- 生命科学将是21世纪的重点科学，其本身就是跨学科的，也揭示着学科是人为设计的，生命科学的综合程度令人折服，地球时间走到45亿年的今天，机器正在被生物化，而生物刚刚被人类开始工程化认识，简单的了解一些基础知识，于是我翻开了保罗纳斯的《五堂极简生物课》
- 这本书从细胞入手，解释了细胞是生命的基础而后阐述了基因遗传和进化，在顺带讲解酶工程的同时也科普了DNA进而从细胞工厂的化学处理升华到了细胞工厂的信息处理以及最终触达生命是什么的拷问，虽然我这个外行读起来还是有些吃力，但是愈引发了对生命科学的兴趣。
细胞 The Cell：生物学的原子 Biology's Atom
- >> 就我们目前所知，地球上的一切生命，要么是一个细胞，要么是多个细胞的集合。可以确凿地说：细胞是最简单的生命。
- >> 事实上，细胞与各种动物、植物和真菌有许多共同特征。它们生长、繁殖、自我维持，而在这一过程中，它们都展现出了一种目的性：不管怎样都必须坚持下去，必须活下去，必须繁殖，将生命延续下去。
基因 The Gene：时间的考验 The Test of Time
- >> 基因的发现为我们铺平了道路，让我们得以更现实地理解遗传是如何进行的。基因不仅提供了一种解释，帮助我们理解既有相似性又有独特性的复杂家族遗传方式，也是最关键的信息来源，生命用它来构建、维持和繁殖细胞，乃至最终用细胞组成生物体。
- >> 1953年推导出的DNA双螺旋结构非常美妙，但真正的美妙之处并不在于螺旋结构本身的优雅，而在于这个结构能完美地解释遗传物质必须做到的、用以确保生命生存和延续的两大关键任务。
- 第一，DNA必须能够对细胞和整个生物体生长、存续和繁殖所需的信息进行编码。
- 第二，DNA必须能够精确、可靠地自我复制，确保每个新细胞和每个新生命体都能继承一整套遗传指令。
- >> “细胞”和“基因”这两个概念之间，细胞分裂的过程起到了至关重要的桥梁作用。细胞每次分裂，细胞内所有染色体上的所有基因都必须先被复制，然后在两个子细胞内平均分配
- >> “突变”这个词语在遗传学家那里是有特定含义的。突变的基因不一定是畸形的或破损的，而是仅仅意味着基因的不同变体。
- >> 基因的DNA序列被改变、重组或删除时就会发生突变。
- >> 通过改变基因的工作方式，有些突变会成为创新之源，这也非常有用；但在大多数情况下，突变会让基因无法执行其适当的功能。
- >> 在科学研究领域，简单的实验和思维可以带来惊人的启迪，尤其是在辛勤工作、保持希望的基础上，当然还有偶然的幸运加持。
- >> 生命始终在试验、创新和适应，生命改变世界的同时，世界也在随之改变。为此，基因必须在变与不变之间保持平衡：既要保持恒定又要保存信息，又要兼具改变的能力——有时甚至是实质性的改变。
- >> 自然选择下的进化，其深意在于：一切生命都是通过子代相连的。这意味着，假如你倒放生命之树的生长过程，就会看到分杈的小树枝汇成更大的分枝，最终退回到一根树干。结论便是：我们人类与地球上的每一个生命形式都有联结。
生命的化学 Life as Chemistry：混乱中的秩序 Order from Chaos
- >> 在所有生物体的细胞内有数百甚至数千种化学反应同时发生。这些反应构建了生命的分子，形成了细胞的成分和结构；它们同样也能分解分子，回收细胞成分，释放能量。所有这些在生物体内发生的化学反应共同作用，就叫新陈代谢。生物体的一切机能——维持、生长、组织、繁殖，以及为这些过程提供动力的所有能量的来源——都以新陈代谢为基础。新陈代谢就是生命的化学反应。
- >> 大多数酶是由蛋白质构成的，而蛋白质是由细胞构建的、被称为聚合物的长链状分子。
- >> 大分子。若要了解这些分子到底有多大，请先记住，你的每条染色体核心的DNA大分子可以长达几厘米。这意味着它们将数百万个碳原子整合成了一条长得惊人却纤细的线状分子。
- >> 蛋白质聚合物没有那么长，一般都是以几百到几千个相连的碳原子为基础。但是，它们的化学变化比DNA多得多
- >> 我们身体的每个部分——从头发到胃酸，再到眼睛里的晶状体——几乎都是蛋白质做的，或是由蛋白质构建而成的。所有这些独特的蛋白质都经过了进化千万年的千锤百炼，才能在细胞内完成特定的功能。
- >> 总的来说，细胞中持续进行着成千上万种化学反应，以维持生命。即使是最大规模的化工厂里发生的化学反应的数量也会相形见绌。毕竟，一家塑料厂里大概只需要几十种化学反应。
- >> 细胞外膜的基本作用就是把细胞内的物质与外部世界分隔开。多亏细胞膜有隔离作用，细胞才能保持孤岛状态，维持内部的化学和物理秩序。
- >> 代谢途径的工作方式真的很像工厂流水线：每一个步骤必须彻底完成，才能进行流程中的下一个环节。
- >> 光合作用这一化学反应不仅为当今地球上大部分生命体的构建提供了能源和原料，也在地球的历史上起到了决定性的作用。
- >> 线粒体的主要作用是产生让细胞进行化学反应的能量。正因如此，需要大量能量的细胞才会含有大量线粒体：为了保持心脏跳动，心脏肌肉中的每一个细胞都必须征用几千个线粒体；所有线粒体加在一起，要占据心脏细胞中40%的可用空间。
- >> 能量都是通过同样的过程制造出来的：控制质子流过膜屏障，以制造ATP。
- >> 当今的生物学家正在努力地对这些复杂得惊人的生命体的所有组成部分进行定性和分类。为此，我们现在会利用强大的科技来深入研究极端复杂的活细胞。我们可以提取一个细胞或一组细胞，并对它们含有的所有DNA和RNA分子进行测序，再对其中数千种不同类型的蛋白质进行识别和统计。
- >> 要将所有数据转化为有用的知识，其重点就在于理解生命如何处理信息。
生命的信息 Life as Information：以整体来运作 Working as a Whole
- >> DNA的数字就是4个核苷酸碱基。数字代码的一大优势在于：它们很容易从一种编码系统翻译成另一种编码系统。细胞将DNA编码转换为RNA，再转化为蛋白质就是基于这样的翻译过程。
- >> 以细胞的分裂来说，一个细胞的整体结构是有序的，分裂时，细胞会产生两个大小约为原来细胞一半的新细胞，但每个新细胞的整体结构都与原来的母细胞完全相同。
- >> 正如西德尼·布伦纳所言：“数学是有关完美的艺术。物理是有关理想的艺术。而生物，因有进化，是符合要求的艺术。”
- >> 以信息为中心的生命观还将帮助我们理解更高层次的生物组织。这种生命观可以阐明细胞如何相互作用以形成组织，组织又如何构成器官，以及器官是如何共同工作、形成一个全面运作的比如人类这样的生命体的。
- >> 不管我们关注哪个层面的生物组织，深入理解这一切的关键在于，是否了解这个组织内部是如何进行信息管理的。
改变世界 Changing the World
- >> 现在出现了一种能够抵抗我们所能采用的一切干预措施的细菌菌株，它们正在引发我们无法治愈的疾病。
- >> 癌症其实不是一种疾病，而是多种疾病。每一种癌症都不一样，而且，每一种病症都会随着时间推移而改变，所以，晚期癌症往往像一个自在自洽的生态系统，包含许多不同类型的癌细胞，每一种都含有不同的基因突变。
- >> 40年前，我根本想不到研究酵母细胞竟会最终直接影响癌症治疗的新方法。
- >> 有一种被叫作CRISPR-Cas9的酶，堪称功能强大的工具，其作用就像一把分子剪刀。科学家可以用它在DNA上进行非常精确的切割，以增加、删除或改变基因序列。这就是所谓的基因编辑，或基因组编辑。
生命是什么？ What is Life
- >> 拥有通过自然选择进化的能力，这是我用来定义生命的第一个原则。
- >> 第二个原则是，生命形态是有边界的有形实体。
- >> 第三个原则是，生命体是化学、物理和信息机器。
- >> 它是围绕着主要由碳原子连接而成的大聚合物分子构建的。DNA就是其中一种，它的核心目的是作为一个高度可靠的、长期存储信息的载体。为此，DNA螺旋结构将含有信息的核心元素——核苷酸碱基——置于螺旋体的核心位置，让它们处于稳定且良好的保护之下
- >> 储存在化学性质稳定但相当无趣的DNA中的信息必须转化为有化学活性的分子：蛋白质。
- >> 生命的化学的这一面既极其简单，又卓越非凡。生命体将复杂的高分子化学与线性信息存储相结合的方式实在令人叹服，
- >> 病毒不能自我繁殖。相反，它们繁殖的唯一途径是感染生物体的细胞，劫持被感染细胞的新陈代谢。
- >> 和DNA一样，RNA分子也可以储存信息。它们也可以被复制，复制过程中的错误也会导致变异。
- >> 在思考生命体的诸多成就时，我们应该记住，只有当一个种群中的某些成员无法生存和繁殖时，进化才能有效地进行。
- >> 这些计算机系统展现了越来越惊人的数据处理能力，却没有表现出任何类似于抽象思维或想象力、自我意识或知觉的东西。
- >> 要理解想象力和创造力是如何产生的，这本身就需要我们动用所有想象力和创造力。
