《神秘的量子生命》读后感1300字
一本拉开生命全新知识链的专业升级版书籍。第一遍的阅读会有些繁杂和艰涩。《神秘的量子生命》是世界上第一本介绍量子生物学的著作。学科的交叉缘起在于分子遗传学家约翰乔·麦克法登认为某些种类细菌发生突变的逻辑离不开量子力学,促成了与量子力学家吉姆·艾尔哈利利地合作。生物学,其实只是一种应用化学,而化学又是一种应用物理学。薛定谔认为,生命是量子的,生命的秩序属于“来自有序的有序”。
“酶是生命的引擎,所有的生命都依赖酶。我们体内的每一个细胞中都填充着数百甚至数千个这样的分子机器,无时无刻不在帮助细胞组装和回收利用生物分子,使之持续不停地运转下去。这个过程,就是我们所说的活着”。比如洗涤剂中的蛋白酶能洗去污渍,果酱中的果胶酶能使果酱凝结,牛奶中的凝乳酶能让牛奶凝结成为奶酪。酶对生命至关重要,它是探索量子生物学的第一站。
酶的关键活动之一就是在底物分子内转移电子。以呼吸为例,酶为什么能以如此快的速度和如此高的效率使电子跨越如此大的分子间隔呢?原因在于量子隧穿。所有的酶,其工作原理是使处于空间中某一点的粒子去物质化,然后几乎同时在空间中的另一点重新物质化。
光合作用中能量从光子到反应中心的传递效率算得上是最高的,传递效率几乎是100%。如果能量不是取道最短进行传递,大部分乃至全部能量都会在传递中殆尽。光合作用的能量为何能如此擅长寻找捷径,一直以来都是生物学领域的一大谜题。而量子力学的量子相干性参与的光子捕获可以解释如此高效的原因。
“DNA复制的错误率往往小于十亿分之一,极高的复制精度,得以让生命一代一代传下去。但是,如果遗传密码的复制过程一直完美无缺,生命便不可能进化,也不能应对种种挑战。复制过程的少许错误,能让子代更好地适应环境并繁盛起来。基因非常小,一定会受到量子规则的影响。但量子力学是否在基因突变中扮演了重要而直接的角色,还是一个待解之谜。”
薛定谔在1944年认为遗传过程高得惊人的精确度无法用经典物理定律来解释——他认为,基因太小了,基因的规则性不可能基于“来自无序的有序”原理。现代科学发现以质子为媒介进行配对的核苷酸碱基就是在一代又一代生命之间复制和传递的遗传密码。而质子的位置又是由量子而不是经典物理定律所决定的。因此,使生命成为可能的遗传密码毋庸置疑是量子密码。
新达尔文进化论认为随机出现的基因突变是可遗传变异的来源,而进化的方向由自然选择确定,所谓“适者生存”。但是,约翰·凯恩斯于1988年在《自然》上发表的论文与新达尔文进化论相悖,既基因突变倾向于在其占优时出现。基因会根据环境的挑战产生了可遗传的修饰:基因突变。其他几位科学家很快证实了凯恩斯的实验发现。本书两位作者做了凯恩斯发现的模型,量子隧穿是适应性突变的可能解释。
“人造生命一定要遵循量子理论,因为没有量子力学,就不会有生命。费曼说过:“凡是我做不出来的,就是我还不理解的。”如果有一天,人造生命真的成为现实,那将意味着我们终于理解了生命的本质。我们将会看到:生命正驾驭着混沌之力,在经典世界与量子世界之间狭窄的边缘上,乘风前行!”本书的学术基石大量来自薛定谔的著作《生命是什么》,可以结合阅读。