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编号:95109
生命从无骨到有骨
http://www.100md.com 2022年1月25日 生命时报 2022.01.25
     生命从无骨到有骨

    田伟

    作为现代骨科的代表,北京积水潭医院在我们国家骨科医院排行榜上位列第一;作为这个医院的专业医生,我觉得有责任把专业的骨科科学知识用尽量通俗易懂的语言说给大家,让全社会对骨科疾病有一个正确的认识。

    很多人以为,人类有骨头这不是天经地义吗?“没有骨头”甚至成为一种骂人的话,被用来形容不能坚持自己的原则而屈服于外界压力。但如果从遗传学角度和生命进化的历史角度看,“骨”这个结构出现得不是很早,早期的生命并不需要骨头这种笨重而消耗能量的东西。骨头在生物体中占据重要位置,可以说是其在进化过程中为了生存竞争而优化出来的产物。

    整个生命诞生的历程,据说有39亿年之久。生命的诞生过程众说纷纭,科学家说是因为彗星撞地球后引发地球气候变化产生了生命,科幻家曾写是外星人阿努纳奇(古代苏美尔文明传说中的众神)来到地球创造了人类,神学家说是上帝创造了生命。现代科学认为生命是大自然进化的结果,但确实有很多疑问还没有解决。
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    从自然进化论来看,原始的生命状态没有骨骼。生命诞生之初,地球基本是被海洋覆盖。生命在海洋中出现后,进化了很长的岁月,从简单的细胞到有核生命,从软体生物到节肢生物,最终逐渐发展出了骨骼。可以说,骨骼的出现适应了生物生存竞争的基本需求。

    假设一个生命体偶然出现在海洋中,如果它是一个细胞,那么它会遇到什么问题呢?首先,它需要以某种形式来“吃东西”以获得能量、维持生命。单一细胞结构简单,只能通过细胞膜摄取微小的能量,生存太难。初始出现的细胞生物,估计很容易就大量地死去,而最终存活下来的生物有一个优点,就是可以随着环境的要求而变化。从单一功能、结构简单的细胞不断衍化,成为具有多种不同功能的细胞集合体,最后形成不同的器官。特别是消化器官,大概是最早形成的器官了,其优点是可以吞噬一切所能吞噬的能量体——小于或大于自己的生命体,使其在体内移动过程中被分解,吸收一部分,来不及吸收的只能排出。这样一来,生物体能够生存下来的机会就大大增加了。根据不同生物体的能力,于是就形成了一个生物链。低级的利用能量效率高,容易存活,但很难抵御天敌,主要靠大量繁殖保持族群繁衍;生物链越靠顶端的生物力量越强大,天敌越少,但能量利用效率低,为了保有巨大的领地而生存下去,就不能生育大量后代。这就形成了力量的相互制衡,在此过程中,没有进化出适应自然变化的个体就会走向灭亡。
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    但如果只是能吃,似乎不够资格获得生存的优势,因为机体用一段时间就会损坏和老化。此外还可能有更多时候在恶劣的外界环境下早早死亡了,比如被砸死、撞死、毒死、饿死、病死,或者被其他生物吃掉等等。怎么办呢,繁衍生殖就成了一个聪明的办法。

    最初只是细胞分裂,一个变两个,两个变四个。这个方法效率不高,而且分裂出来的和自己一模一样,不利于更快进化。聪明的生物就衍化出了生殖系统,专门制造后代。单纯的无性繁殖也有明显的缺点,要适应外界环境,就需要基因突变进行尝试。但是一种突变如果不成功就完蛋了,于是生物很早就学会了有性繁殖,也就是将基因分成两半,各自放在一个生殖细胞里,和异性生殖细胞结合后成为完整基因,这样就可以形成很多种组合的可能性。

    无疑,这将会取得更好的“适者生存”的机会。生物在细菌水平就学到了这种本领。到了高级动物,生殖又从无性繁殖逐渐转化为有性繁殖。生物出现了雌雄,雌性排出卵子,雄性排出精子,通过雌雄的彼此吸引,卵子和精子互相结合成为一个新的个体。有性繁殖的目的是通过分裂成两部分,让每一个后代既具有自己的基因,又能获得其他的优势基因。如果互相和无数个雌雄结合,那么后代的多样性显然是无限的,这样自然就能保持自己生存下去的优势。

    获取食物和生殖后代虽然重要,但另一个严峻的问题随之出现了:在食物有限的情况下,生物体生存的努力导致了竞争。这种竞争的终极表现就是互相残杀。这是一种快捷的获取能量的方式,既保护了自己的食物,还可以直接吃掉别人获得能量,同时消灭了竞争者。那么,具有攻击其他生物的能力或者躲避被攻击的能力,也就变成了生存的需求。要具有这样的本领,就需要强化自身的结构。骨骼应运而生。(连载26)▲, 百拇医药