解析生命

解析生命

作為一位長期從事生命科學研究的學者,作者嘗試從動力學和系統論的角度對生命現象進行一種整體和系統的解析。書中對生命起源、生物演進等一系列重要的生命科學問題,提出了許多獨特並富有挑戰性的見解。作者認為:從歷史的角度看,代謝比穩定遺傳對於生命更為基本;現代生命秩序來自於生命誕生過程中DNA—RNA一蛋白質動力學框架結構對原始生命動力學系統的歸納;細胞出現是生命動力學周期結構建立的必然;多細胞生物的誕生必須完成三個重要的有序構建任務,並因此催生了多細胞生物物種大爆發現象;智慧型生物的出現將生命的動力學結構帶到一個更高的層次;生物具有層次演進和譜系演進兩種不同的演進模式,並由於它們的綜合作用以及環境的選擇創造了今天生物的多樣性;生命演進的歷史生動地體現了生命複雜系統演化的分形屬性以及生命混沌過程中的吸引子現象。在對涉及生命起源和生物演進的各種現象的討論中,作者強調了它們內在的一致性和連續性,並由此提出了一些有見地的猜想和可能極有探索價值的生命科學課題。作為傳統生物學的補充,進而推進生命科學與其他學科的交流,以及開闊生物專業學生的視野,這是一本值得研讀的新書。

內容簡介

本書從動力學和系統論的角度對生命現象進行一種整體和系統性的解析。書中對生命起源、 等一系列重要的生命科學問題,提出了許多富有挑戰性的見解。本書不僅對從事於生命科學研究的人,而且對於對生命現象本質有興趣的其他領域的人,都是值得一讀的。

作品目錄

引言

生命起源和生物演化認識理念的調整
新的理念
來自系統論的分析
對曾經存在過原始無定型生命形態的猜想與分析
原始生命物質的出現和積累
原始生命動力學過程的啟動和發育
生命系統的確立
DNA-RNA-蛋白質秩序對原始生命動力學系統的
歸納
生命系統動力學周期結構的建設和細胞的形成
細胞建立後生命的發展
細胞的歧化和演變
性別的起源、世代交替與物種現象的出現
多細胞生物的出現
多細胞生物的建立
多細胞生物的有序結構和其發育展示
多細胞生物的演化
多細胞生物的演進特徵
多細胞生物發育程式的演化
用混沌和吸引子的思想解析多細胞生物的系統發育
智慧型
生物的智慧型現象
人類智慧型的構成和其基本性質
智慧型發生的淵源和對生物智慧型的再討論
生命的智慧型層次
對生命演進模式的討論
生命的層次演進和譜系演進
生命演化的分形性質與達爾文的進化論
來自生命現象的啟示
參考書目

文摘

新的理念
以牛頓力學為核心的經典力學理論,不僅以其完整的理論體系奠定了近代科學的基礎,而且其科學觀和方法論影響了學術界整整幾個世紀。
自20世紀中期以來,系統論和混沌學創立,並獲得了快速的發展。借用數學模型,人們對複雜系統的結構和動力學性質,特別是對其混沌和吸引子現象進行了深入的研究。從中人們發現,隨機性的深層可能包含著秩序,混沌可能引導系統走向新的有序。系統論和混沌理論的建立對人們的科學觀產生了重大的影響。
對於自然的認識,經典力學構建的是確定論的理論框架,即世界的本質是有序(世界如一個大鐘表)。有序等於規律,無序就是無規律,有序、有律和無序、無律是截然對立的。然而,混沌現象的發現和混沌學的創立,動搖了幾個世紀以來的傳統科學觀。自然界雖然存在一類確定性動力學系統,但是,它們只是混沌測度為零的罕見情形。絕大多數非線性動力學系統,既有確定與周期運動,又有不確定與混沌運動。就是說,混沌現象在非線性動力學系統中非常普遍,混沌既包含無序又包含有序。這一現象廣泛的存在表明,客觀世界應是有序與無序的綜合。從哲學的觀點看,世界是確定性和隨機性、必然性和偶然性、有序性和無序性的統一。
混沌現象的發現和研究同時帶來了對傳統科學方法論的衝擊。經典力學理論認為,整體的或者高層次的性質可以還原為部分的或者低層次的性質,認識了部分或者低層次的屬性,通過整合便可以認識整體或者預測高層次的屬性。這是從伽利略、牛頓以來300多年間學術界的主體認識模式,體現了還原論的科學方法。然而,混沌學改變了這一觀點,指出混沌現象是系統的一種整體行為,研究整體的性質必須用系統論的方法,它不是簡單的局部性質的加和。科學方法論實現了由還原論向系統論的轉化更為重要的是,混沌理論將人們對世界的認識從此定位在發展和演化的軌道上。就是說,200年前首先在生物界提出的進化的觀點被混沌學推廣到了人們對整個世界的理解。
越來越多的科學家們發現,系統論和混沌學揭示的規律對於認識生命現象同樣是重要的。儘管,目前已建立的有關數學模型,對於複雜的生命現象還只能給出十分有限或者局部的描述,但是,由它帶來的對生命現象的全新的認識和解析方法,有著重要和深遠的意義。

後記

多年來由於學習和工作的經歷,我涉獵了動物形態學、分子生物學、發育生物學和免疫學等生物學領域的知識。在進行專項研究工作中,往往觸及生命科學中的一些基本問題,例如生命的起源、生物的演化,它們不時地從不同的角度冒出來,困擾著我。當我逐漸接觸到動力學和系統論的概念,並且嘗試著以此來思考生命現象時,越來越體會到其中包含著一種強大的力量,使我產生了一種從未有過的、從整體上把握生命現象的輕鬆感覺。本書便是作者以粗淺的系統論知識,將這方面的學習體會提綱性地表達出來,以期待討論和指教,更願意看到它能起到拋磚引玉的作用。
本書強調的是對生命現象的思考,它帶有很強的分析、推理和思辨的特點。本書立足的是對生命演進動因和基本路線的探索,其中必然存在有不少偏頗以至於錯誤的地方。但是我相信,從整體上進行把握,這對於認識複雜的生命現象是十分重要的。
當年達爾文從大量的化石和現實生物的比較中,獲得了生物物種進化的證據,並受到馬爾薩斯人口論的啟發,提出了生物進化的變異一自然選擇說。

序言

每年,世界各國都有不少生命科學的新書出版。除了眾多的各生物學分支學科專著、教科書、試驗技術以及工具書以外,其中還包括這樣一類書籍陸續面世,例如,《自私的基因》(The SelfishGene,R.Dawkins 1976)、《秩序的起源——進化中的自組織和選擇》(The Origins of 0rder:Self-organization and Selection inEvolution,S.A.Kauffman 1993)、《美洲豹身上的斑點是如何改變的——論複雜系統的進化》(How The Leopard Changed ItsSpots:The Evolution of Complexity,B.Goodwin 1994)、《生命之勢——動物形態的遺傳、發育與進化》(The Shape of Life:Genes。Development,and Evolution of Animal Form,R.A.Raft 1996)、《達爾文的黑匣子——生化理論對進化論的挑戰》(Darwin’SBlack Box:The Biochemical Challenge to Evolution.M.J.Behe1996)、《細胞、胚胎和進化》(Cell,Embryos,and Evolution.J.Gerhart&M.Kirschner 1997)。這些書從不同角度對生命現象中的一些重大課題和基本理論展開討論,書籍的作者常常是多年從事生命科學研究和教學的學者,也有一些非生命科學領域的專家,他們從各自的知識領域出發,給予未解的生命現象以新的解析和詮釋,對一些重要的生物學理論提出質疑和討論。無疑。這些書的觀點未必全都正確,但其出版對於從更巨觀的角度啟發生命科學工作者的思維,推動各種觀點的碰撞,促進學科間的交叉。最終促進生命科學發展,起到了積極的作用。1948年,奧地利理論物理學家薛丁格(E.Schrtidinger)出版了著名的《生命是什麼?》(What Is Life?)一書,吸引了許多的物理學家加入對生命現象探索的行列。直到今天,《生命是什麼?》中提出的觀點仍深刻地影響著人們對生命現象的探索和思考。

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