一个细胞，是如何变成一个人的？

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内容来源：2018年10月27日，在混沌大学举办的创新线下课程「生物学思维」(广州专场），中山大学博士生导师、万人计划科技创新领军人才王宏斌，进行了主题为“生物学思维：秩序从何而来？”的精彩分享，笔记侠作为合作方，经主办方和讲者审阅授权发布。

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完整笔记•科学主义

本文优质度：★★★★★    口感：蜜汁石榴

笔记君邀您思考：

一个细胞，是如何变成一个人的？

肿瘤为什么会严重身体健康？

疾病是怎么来的？

上一期我们分享了关于组织的边界以及如何形成组织的话题，今天，我们将围绕“秩序从何而来”这个话题展开分享。（直接点击蓝色字可查看）

 细胞，远比你想象的聪明

对于一个细胞生命来讲，它有作为边界的膜。

膜里面包裹很多的物质，无时无刻不在高度的、有秩序的发生生物学过程，以保证我们每一个人、每个生命的机体健康正常的运行。

 

如果要为它找一个中枢，来指挥其所有活动的话，可能就得进入到细胞核里面的遗传物质。

 

大家一定在各种场合反反复复听到遗传信息，听到基因。

 

但我觉得很多人并不是真的了解遗传信息是怎么回事，遗传信息是如何解读的？

遗传信息是如何变成我们现在所看到的的生物学实体的？这些问题很多人并不是很清楚。

  

 

对于细胞来说，决定细胞命运机制的就是它里面的遗传物质，那么，这一套遗传物质到底是什么？它的组成成分是什么？

这跟前面讲到的膜很像，它的组成究竟是什么？这套信息为什么能够有序地支持整个生命活动？

 

一、任何秩序背后

一定有一套信息来⽀撑它

我们可以从一个生命，比如一个细胞去逐渐分解它，看看组成细胞的最底层的是什么。

 

分解下来就会发现，大概有这三大类。一类叫核苷酸，可能很多人不知道核苷酸是什么，这个双螺旋估计应该很熟悉。

其实组成双螺旋的每一个碱基，我们就把它叫做核苷酸，简称为核酸。

 

另外，就是蛋白质，蛋白质的基本组成单位就是氨基酸。还有一种就是糖。这是三层大概比较简单的小分子的物质。

 

在这几种物质中，生命选择核苷酸作为它的遗传信息的继承者，为什么？

 

希望你们思考一下，它应该具备什么特点？

 

要回答这一问题，先来思考一下信息这个概念是什么？这个词可能不好解释，我们把它换一个词：“语言”。

 

 

从上图看到的是什么？二进制，零和一，对吧？我们都知道APP等软件的背后的底层逻辑是都是编程语言。

那么，你觉得编程语言该具备什么样的特点？

 

第一、  简约。

零和一很简单，但它可以有足够多的变化、组合，可以承载无限量的信息，这是一个很重要的点。

第二、可被读取。

如果信息不能被读取，语言不能被读取，那么这一切将毫无意义，它就只是一个符号。

读取是什么？就是你能将其转换成某一种思维，或者另外一种语言能解读它。

 

第三、可记录，可存储。

所有的记录复制都代表着什么？稳态，即它是稳定的，这个系统必须是稳定的。不能今天发的信息是一个意思，明天又变成一个意思了。

 

 

核苷酸仅仅包含ATGC四种碱基，这四种碱基符合我们前面说到的第一个原则，即简约。

 

而且它能够被记录和串联起来，而用核苷酸来做它的密码来存储的话，有什么好处？

 

好处是它可以把相邻的串起来，在化学上、物质上串成一条，它可以串成一串东西，在结构上有一个相对稳态的结构。

不是孤零零的，，而是有序的串起来，这一点很重要。另外，它除了可以串起来，还可以有一个所谓的成对的性质。

比如C和G可以配对，A和T可以配对，一旦配对，意味着它不仅是一条单链，它还可以变成一条双链。

这就是DNA双螺旋的来历。双螺旋是因为它有双面，结构和空间上形成一个螺旋，所以就是双螺旋。

 

所以，由于它只有四个，又能够串联起来，还可以成为双链，那么，结构上比较稳定。

因为单链的东西很脆弱，很多的内部结构会被暴露出来受到破坏。