在生命进化过程中，在生物进化历史中，我们发现很多种中间体，比如人类与猴子、大猩猩的共同祖先来自古猿类，所有的生物都来自海洋，在陆地与海洋之间的两栖动物有青蛙、鳄鱼。动物能够拥有叶绿体，可以在不进食的情况下直接获取阳光的能量，而一些植物具有动物的特征，能像动物一样作出迅速反应，依靠吃小动物获取能量，我们会问在物质与生命之间到底有没有进化中间体？这个中间体应该是什么？为什么会有这种进化中间体？ 人体胚胎能够在冷冻玻璃体状态下保持几年，还能够形成胎儿，被冰封的种子三万年后能够重新复活，有的细菌甚至在封闭环境中长达几千万年照样还能够重新复活，所有的证据都似乎将生命与物质之间的界限搞得模糊了。而最明显的就是鸡蛋（能够孵化的），虽然其能够依靠氧气呼吸，但是在其孵化之前，我们确实无法给予其生命体的特征，因为在人类看来那是无法感知的，无法及时规避危险。但是只要给予合适的温度，哪怕在被子里，孵化箱里，都可以变成一个活泼的生命。而所有关于，物质与生命的界限的疑问，生命意识的开始似乎都是模糊的，又是明显渐进的。 噬菌体是一种病毒，专门侵蚀病菌或者细胞，在病菌或者细胞外，不具有生命的任何特征，不能复制、传播，不具备活力。但是一旦接近目标，就会吸附在目标体上，把蛋白质外壳留在外面，并把自己的RNA注入细菌或者细胞体内，依靠寄主目标体内的物质进行复制、传播。 有一种蛋白质朊病毒，只有蛋白质，没有DNA，但是在细胞体内能复制、传播，具有生命特征，在细胞体外没有复制能力，不具备活力。还有一种没有外壳的RNA类病毒，没有蛋白质，在细胞体外也能够复制、传播，同样在细胞外是结晶体，不能定义为生命。 最近科学家研究发现，小RNA分子能够进入人体，并发挥作用，蛋白质是由氨基酸组成的，两三个氨基酸组小分子进入人体同样具有生理功能，而以色列科学家利用多种植物油与水混合成乳化剂，如果这源于进化赋予的某种抗御真菌与害虫的自然机制，这意味着某种成分具有抵御害虫的天然能力。人体汗液中的化学物质，汗腺抗菌肽能够在略带酸性的含盐汗液中激活，刺透有害细菌的细胞膜，最终杀死这些细菌。 病毒、类病毒、阮病毒等这些奇怪的生命相关的有机结构不被生物科学家承认为独立的生命体，但是又与生命表达密切相关。因为它们没有细胞结构，不能自己独立复制，像无机化合物一样形成结晶体。但是却奇怪的是，病毒只有核酸DNA或者RNA与蛋白质外壳，类病毒只有RNA，阮病毒只是蛋白质。但是他们具有传染性，比如噬菌体这种病毒，完全能够感染细胞，并在细胞中完成复制。现代科学在创造环境下，也终于发现病毒能够在细胞体外复制，类病毒可以依靠病毒传染，并侵入病毒内部复制，而蛋白质阮病毒不仅仅是疯牛病等脑部疾病的元凶，而且也有不依靠DNA、RNA的传染能力。这些病毒，包括类病毒，阮病毒突破了传统生命学的意义，却涉及到生命起源的逻辑。2010年，发现了一种大分子病毒更模糊了生命与物质之间的逻辑。 从海洋到陆地的进化 在生物进化历史中，所有生物都来源于海洋，鱼作为海洋里的常客，也进化出不同品种，有的会飞，有的会攀岩，有的甚至长出手来。 会飞的鱼：飞鱼长相奇特，胸鳍特别发达，像鸟类的翅膀一样。长长的胸鳍一直延伸到尾部，整个身体像织布的“长梭”。 飞鱼凭借自己流线型的优美体型，在海中以每秒10米的速度高速运动。它能够跃出水面十几米，在空中停留的最长时间是40多秒，飞行的最远距离有400多米。飞鱼的背部颜色和海水接近，它经常在海水表面活动。蓝色的海面上，飞鱼时隐时现，破浪前进的情景十分壮观，是南海一道亮丽的风景线。 会攀岩的鱼：这是一种小虾虎鱼，它们生活在澳大利亚，这类鱼的寿命最长为8周。 在夏威夷岛的溪流中，没有什么竞争者和猎食者。因为地势陡峭，水流湍急，所以很少有鱼，一般来说没有鱼能上游到这里来，但是一种来之大海叫小吓虎鱼的鱼，却能逆流而上，到达这里。小虾虎鱼是攀岩高手，它的腹鳍呈盘状，像个吸盘，对于小虾鱼来说，水滴下来如同炸弹，失误会导致体力的浪费，有些鱼需要休息，有些鱼由于体力消耗太多，在半路上死掉，尽管困难重重，但仍有少数小虾虎鱼会如英雄般的到达瀑布的上面，找到完美的栖息地，小虾虎鱼能安宁的生长繁衍，最后，它们的后代会被水流冲走，流到大海，然后开始另一次宿命的轮回。 喜欢穴居的滩涂鱼：又名跳跳鱼、泥牛、滩涂虎。栖息于河口咸淡水水域，近岸滩涂处或底质烂泥的低潮区，对恶劣环境的水质耐受力强。 滩涂鱼喜穴居，洞穴一般为Y字形，由孔道、正孔口和后孔口构成。正孔口用于进出，后孔口用于换气。依靠胸鳍和尾柄在水面上、沙滩、岩石上爬行或跳跃；匍匐于泥土上觅食底栖硅藻、蓝绿藻，也食少量桡足类及有机质；会捕食小鱼或昆虫。遇到危险便钻到泥土中或者飞快的跳走。这更像蜥蜴等爬行动物的前身。 长手的鱼：长期以来，人们一直对鱼的认识停留在传统的直观认识上，比如供人们吃的鱼，观赏的金鱼，教科书上的鲸鱼。其实，鱼在历史演化中有很多的不同变种，出现了后来丰富多彩的生物。比如最近科学家发现9种神秘鱼类用手行走——2010年5月25日，国家地理杂志网站介绍,最近科学家研究了九种长手的鱼。这些鱼类共同的特征就是长着“手”，而“手”其实指的是它们用来行走的鱼鳍。 下图展示的是一种新命名的粉红色长手鱼，它们利用鳍在海**行走，而不是用鳍游泳。最近，科学家对9种新命名的鱼类物种进行了描述，粉红色长手鱼就是其中之一，其余的还有斑点长手鱼，红色长手鱼，黄鳍长手鱼等。 现在，长手鱼数量非常少，人们只在澳大利亚东南部水域发现长手鱼的踪影。澳大利亚联邦科学与产业研究组织的科学家指出，这种鱼类在大约5000万年前可能遍布世界各地，地中海便曾发现这种怪鱼的化石。 红树溪鳉鱼能在陆地生活60多天，它们体长在75毫米内，是生活在佛罗里达州至巴西境内沼泽中的小型热带鳉科鱼类。2013年7月，美国维克森林大学研究员本杰明-帕尔曼（Benjamin Perlman）最新一项研究表明，红树溪鳉鱼是唯一已知能够进行自我受精繁殖的雌雄同体的脊骨脊椎动物，它们拥挤在潮湿的腐烂红树原木中，甚至能够隐藏在旧啤酒罐和椰子壳里。在陆地生活期间，它们能够改变鱼鳃，通过皮肤进行呼吸。红树溪鳉鱼在陆地上生活的惊人能力来自于它们强大的跳跃。研究小组拍摄视频发现这种鱼搁浅时能够尾巴“弹跳”行走，放置在地面上能够卷曲头部之后弹跳尾部，从垂直和侧面方式推进身体前行。具有两栖能力的红树溪鳉鱼能够较好地适应陆地生活，并在地面上有方向地跳跃前行。这种能力使它可以脱离水池，在低氧浓度或者高硫化氢含量的环境中幸存下来，而硫化氢是一种对鱼类有毒的化学物质。 研究发现，大约3.9亿年到3.6亿年前，一种四足脊椎动物爬出水面进化成了我们今天所看到的两栖动物、爬行动物和哺乳动物。科学家们已经确定这种动物起源于鱼类，而且在它过渡到陆地上之前就已经在水下进化出了四肢和足趾。 2013年7月，克莱姆森大学的一位研究生Sandy Kawano通过研究跳跳鱼和虎螈发现，这些两栖动物的四肢与早期四足动物非常相似。虎螈代表了登上陆地比赛的胜利者，而跳跳鱼则是失败者，虎螈四肢行走时的大部分推动力都来自于后肢。尽管前肢提供有限的推动力，但是能产生类似于后肢的垂直力，这就表明虎螈很好地适应了陆地行走。而跳跳鱼不仅使用它们的胸鳍向前移动，而且使用腹鳍进行支撑，当它们向前爬行的时候，大多数力量都不是集中垂直方向。Kawano 认为这或许可以解释为什么跳跳鱼并没有进化成四足动物，它们的鳍骨无法负担陆地生存的垂直力。 057 科学家最新观察发现红树溪鳉鱼能弹跳到陆地上生活两个月（图片及参考资料来源：《美洲神秘鱼类可弹跳到陆地生活两个月时间》腾讯科学，2013年07月10日，图片来源美国维克森林大学本杰明·帕尔曼） 058 研究人员借助跳跳鱼和虎螈来研究早期四足动物如何从水中转移到陆地（图片及资料参考来源：《从海洋到陆地：揭开远古四足动物的进化之谜〉腾讯科技，2013年7月9日，图片来源克莱姆森大学的一位研究生Sandy Kawano）第一节　依靠叶绿体生活的动物 依靠叶绿体生活的动物 最新一项研究发现，通体碧绿的海蛞蝓（sea slug）似乎是动物与植物的混合体——这是科学家发现的第一种可生成植物色素叶绿素的动物。 海蛞蝓看上去从其吃掉的藻类身上获取了令这种技能成真的基因。利用“窃来”的基因，它们可以进行光合作用——植物利用这一过程将阳光转化为能量。 美国南佛罗里达大学生物学家西德尼-皮尔斯（Sidney Pierce）说：“这种海蛞蝓可以在不吃东西的情况下，生成含有能量的分子。”叶绿体是海蛞蝓凭借自身力量所不能生成的。海蛞蝓这一成就堪称壮举，科学家迄今尚不清楚这种动物是如何盗用所需要的基因的。皮尔斯说：“一个物种的DNA进入另一个物种体内肯定是有可能的，这些海蛞蝓就是典型例证。但具体机制尚不得而知。” 在西太平洋的帕劳群岛，有一个湖，由于湖面封闭，一个直径约200米的小湖里，密密麻麻地群居着数亿只水母。为了满足饮食需要，这些水母改变了捕捉小鱼虾的习惯，转而在体内豢养了一些单细胞藻类植物。 藻类分泌的营养供水母用，这些藻类植物需要日光进行光合作用制造有机物质，豢养它们的水母也养成了一种强烈的趋光本能。水母会随着太阳运行轨迹行动，早上在东面，下午又来到西面，这种日常迁徙方式的确令人赞叹不已。而到了晚上，一群群水母会潜入45英尺（约合13米）深的水下，摄取营养丰富的细菌，这是其体内的藻类生存所必需的东西。 科学家发现了首类能够像植物一样通过吸收阳光进行光合作用为自己提供能量的动物，这种名为豌豆蚜的昆虫可以吸收阳光为自身新陈代谢提供能量。如果后续的试验表明该种昆虫确实具备类似光合作用的能力，那么这一发现将会成为生物学的一个重大突破。 2010年，亚利桑那大学生物学家南希-莫兰和泰勒-贾维克发现豌豆蚜可以像植物一样为它们自己生产类胡萝卜素，产生这种现象的原因是一种真菌基因进入它的体内后被复制了。这种色素广泛存在于动物体内，所有已知的动物都通过吃植物、藻类生物或者其他动物来获得这种色素，而豌豆蚜可以像植物一样自己生产。 研究团队对豌豆蚜体内的三磷酸腺苷浓度进行了测试，结果表明，绿色豌豆蚜比白色豌豆蚜会制造更多的三磷酸腺苷，而且橙色豌豆蚜在阳光下产生的三磷酸腺苷比在黑暗环境中要多得多。研究者还捣碎了橙色的豌豆蚜并且清空了它们体内的类胡萝卜素，来证明正是这些类胡萝卜素吸收了阳光并且转化了能量。 这些证据都表明这种合成色素对光诱导电子转移系统有作用，在这个系统中豌豆蚜可以从太阳光获得能量。研究人员猜测这种能力也许是这种生物的一种备用能力，当周围环境不足以为它们提供所需资源的时候，它们就会启用这种能力。 最新一项研究显示，普通的斑点钝口螈是一种“太阳能脊椎动物”，它们的细胞内存在着可进行光合作用的藻类，彼此间形成共生关系。这是迄今首例脊椎动物体内共生光合作用的微生物现象。 斑点钝口螈的胚胎与光合作用藻类存在着共生关系，然而之前科学家仅认为这种共生关系存在于身体之外，蝾螈与藻类分别交换能量。但达尔豪斯大学科学家赖安—克奈伊（Ryan Kerney）在研究一批斑点钝口螈胚胎时发现一种亮绿色物质源自细胞内部，这种亮绿色指示了叶绿素的存在，它是一种吸收光线可能进行光合作用的绿色素。克奈伊说：“在实验中我对即将孵化的斑点钝口螈胚胎进行长时间曝光呈现荧光图像，通过使用透射电子显微镜法，我证实了自己的观点，藻类的确共生存在于这种蝾螈的细胞中。” 事实上，自然界生物共生关系经常存在于可生成细胞能量的线粒体、细胞器中，因此很可能线粒体直接收获氧气和碳水化合物，这是藻类进行光合作用的副产物。这项发现之所以令人惊奇是由于所有脊椎动物都拥有适应性的免疫系统，能够自然摧毁它们细胞中的异质生物物质，然而斑点钝口螈细胞中的藻类如何避开这种防御性仍是一个未知谜团。更具有吸引力的是，克奈伊同时发现成年雌性斑点钝口螈的输卵管中也存在着藻类，在这里胚胎体形成于它们的液囊中，这意味着很可能共生藻类是在繁殖期从母体遗传给后代的。 第二节　像动物一样行动的植物 我们需要带着另一个疑问，就是植物会思考吗？ 一些植物具有动物性的反映，比如食虫草。世界有675种以上的食虫植物，其中许多都采用守株待兔的捕食方式。 捕蝇草拥有最富动感的反射诱捕机制，它们主要以甲虫、蜘蛛、蚂蚁和蝗虫为食。这种植物的表面有很多小洞，允许小型飞行昆虫逃跑，因为小型动物所含的营养物不足以补充捕猎时耗费的能量。捕蝇草张开时，陷阱的裂片凸起，用看似多汁的粉红色果肉引诱昆虫。当表面的细毛受到刺激，陷阱便会关闭，形成一个凹面囚笼，如果猎物挣扎，裂片便会将它们夹得更紧。封闭的陷阱好似一个胃，慢慢消化猎物。维纳斯捕蝇草偶尔也会捕食青蛙等体型较大的猎物。 捕蝇草的细小绒毛被碰触两次，便会“啪”地一声突然关闭，遇到虫子时候所需时间可以达到0.1秒，或者更短。食虫草大部分营养依靠的是吃动物，而不是本身的依靠叶绿素或者土壤里的营养。 茅膏菜对小虫有反映，但是却对水滴视而不见，即便是从极高的地方落下的水滴也是如此。经过多年研究，亚拉巴马州奥克伍德大学的亚历山大·沃尔科夫认为自己破解了捕蝇草的秘密：“这是株电动植物。”昆虫蹭上捕蝇草叶子的一根绒毛时，这一动作就产生一枚电荷，电荷在叶面组织内聚集，但还不足以激发其闭合，如此一来就可避免捕蝇草对雨滴之类的假警报发生反应。而运动中的昆虫则很有可能再次触动另一根绒毛，从而增加电荷量，导致叶面关闭。 狸藻能够开出可爱的小黄花并伸出水面，从外表上看，它们就是普通的水生植物，但普通的外表外，它们也能设置复杂的陷阱，捕获蝌蚪等动物。狸藻的茎干很长，通常没入池塘或者躺在沼泽地上。 在茎干上，它们会设置袋子状的小陷阱，它把水从小巧的气囊内排出，降低内部气压。水蚤或其他小虫游过时，碰弯气囊上的触毛，开启瓣膜，低压作用把水吸进，猎物也顺流而入，0.05秒的时间内，门户重新闭合，之后气囊内的细胞再次开始向外排水，形成新的真空环境。 这种诱捕方式能够捕获体型较 大的猎物。捕到蝌蚪之后，狸藻会从尾巴开始享受，一点点将蝌蚪消灭光。除了蝌蚪外，蚊子幼虫、线虫和水蚤也都被写进它们的食谱。 狸藻的足迹遍布世界各地的潮湿环境，有时也能在南美雨林潮湿的树皮上发现它们的踪迹。 科学家发现一种令人惊讶的植物能在短短400毫秒内捕捉到蝇虫，认为这是迄今植物世界中最快、最奇特的陷阱结构。这种被称为植物世界中最无情的杀手的毛毡苔（glanduligera）来自澳大利亚。德国科学家使用高速相机记录了这种毛毡苔植物的活动，研究人员通过研究发现一旦猎物落在叶片上，毛毡苔那非常敏感的触须能够弹射出触须，触须在400毫秒内将猎物弹射到“粘性陷阱”，触须将昆虫猎物快速地推至粘性叶片后，昆虫将无法逃脱，后粘性触须逐渐移动猎物至叶片陷阱，叶片凹面的一种生化酶把昆虫消化成营养液，从而为植物提供养份。科学家观测这种植物之后强调称，这可能是植物世界中最快的捕食策略。 然而研究人员不太清楚外部触须的工作原理，植物并不具有肌肉组织，但科学家认为这种植物中的水份移动将使一些细胞膨胀，一些细胞收缩，形成一种初级的液压机制，每个触须仅能弹射一次，之后会重新长出新的叶片和触须。昆虫猎物弹射至植物中心位置，有助于增强消化昆虫，预防其他掠食者抢走猎物。 来自英格兰拉夫堡大学的研究人员发现，一种分布于北欧的名为毛毡苔（茅膏菜）的食肉植物好像因为人类产生的污染，也开始成为素食者了。由于人类化石燃料的燃烧使土壤中的含氮量增高，这样它们就无需通过捕获昆虫来获得生存所必需的营养了。 研究人员发现它们的粘性正在减弱，这将削弱他们捕获昆虫的能力，颜色也正在从吸引昆虫的微红色向有利于光合作用的绿色悄悄转变。这种植物从根部获得了越来越多的氮元素的同时，也在主动限制其捕虫行为。研究人员指出，这种植物由于进化出捕虫结构本身需要消耗很大的能量，因此当肉食不再成为必需品的时候，它们就会相应缩减肉类饮食。 这好像是植物有意识的一种适应行为，当植物像动物一样敏捷捕食动物的时候，我们应该给予这些植物以动物的部分地位，甚至我们完全可以设想这些植物是能够思维的，在它们的量子结构里，它们一直也在快速的对环境像动物一样行动、感觉，甚至思维。 许多食虫植物具有特殊的腺体用来分泌强效消化酶，穿透昆虫甲壳，吸取猎物体内的养分。生活在北美大沼泽和贫瘠沙地的紫瓶子草却利用其他生物帮它消化食物。这种植物体内分布着一个由蚊子幼虫、小飞虫、原生物和细菌组成的生态链，其中许多物种只能在这种环境中才能生存。动物把落入瓶内的猎物分解，小一些的生物以碎屑为食，而瓶子草再从这场盛宴的排泄物中吸取养分，植物再把氧气排入瓶内，给养里面的昆虫，形成一个紧密的循环系统。 猪笼草的气味在虫子闻来甘甜无比，但它滑溜的表面却很容易让猎物跌入它的虎口。 猪笼草采用另一种战术，长出长长的瓶状叶片，等待虫儿跌入。最大的瓶深达一尺，能消灭一整只青蛙，甚至是栽进来的老鼠。 科学家在印尼婆罗洲发现一种奇特的猪笼草，聪明的方式处理食物，当它吞食一个体积过大的苍蝇或者更大的猎物时，它依靠一支蚂蚁充当自己的第二个胃组织，来帮助它消化食物残渣。这种动物和植物之间的默契合作关系非常有意思，没有蚂蚁咀嚼食物残渣以及排泄粪便，猪笼草就会逐渐枯萎，甚至死亡。 一般猪笼草植物具有较大、光滑的边缘，没有立足点，昆虫很容易滑入**池，溺死并等待植物的消化。目前科学家发现的二齿猪笼草（Nepenthes Bicalcarata）具有较少的光滑边缘，是唯一使用蚂蚁帮助消化的植物。一个品种的蚂蚁栖息在该猪笼草底部的并从猪笼草边缘滴下的花蜜。猪笼草如何没有蚂蚁军团的帮助，将处于虚弱的健康状态。猪笼草42%的氮供给来自于数以千计蚂蚁排泄的动物残骸，而拥有较大蚂蚁军团的猪笼草76%的氮供给依赖于蚂蚁。 科学家给猪笼草多喂食小虫，它就长得更大，食虫植物在把阳光转化为组织的过程中效率极低，猪笼草或者捕蝇草等无法进行大量光合作用。 科学家发现植物吃植物现象：动物吃动物比较正常，食虫植物吃动物这种现象也不足为奇，不过，植物吃植物就是生物界的奇观了。但最新研究显示，一种绿藻就有“吃掉”其他植物的本领。通常，只有蠕虫、细菌和真菌能消化植物中的纤维素，并将其作为用于生长和生存的碳源。德国比勒费尔德大学的研究人员2012年11月20日在《自然·通信》上发表文章表明，一种名为“莱氏衣藻”的绿藻单细胞生物不仅可像普通植物一样进行光合作用，还可消化其他植物的纤维素作为自己的能量来源。研究人员将“莱氏衣藻”放入一个低碳环境中观察，结果发现，莱氏衣藻会从周边的植物纤维素中获取能源，在这一过程中，它可释放出“消化”纤维素的酶，将纤维素这种大分子多糖物质分解为更小的糖，这些糖最后被运送至细胞内，转化为能量源。参与研究的奥拉夫·克鲁泽教授说，在植物中发现这一现象尚属首次，并且藻类能消化纤维素这一现象本身就有悖于传统认知，“某种程度上讲，这是植物在吃植物”。 当然，更奇怪的是动物与植物会为同一种食物展开激烈争夺。美国研究人员发现，食虫植物茅膏菜和狼蛛的饮食结构存在高度重叠。一旦食物变得稀缺，狼蛛就会编织，以便更大提高捕获猎物的几率，但这影响到茅膏菜的健康。 传统上，人们认为植物反映慢，食虫草证明了植物的反映速度，对于大多数植物来说当探测出威胁的时候，它们通常无法快速逃离。其实植物远比人们所想的更具智慧，早先的研究发现，当毛毛虫之类的害虫侵犯植物时候，植物会发出信息素，给其他植物发出预警。菜园中甘蓝菜遭受害虫攻击时，它将释放化学信息至空气中，警告其他邻近植物加固它们的防御。2013年8月，美国威斯康辛- 麦迪逊大学动物学家约翰-奥罗克（John Orrock）发现当蜗牛接近菜园中的芥末时，芥末就会使自己的气味变得异常难闻，最终使蜗牛丧失食欲。这种保护机制在菜园中第一种植物遭受攻击时启动，并对其他植物做出预警。奥罗克对黑芥植物的种子和籽苗涂上蜗牛黏液，测试该植物面对饥饿蜗牛的具体反应。结果显示涂上蜗牛黏液水的黑芥种子和籽苗能够作出反应，使蜗牛对它们失去兴趣，而且多次涂抹蜗牛黏液水植物的防御能力强于仅涂抹一次蜗牛黏液水的植物。奥罗克教授说：“植物能够以一种非常复杂的方式窃听掠食者的到来。” 其实，在远古时期，动物与植物分界线也许比较模糊，也许祖先相同，现在的样子是出于进化的需要。眼虫或裸藻作为植物与动物的中间体已经被科学家所证实，眼虫是动物与植物的结合体，具备了动物与植物的双重功能，眼虫被证明是植物与动物的共同祖先。眼虫的这种“动物植物双重性”使许多科学家相信，动物与植物有共同的祖先——它很可能就是与眼虫类似的、某种生活在远古水域中的单细胞原生生物。 眼虫是生活在水中的单细胞原生生物。身体呈长梭形或圆柱形，前凹口伸出一根鞭毛，用其摆动在水中推动身体运动；凹口的下方有一个具有感光机能的红色的眼点（眼虫的名称就因具有眼点而得）。如果把它们放在含有有机物的水中，那么它们能够靠细胞膜吸取水里的有机物“食物”，过着动物式的异养生活。但是同时，眼虫的细胞却又有含叶绿素的叶绿体，能够进行光合作用，自己制造营养。因此，植物学家认为，它是一种“原生植物”；由于它的细胞外面没有细胞壁，植物学家给它起了另外一个名字——裸藻。 在漫长的进化过程中，它们当中的某些分子伴随着基因组的变化而加强了运动、摄食的结构和功能，同时逐步“丢失”了进行光合作用的结构和功能，最终生活方式转变成为完全的异养；另外一些分子则伴随着基因组的其他方式的变化向着完全自养的方式转变。前一种方式代表着最早的动物的产生，后一种方式代表着最早的植物的出现。 原始的原生动物和原生植物分异伊始都是单细胞的，随后，它们分别向多细胞方向发展。科学家们推断出动植物的分异始于10亿多年前。 第三节 病毒、有机物及生命的演化 我们试图寻找生命与非生命之间的界限，而病毒及其特性为这种研究提供了帮助。因为病毒具有两重性，在细胞内表达生命，在细胞外更像一个有机大分子。 病毒是一类不具细胞结构，具有遗传、复制等生命特征的微生物。一般病毒由一个核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的非细胞形态。病毒个体微小，结构简单，只含单一核酸（DNA/RNA），必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型微生物。病毒同所有生物一样，具有遗传、变异、进化的能力。 一般病毒有高度的寄生性，完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统，获取生命活动所需的物质和能量。病毒离开宿主细胞，它只是一个大化学分子，停止活动，可制成蛋白质结晶，为一个非生命体。结晶体是一个化学概念，是很多无机化合物存在的一种形式，我们可以认为某些病毒同时具备化学结晶与生命活动的两种形式。遇到宿主细胞的时候，它会通过吸附、进入、复制、装配、释放子代病毒而显示出典型的生命体特征，细胞体外它们属于结晶体。所以病毒是介于生物与非生物的一种原始的生命体。 从遗传物质方面来说，病毒分为DNA病毒、RNA病毒、蛋白质病毒（如：朊病毒） 烟草花叶病毒的装配方式（如烟草花叶病毒）是核酸与衣壳蛋白相互识别，由衣壳亚单位按一定方式围绕RNA聚集而成。装配过程不借助酶，也无需能量再生体系。许多二十面体病毒粒先聚集其衣壳，然后再装入核酸。烟草花叶病毒RNA和衣壳蛋白混合在一起后，可以重新组装成具有感染性的病毒，这也揭示了很可能就是病毒在宿主细胞内的组装过程。病毒核酸和结构蛋白是分别复制的，然后装配成完整的病毒粒。一些病毒包膜是蛋白与脂质结合的，膜蛋白与外层脂质相连结，又同内部的核壳相连结，起到维系病毒内外结构的作用。 病毒的生活史： 病毒不仅没有细胞结构，而且也不能独立生存，只能在活细胞中进行增殖。病毒是寄生性严格，以复制进行繁殖的一类非细胞型微生物。病毒是比细菌还小、没有细胞结构、只能在细胞中增殖的微生物，由蛋白质和核酸组成。 病毒能增殖、遗传和演化，因而具有生命最基本的特征。其主要特点是： 一般自身不产生酶系，有的会产生几种酶，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质成分。在离体条件下，能以无生命的生物大分子状态存在，并长期保持其侵染活力，一旦遇到细胞，就具有了活力。 噬菌体 噬菌体是病毒的一种。在微生物界，同样存在类似动植物界的食物链一样的关系，噬菌体（Phage）是“捕食”细菌的生物。噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的细菌病毒的总称，噬菌体具有病毒独有的一些特性：个体微小，不具有完整细胞结构，只含有单一核酸。噬菌体基因组含有许多个基因，但所有已知的噬菌体都是在细菌细胞中利用细菌的核糖体、蛋白质合成自己所需要的各种因子、氨基酸和能量，实现其自身的生长和增殖。一旦离开了宿主细胞，噬菌体既不能生长，也不能复制。 一个典型的噬菌体的侵染细菌的过程是这样的：首先是感染阶段，噬菌第一步是用尾部“吸附”在细菌的细胞壁上，通过溶菌酶的作用在细菌的细胞壁上打开一个缺口。然后伸入细胞壁内，只把头部的DNA或RNA注入细菌的细胞内，其蛋白质外壳留在壁外，不参与增殖过程。其次是增殖阶段。噬菌体DNA进入细菌细胞后，细菌的DNA合成停止，酶的合成也受到阻抑，噬菌体逐渐控制了细胞的代谢。噬菌体巧妙地利用寄主（细菌）细胞的“机器”，大量地复制子代噬菌体的DNA和蛋白质，并形成完整的噬菌体颗粒。噬菌体的形成是借助于细菌细胞的代谢机构，由本身的核酸物质操纵的，这些DNA高分子聚缩成多角体，头部蛋白质通过排列和结晶过程，把多角形DNA聚缩体包围，然后头部和尾部相互吻合，组装成一个完整的子代噬菌体。最后是成熟阶段。噬菌体成熟后，在潜伏后期，溶解寄主细胞壁的溶菌酶逐渐增加，促使细胞裂解，从而释放出子代噬菌体。 在光学显微镜下观察培养的感染细胞，可以直接看到细胞的裂解现象。T2噬菌体在37℃下大约只需40分钟就可以产生100～300个子代噬菌体。子代噬菌体释放出来后，又去侵染邻近的细菌细胞，产生子二代噬菌体。如此重复只需4次，一个噬菌体颗粒便可使几十亿个细菌感染而死亡。 噬菌体有时有益，有时有害。益是因为它会“吃”掉某些在人体内的病菌，可能起到治病的效果。害是因为它可能会“吃”掉一些有益菌。有时候它也侵害对人体既有害也有益的细菌。比如：大肠杆菌、葡萄球菌、酵母菌。早在1958年，我国余贺教授，就利用噬菌体成功治疗了绿脓杆菌对烧伤病人的感染。人和脊椎动物直接从病毒那里获得了100多种基因，而且人类自生复制的DNA酶系统，也可能来自病毒。 只有RNA的类病毒 类病毒是一种没有蛋白质外壳、仅由一个**的大约由350个核苷酸组成的单链环状RNA病原体。通常通过种子或花粉传播感染高等植物。类病毒RNA能作为自身的模板，利用宿主细胞的酶进行复制，产物是子代链的多联体，经过自身切割形成新的类病毒RNA基因组。类病毒不能像病毒那样感染细胞，只有当植物细胞受到损伤，失去膜屏障，才能在供体植株与受体植株间传染，侵入宿主细胞后自我复制，并使宿主致病或死亡。 类病毒仅为一**的无蛋白外壳的单链RNA，分子量1.1105～1.3105，它是比病毒都小的病原体之一，也是目前已知最小的可传染的致病因子，比普通病毒简单，最小的草矮生类病毒（HSV）仅含290～300个核苷酸。 造成疯牛病的蛋白质朊病毒 朊病毒就是蛋白质病毒，是只有蛋白质而没有核酸的病毒，阮病毒可以引起同种或异种蛋白质构象来改变或功能改变的致病蛋白质。 就生物理论而言，朊病毒的复制并非以核酸为模板，而是以蛋白质为模板，这必将对探索生命的起源与生命现象的本质产生重大的影响。 朊病毒与常规病毒一样，有可滤过性、传染性、致病性、对宿主范围的特异性，但它比已知的最小的常规病毒还小得多（约30～50nm）。电镜下观察不到病毒粒子的结构，且不呈现免疫效应，不诱发干扰素产生，也不受干扰作用。 朊病毒对人类最大的威胁是可以导致人类和家畜患中枢神经系统退化性病变，最终不治而亡。因此世界卫生组织将朊病毒与艾滋病立为世纪之交危害人体健康的顽疾。朊病毒已经超出了经典病毒学的生物学概念，研究表明，蛋白质在特定条件下发生突变或构型上的变化，由良性变为恶性，即变为具有传染性的蛋白质颗粒，这一观点向传统观点提出了强有力的挑战。由于朊病毒引起的疾病近年来不断被发现并相继被确认，不论在人群中还是在动物群中的发病率在全球范围内都呈上升趋势，因而对朊病毒的研究具有重大的意义。 300年前，人们就发现在绵羊和山羊身上的“羊搔痒症”。其表现为：丧失协调性，站不稳、烦躁不安、奇痒，直至瘫痪死亡。20世纪60年代，英国生物学家阿尔卑斯用放射破坏DNA和RNA后，其组织仍具感染性，因而认为“羊搔痒症”的致病因子并非核酸，而可能是蛋白质。由于这种推断不符合当时的认识，也缺乏有力的实验支持，所以没有得到认同，甚至被视为异端邪说。 1986年11月至1995年5月，英国饲养的大约15万头牛感染了一种新的神经疾病，病牛从发病到死亡仅数周或数月的时间，这种病被称为疯牛病。这种病毒普通的消毒、灭菌方法都难以做到灭活，冷冻和干燥也无法将其消灭（可用5%次氯酸钙或1mol/LNaOH溶液浸泡60min处理），甚至加热低于400度也无法将其完全灭活，这种病毒就是蛋白质朊病毒。随后，法国、葡萄牙等其他20多个国家和地区相继也发现了疯牛病。现在有足够的证据证明其与使用牛骨肉粉饲料密切相关。 克—雅氏病也是一种蛋白质病毒导致的。20世纪20年代，两位德国病理学家首次发现这种病，后来发现该病可经外科、牙科等手术传染。英国新近发现人的疯牛病也与蛋白质病毒有关，科学家高度怀疑，人吃了患有疯牛病的病牛的内脏可能是造成人畜共患的原因。据科学推测，疯牛病的发源国，英国已约有50万人潜在感染疯牛病，这些人都可能处于长短不同的潜伏期中，如果处理不当，到2020年以后，人的疯牛病（即变异型克—雅氏病）将成为比艾滋病还要可怕的传染病。 由朊病毒引起的病统称为朊病毒病或传染性海绵脑病，它们都为致死性中枢神经系统的慢性退化性脑病。感染朊病毒后有超长的潜伏期，平均20年，最长可达到50年。发病前无法检测和诊断，其病理学的特点是淀粉样斑沉积，大脑皮层的神经元细胞退化、丢失，空泡变性、死亡、消失，最终被空泡和星状细胞取代，因而造成海绵状态，大脑皮层（灰质）变薄而白质相对明显，即海绵脑病。 患这种病的病人全部都伴有痴呆、共济失调、震颤等症状。 朊病毒可通过肠道壁进入脾中的免疫细胞。其他传播途径还有藏有朊病毒的免疫细胞，食用动物肉骨粉饲料、牛骨粉汤。医源性感染，如使用脑垂体生长激素、促性腺激素和硬脑膜移植、角膜移植、输血等。朊病毒特点是耐受蛋白酶的消化和常规消毒作用，由于它不含核酸，用常规的PCR技术还无法检测出来。朊病毒存在变异和跨种族感染，具有大量的潜在感染来源，主要为牛、羊等反刍动物。未知的潜在宿主可能很广，传播的潜在危险性不明，很难对其做出预测和推断。朊病毒可感染多个器官，已知的主要为脑髓，但在潜伏期内除中枢神经系统外，各种组织器官均有感染。除消化道外，神经系统、血液均可感染。预防难度大，人畜一旦发病，6个月至1年全部死亡，达到100%的死亡率。 从理论上讲，遗传“中心法则”认为DNA复制是“自我复制”，即从DNA到DNA，蛋白质的产生依赖DNA，即“DNA→蛋白质”。 而朊病毒蛋白是PrP→PrP，是为“自他复制”，即“蛋白质→蛋白质”。这明显违背了传统遗传“中心法则”。 有机物质与生命演化的蓝图 病毒基因同其他生物的基因一样，也可以发生突变和重组，因此也是可以演化的。因为病毒没有独立的代谢机构，不能独立的繁殖，因此被认为是一种不完整的生命形态。近年来发现了比病毒还要简单的蛋白质朊病毒及RNA类病毒。 病毒具有两重性，病毒的生命活动很特殊，对细胞有绝对的依存性，存在于细胞外环境时，则不显活性，但保持感染活性。病毒可提纯为结晶体，结晶体是一个化学概念，是很多无机化合物存在的一种形式。我们可以认为某些病毒同时具备化学结晶与生命活动的两种形式。遇到宿主细胞显示出典型的生命体特征，细胞体外它们属于结晶体。所以病毒是介于生物与非生物之间的一种原始的生命体。 长期以来，人们对于病毒的起源，曾有过种种推测：一种观点认为病毒可能类似于最原始的生命；另一种认为病毒可能是从细菌退化而来，由于寄生性的高度发展而逐步丧失了独立生活的能力；还有一种则认为病毒可能是宿主细胞的产物。这些推测各有一定的依据，目前尚无定论，因此病毒在生物进化中的地位是未定的。但是，不论其原始起源如何，病毒一旦产生以后，同其他生物一样，能通过变异和自然选择而演化。 病毒虽无完整的酶系统，但常含有一些特殊的酶，有的病毒粒中含RNA多聚酶，反录病毒科含反转录酶，均与核酸复制有关。一些溶源性噬菌体感染细菌后，并不使细胞死亡，而是将其自身的基因组整合进宿主细胞的基因。一些病毒将DNA或其片段整合到宿主细胞DNA上，并随细胞分裂而传给子代细胞。感染宿主DNA后，它们只表达其部分基因（一般为早期基因），但不产生自己子代病毒粒，细胞也不死亡，而被转化成类似于肿瘤的细胞。 原来科学家认为病毒需要活的宿主，病毒只能在动物、植物、细菌等的体内生长。但是后来科学家发现病毒能够分别在淋巴液中、豚鼠角膜组织中，能够像在细胞中那样显示活性。科学家发现切碎的母鸡肾脏的悬液对牛痘苗病毒也能够进行培养，脊髓灰质炎病毒疫苗就是用这种方法进行大规模生产的。痘类病毒的独立自主能力最强，甚至能在去细胞核的细胞中进行DNA复制，其基因组至少能为75种蛋白质编码，包括DNA多聚酶、胸苷激酶、脱氧核糖核酸酶和聚核苷酸连接酶。 2010年10月，英属哥伦比亚大学（UBC）发现了最复杂的海洋病毒——Cafeteria roenbergensis病毒，此病毒仅次于淡水病毒——多噬棘阿米巴模仿病毒，后者拥有120万个碱基对。该病毒主要感染海洋中的浮游生物掠食者，并携带了令人难以置信的约73万个脱氧核糖核酸（DNA）碱基对，其中包括超过500个类似于基因的区域。这种病毒的基因组比一些细胞生物的基因组还大，它的遗传复杂性使科学家感到疑惑，不知道该把它归为“无生命”生物，还是“有生命”生物行列。该研究发表在《美国国家科学院院刊》上，这项研究者英属哥伦比亚大学教授柯蒂斯·苏特勒说：“我们一般认为病毒都很小，是简单生物体，只有少量基因。然而我们在这种病毒里发现的大量遗传机制，只能在有生命的细胞生物体里找到，它们需要很多基因才能产生DNA、RNA、蛋白质和糖。” 一般情况下，病毒在活宿主细胞外无法自我复制，它们需要利用宿主提供的蛋白质进行复制，有无自我复制形式是区分“有生命”和“无生命”生物的分界线。然而最新发现的这种巨型病毒却对上述归类标准发起了挑战，它们虽然仍需要一个细胞进行复制，但它们是在自己的基因组里进行编码的。研究人员指出，这种病毒拥有大量基因，这些基因通常被活细胞用于修复它们的DNA损伤以及合成蛋白质和糖。它还拥有编码病毒复制需要但是必须从宿主生物那里获取一些蛋白质的基因。 科学家一般不会把病毒划归为活的生物体，这是因为病毒无法独立复制，但是像这样的巨大病毒有自己的蛋白质合成机制以及通常在活体细胞中才能够完成的功能。这种行为将什么是活的有机体和什么是非生命之间的界限弄模糊了。 而且病毒能够在没有细胞核的细胞及细胞外面进行培养。这些都说明了原始生命进化中，像大病毒这种前生命物质，可以完成从有机物集合向细胞生命的自然进化。 如果研究从物质到生命的进化，我们必须了解有机物质的量子性质，才能够构成一个生命诞生的逻辑图景。第三章里讲到了有机物质的量子特性，及用科学事实证明了量子本身的系统性、记忆性、自我组装性。这些性质在有机分子领域同样适用。类病毒是RNA有机分子，朊病毒是蛋白质有机分子，两者都具有复制性，遗传性。蛋白质被人体消化后，大部分分解为氨基酸小分子，但是由两三个氨基酸小分子组成的二肽与三肽的依然可以进入人体并具有生理功能。而在第五章、第七章里，会讲到小RNA分子，也具有干扰性、遗传性及信息作用。下面两个例子则说明了有机物质的一些特性：以色列甘—摩尔博士领导的研究团队，用油菜籽油、大豆油、棉籽油，橄榄油，最终配制成一种水乳化剂，用来治理蔬菜以及燕麦、大麦与小麦谷粒作物的蚜虫、螨虫与白粉病等霉病方面。甘-摩尔博认为，没有人确切知道发挥作用的方式，油可能堵塞了昆虫与无脊椎动物呼吸用的小孔，但在有关的科学看来更为复杂，油的DNA具有的某种进化防御系统可能发挥作用，由于食用油是种子加工的，进化可能赋予种植某种抗御真菌与害虫的自然机制，这意味着，食用油以至基础油的某种成分具有抵御害虫的天然能力。 人体汗液是天然抗生素，汗液中的化学物质人汗腺抗菌肽能够在略带酸性的含盐汗液中激活，刺透有害细菌的细胞膜，最终杀死这些细。这项研究是2013年2月，由英国爱丁堡大学扎查里亚博士等发现的。根据他们的研究，人汗腺抗菌肽通过汗腺传播，如果皮肤被割伤、刮伤或者被蚊虫叮咬，它们会快速而有效地杀死入侵的细菌。科学家发现人汗腺抗菌肽的分子通道长度极长，具有渗透性和出色的适应能力，能够应对各种细胞膜，同时抗击细菌和真菌。人汗腺抗菌肽的长期功效超过传统抗生素，因为细菌无法快速进化出针对人汗腺抗菌肽的抗药性，这种杀菌剂能够攻击细菌的唯一致命弱点，也就是细胞壁，持续的攻击让细胞壁无法承受。由于这个原因，人汗腺抗菌肽具有巨大的应用价值，可用于研发新型抗生素。 组成细胞膜的脂类在自然界中容易形成球形膜状结构，细胞里的有机物质——RNA、蛋白质、核糖体，在体外也能够自我组装。对于有机物质来讲，在几十亿年前的有机物质组成“原始营养汤”里，大量聚集一起的有机物质很容易形成原始细胞需要的细胞膜结构、提供原始RNA（DNA的前身）、蛋白质及两者结合的产物。它们聚集一起，就会形成记忆、系统性与自我组装性。病毒只是人们给予相对命名的，而在生物进化历史中，它们只不过是各种形式的有机物质。 我们可以把从有机物质进化到生命细胞结构分析如下。 从有机物质向简单结构的大分子蛋白质——RNA（病毒或者其他活性有机物质）进化会形成生命的第一步。 然后拥有简单蛋白质，RNA有机分子继续演化，并使两者结合起来，形成RNA与蛋白质的结构（病毒，或者核糖体结构）。 RNA与蛋白质形成的结合体继续演化，形成复杂的包含其他有机物质的结合体（复杂的大分子病毒，或者复杂的RNA与蛋白质的复合体）。 漫长历史中，它们继续进化、聚集、完善、修补，并拥有细胞膜或者假细胞膜结构，继续进化形成今天的生物世界。 总结：有机分子聚合下的生命进化在第三章里，我们探索了量子记忆，说明在比有机大分子更小的分子领域，量子能够具有信息记忆的特征。由于人体、生物及万物都是由原子组成的，原子核假如是葡萄（20毫米）大小，那么整个原子有大约200米左右大小。原子内部其他都是电磁场。而电子好比这个200米原子运动场中运动的一粒沙子，光是能量的基础，光本身也是一种电磁辐射，当然科学给予了量子的智慧选择性的证明。20种构成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量是128，如果从量子角度看，有机大分子的分子量都在几千个之上，那么这些分子都可以具有信息特征。 在细胞外环境中，蛋白质、RNA、DNA、核糖体都能够自主组装。这些在细胞环境中表现活跃、像社会分工合作的人群、精确运作的分子，在细胞体内外都表现出了智慧性。 RNA是DNA的前身，RNA具有遗传性，小RNA分子也具有遗传的参与性，核糖体是RNA与蛋白质的结合体。科学已经证明，当没有细胞环境时候，核糖体照样能够复制DNA信息合成蛋白。 我们可以推测，在漫长的生物进化过程中，自然界先是产生了蛋白质（或者接近蛋白质的多氨基酸分子）、RNA等生命需要的初级毛坯有机分子。通过他们的自然聚集，加上适度的环境，就像病毒在特定物质中的活力一样，他们开始形成生命的初级阶段。有机分子互相合作，各自分工：有的负责获取能量，担当细胞膜的功能，有的负责指挥，协调，搬运；有的负责遗传，复制，繁殖，完成从有机分子到细胞微生物的的前奏，随后在细胞毛坯中完成细胞的前期初步进化。 经过几十亿年，细胞中的各个有机分子已经进化的比较完美，专职功能更强，比如RNA分子有DNA专职完成遗传的功能，蛋白质成为细胞与生物的主要框架。