的基因,而且还要是那种在自我复制时,准确率不高的方式。
自我复制
自我复制,就是繁衍。地球生物在繁衍后代时,主要有两种方式,一种是有性生殖,一种是无性生殖。也有一些生物处于过渡地带,既能够有性生殖,也能够无性繁殖。
其中无性生殖的好处是,不用花费能量寻找配偶,也不用求偶以及和其他同类相互竞争,仅凭自己就能够繁衍后代,而且后代的基因和自己的几乎一模一样。
相对于无性生殖而言,有性生殖简直是浪费能量。首先,它们要花费能量寻找配偶,寻找到配偶之后,雄性还要求得异性的欢心,只有这样才能够有机会留下自己的后代,但留下的后代中,只有一半的染色体是自己的。
有性生殖还有一个缺点,那就是有性生殖过程中,自我复制的准确率不是很高。但恰恰是这种自我复制准确率不是很高的生物,更容易适应地球环境。
科学家曾经做过一个实验,让一种无性繁殖的细菌和有性生殖的细菌生活在一起,刚开始这两种细菌的数量都差不多,但当科学家改变培养皿中的环境时,依靠无性繁殖的细菌数量开始大幅下降,直到完全消失。而依靠有性生殖的细菌最开始数量也大幅下降,但之后数量就开始回升,直到恢复之前的水平。
但无性生殖也不完全都是缺点,有些生物虽然是无性生殖,但它们只有一条链条,也就是RNA,RNA在自我复制时比DNA更容易发生变异,所以一些生物虽然依靠无性繁殖,但基因变异速率依旧很高,依旧可以获得生存优势。
对于地球生物而言,演化是没有方向的,完全是随机的行为。但是自然选择是有方向的,自然选择会挑选出适合环境的生物,让它们保留下来。而自然选择是依靠生物的繁衍和生存来起作用的。
在这种挑选机制下,“永生”显然不能一直适应地球环境,所以“永生”生物会很快被自然选择所抛弃,继而选择能够自我复制的生命。
总结
生物的死亡和存活一样重要,如果没有死亡,那么地球生命将会越来越多,每个生物存活的空间也将越来越小,直到摩肩擦踵。更重要的是,地球上无法制造无限的能量,如果生命不会死亡的话,那么地球早晚会爆发能量危机,而那时也会造成生命大量死亡。
所以,对于生命而言,死亡有助于后代更好地存活。
为什么地球生物都无法实现“长生”,是谁对生物下的禁锢?
但无性生殖也不完全都是缺点,有些生物虽然是无性生殖,但它们只有一条链条,也就是RNA,RNA在自我复制时比DNA更容易发生变异,所以一些生物虽然依靠无性繁殖,但基因变异速率依旧很高,依旧可以获得生存优势。对于地球生物而言,演化是没有方向的,完全是随机的行为。但是自然选择是有方向的,自然选择会挑...
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生物演化的方向不是“永生”,为何会是繁衍啊?
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为什么生物演化的方向不是“永生”,而是繁衍?
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