副標(biāo)題:《分子演進(jìn)框架理論的研究》 序言: 缺失了哲學(xué)的底層思想操作系統(tǒng),你想再科學(xué)獲得非常大的成就幾乎是不可能的,因?yàn)榭茖W(xué)本身就運(yùn)行在哲學(xué)的底層操作系統(tǒng)上。 但是既往西方哲學(xué)自黑格爾之后一路墮落,根本就不在本體論和認(rèn)識(shí)論基礎(chǔ)系統(tǒng)上運(yùn)行,這就導(dǎo)致近現(xiàn)代的科學(xué)很難有近現(xiàn)代西方哲學(xué)的影響,進(jìn)而也就導(dǎo)致了今天科學(xué)的諸多問(wèn)題。 而從物演通論開(kāi)始,必然會(huì)有一個(gè)新的思緒逐漸注入科學(xué),使得既往科學(xué)難以解決或分清的問(wèn)題逐漸在這個(gè)底層思想操作系統(tǒng)上澄清,也必然能解決既往科學(xué)中大量無(wú)法解決的問(wèn)題。 本文就正是基于《物演通論》思緒在分子學(xué)、生物學(xué)的具體運(yùn)用,解決了分子的演進(jìn)和分層、分類問(wèn)題,使得人類探尋到的近3000萬(wàn)中分子能在這個(gè)框架中劃清位置,同時(shí)也以此文為基礎(chǔ),我們徹底得以說(shuō)清生物大分子是如何一步一步演進(jìn)至類病毒或病毒這類“原始生命存在”。 當(dāng)然,你也可以理解為一種新的思緒。但是這種思緒是完全與既往探究分子分類、分層、演進(jìn)完全不同的,最重要的是能直接闡述清楚“生命的起源”。 而關(guān)于本類致力于通過(guò)《物演通論》底層邏輯的思緒去解決基礎(chǔ)學(xué)科中無(wú)法解決的問(wèn)題,本應(yīng)投稿到相關(guān)機(jī)構(gòu),但是苦于沒(méi)有合適的對(duì)接渠道,只好在此發(fā)布即罷,至于未來(lái)是否以此方式作為解決此項(xiàng)問(wèn)題的方式,讀者當(dāng)下權(quán)且當(dāng)做一種新的思緒,倘若對(duì)你解決相關(guān)問(wèn)題有所啟迪,那可能也是這系列文章最好的結(jié)果了。 一、既往的分子學(xué)問(wèn)題
在既往的分子學(xué)中,有關(guān)無(wú)機(jī)分子、生物小分子、有機(jī)分子、生物單分子、有機(jī)高分子、生物大分子的層級(jí)問(wèn)題始終是混亂的,而人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過(guò)3000萬(wàn)種“廣義”有機(jī)物,而它們的特性更是千變?nèi)f化,縱觀整個(gè)科學(xué)界也根本沒(méi)有徹底將其徹底區(qū)分開(kāi)。 但是其根本原因是什么?是因?yàn)?/span>既往科學(xué)的最大前提是歸納邏輯、隨機(jī)組合或者說(shuō)自然發(fā)生,那么基于這樣一套底層思緒邏輯,怎么可能實(shí)現(xiàn)有關(guān)無(wú)機(jī)分子、有機(jī)小分子、有機(jī)大分子、生物單分子、有機(jī)高分子、生物大分子的演進(jìn)層級(jí)劃分,而且即便是有劃分也都是基于歸納邏輯這個(gè)前提來(lái)做的,而絕不具備普遍性,并且會(huì)受到極大的局限。而且也正是因?yàn)榧韧茖W(xué)的最大前提是歸納邏輯、隨機(jī)組合或者說(shuō)自然發(fā)生的一套底層思緒邏輯使得物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)始終是割裂的,而且無(wú)論如何也無(wú)法打破這種割裂。 要知道,如果說(shuō)不清有關(guān)無(wú)機(jī)分子、有機(jī)小分子、有機(jī)大分子、生物單分子、有機(jī)高分子、生物大分子的演進(jìn)層級(jí)劃分,就無(wú)法說(shuō)清非生命物質(zhì)是如何躍遷到生命物質(zhì)的,物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)也始終是割裂的,然后就要么說(shuō)生命是神創(chuàng)、自然發(fā)生、隨機(jī)變異,乃至無(wú)來(lái)由的涌現(xiàn),要么就是當(dāng)下一系列所謂基于隨機(jī)變異或歸納邏輯下的自創(chuàng)生、自催化、自指動(dòng)力等來(lái)解釋生命的起源,但無(wú)論哪一種都無(wú)法徹底達(dá)成生命階段的主動(dòng)代謝增殖和非生命階段的被動(dòng)屬性對(duì)立問(wèn)題的消解,其結(jié)果就是要么適用于生命界不適用非生命界,要么適用于非生命階段不適應(yīng)于生物界。 所以,要解決生命的起源問(wèn)題,就是必須先理清分子演進(jìn)層級(jí)的劃分,劃分清楚了有關(guān)無(wú)機(jī)分子、有機(jī)小分子、有機(jī)大分子、生物單分子、有機(jī)高分子、生物大分子的演進(jìn)層級(jí),我們才能真正弄清非生命物質(zhì)是如何走向生命物質(zhì)的,而且也才能給龐大的分子物類制定一個(gè)元素周期表一樣的框架,實(shí)現(xiàn)有分子組建的在物理學(xué)和生物學(xué)之間的橋梁,于是整個(gè)分子物類將不再混亂,而是像原子物類的元素周期表一樣秩序排列。 但始終要知道,基于既往科學(xué)、西方哲學(xué)的底層邏輯思緒是無(wú)法解決這些問(wèn)題,我們必須以一個(gè)新的底層邏輯思緒才有可能真正將這個(gè)問(wèn)題說(shuō)清楚,以下我們就先具體詳述這個(gè)分子分層原理及其具體架構(gòu)。 二、本篇論文目的1、建構(gòu)一個(gè)分子演進(jìn)框架,使得一切人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的任何分子都能還原到“生物小分子/無(wú)機(jī)分子、生物單分子/有機(jī)分子、生物大分子/有機(jī)高分子的分子量從小到大的演進(jìn)框架中,從而使得所有的分子都有一個(gè)縱向演進(jìn)的發(fā)生來(lái)源,而不再是隨機(jī)組合而來(lái)。 2、以縱向演化思緒,通過(guò)建立一個(gè)從物理學(xué)演化到生物學(xué)的分子演進(jìn)架構(gòu)的橋梁,以此來(lái)打破物理、化學(xué)、生物學(xué)的邊界。 3、具體闡述分子演進(jìn)原理,從而解決非生命物質(zhì)是如何躍遷至生命物質(zhì),解決生命的來(lái)源問(wèn)題。 三、分子演進(jìn)框架理論的假設(shè)分子是按“生物小分子/無(wú)機(jī)分子、生物單分子/有機(jī)分子、生物大分子/有機(jī)高分子”這三個(gè)層級(jí)進(jìn)行逐級(jí)演化。 關(guān)鍵詞:開(kāi)放性結(jié)構(gòu)的碳特質(zhì)一族 四、證明1、公理;以分子量大小作為衡量的基本標(biāo)尺,分子演進(jìn)的層級(jí)是從分子量小的分子演化至分子量大的分子進(jìn)行排列的。 (注意:為什么以分子量作為衡量的基本標(biāo)尺?這是因?yàn)樵谘莼乃季w下,分子量大的分子一定是在分子量小的后面,是分子量小的演化或組合出來(lái)的,就好比說(shuō)不可能先有生物大分子,再有生物單分子;不可能先有生物單分子,再有生物小分子;不可能先有人類,再有單細(xì)胞生物,即演化的進(jìn)程一定是從小分子到大分子的演化,生物大分子或大結(jié)構(gòu)分子一定是有其前體結(jié)構(gòu)的組成單元構(gòu)成,如果是隨機(jī)組合沒(méi)有區(qū)別大小分子的先后,那這個(gè)就與前述的既往科學(xué)問(wèn)題沒(méi)有任何區(qū)別了,至于這個(gè)小分子為什么要結(jié)合成生物大分子,這與哲學(xué)觀是有很大聯(lián)系的,后文簡(jiǎn)要說(shuō)明) 2、定義:既往對(duì)分子層級(jí)的區(qū)分是有極大的問(wèn)題,那么對(duì)生物小分子/無(wú)機(jī)分子、生物單分子/有機(jī)分子、生物大分子/有機(jī)高分子、原核細(xì)胞、真核細(xì)胞的范疇定義必然也是混淆的。 那么基于這個(gè)分子演進(jìn)框架,我們將分子依據(jù)分子量大小將分子分為3個(gè)層級(jí),其標(biāo)準(zhǔn)由“碳特質(zhì)”的生物小分子、生物單分子、生物大分子作為分子演進(jìn)架構(gòu)的中軸,也是作為其他分子的基準(zhǔn)參考,而非“碳特質(zhì)”的無(wú)機(jī)分子、有機(jī)分子、有機(jī)高分子則對(duì)應(yīng)“碳特質(zhì)”的生物小分子、生物單分子、生物大分子,無(wú)機(jī)分子、有機(jī)分子、有機(jī)高分子的分子量范圍在對(duì)應(yīng)“碳特質(zhì)”族類上下位之間,他不可能高于對(duì)應(yīng)“碳特質(zhì)”族類的分子,也不可能低于對(duì)應(yīng)“碳特質(zhì)”族類的下位分子。 生物小分子:指能結(jié)合成長(zhǎng)鏈生物單分子的最基礎(chǔ)小分子化合物,而能形成穩(wěn)定長(zhǎng)鏈的最基礎(chǔ)獨(dú)立單元基本就只有甲烷和苯環(huán)、環(huán)戊烷,能否作為大分子的獨(dú)立基礎(chǔ)單元是生物小分子與無(wú)機(jī)分子的最大區(qū)別; 而為什么是以甲烷為主?這是因?yàn)榧淄槭亲罱咏磉_(dá)C原子的一種分子形式表達(dá),其他大分子必須依靠的是一鍵的碳鏈,任何其他的二鍵、三鍵最終都是形成斷點(diǎn),所以整個(gè)大分子的基座是甲烷,而其他的含O、S、N的化合物都是在基礎(chǔ)碳鏈架構(gòu)好后再連接的,相當(dāng)于就是給甲烷的長(zhǎng)鏈,以及五碳、六碳閉環(huán)甲烷給出某種限制。 生物單分子:指能獨(dú)立結(jié)合成長(zhǎng)鏈或閉環(huán)的生物大分子的獨(dú)立組成單元,比如20種氨基酸、4種或5種核苷酸、單糖類分子,脂類單分子次之,即任何的生物大分子都是有同類型或相似類型的生物單分子連接而成,包括有機(jī)高分子的基礎(chǔ)架構(gòu)也是此類生物大分子,只是其空間結(jié)構(gòu)、閉合分子使其閉合而無(wú)法再結(jié)合其他的分子。 生物大分子:主要指蛋白質(zhì)、核酸、糖類為主、脂類為次等組成生命體的生物大分子。 上述三類構(gòu)成分子演進(jìn)構(gòu)架的中軸,任何分子都以此三類分子作為標(biāo)尺。 無(wú)機(jī)分子:指的是無(wú)法作為獨(dú)立單元形成長(zhǎng)鏈的分子,諸如硫化氫、二氧化碳、氧氣、氮?dú)?、氧化物、碳酸、碳酸鹽、氰、氰化物、氧氰、氰酸鹽、硫氰、金屬碳化物等等。 有機(jī)分子:指的是依靠生物小分子的“基礎(chǔ)架構(gòu)”結(jié)合閉合型分子(結(jié)合包括無(wú)機(jī)分子、離子),但有機(jī)分子是無(wú)法結(jié)合成生物大分子的,其分子量位于生物單分子和生物小分子之間。即是說(shuō)有機(jī)分子的基礎(chǔ)是生物小分子,碳特質(zhì)的生物小分子長(zhǎng)鏈構(gòu)成主要有機(jī)分子的主要架構(gòu),分子量近似乃至相等碳特質(zhì)的生物單分子,其他的無(wú)機(jī)分子、離子作為有機(jī)分子邊緣性結(jié)構(gòu)。 有機(jī)高分子:指的是依靠生物單分子(包括氨基酸、核苷酸、單糖、脂類單分子的生物單分子)組成“基礎(chǔ)架構(gòu)”,然后結(jié)合閉合型分子(無(wú)機(jī)分子、離子)等形成的無(wú)法結(jié)合成生命類似的穩(wěn)定分子物類。 此三類是以對(duì)應(yīng)的“碳特質(zhì)”一族作為基礎(chǔ)架構(gòu),然后結(jié)合下位的閉合分子、無(wú)機(jī)分子或離子達(dá)成的閉合型分子結(jié)構(gòu)。 通過(guò)上述定義,我們已經(jīng)看到,生物小分子是生物單分子的組成單元,生物單分子是生物大分子的組成單元,那么必然就有生物小分子演至生物單分子,生物單分子演化至生物大分子,生物大分子的分子量(主要指核酸和蛋白質(zhì))一定是大于任何生物單分子的分子量,而生物單分子一定大于任何生物小分子的分子量,這是必然,也是符合公理的。 于是生物小分子對(duì)應(yīng)無(wú)機(jī)分子,生物單分子對(duì)應(yīng)有機(jī)分子,生物大分子對(duì)應(yīng)有機(jī)高分子,對(duì)所有分子的宏觀的劃分也達(dá)成,分子演化的進(jìn)程也就必然是從生物小分子(甲烷、苯環(huán)和環(huán)戊烷)、生物單分子(氨基酸、核苷酸)、最終走向生物大分子(以核酸、蛋白質(zhì)為主)。 而且在這樣的排列下,人與多細(xì)胞的動(dòng)物、植物由單細(xì)胞個(gè)體單元組成,而單細(xì)胞生物則是由生物大分子構(gòu)成,生物大分子是由生物單分子構(gòu)成,生物單分子是由生物小分子構(gòu)成,這種依據(jù)前體組成單元而提出的層級(jí)劃分必然是不可推翻的,除非你是神創(chuàng)論、突顯論而絕非演化論,因?yàn)檎J(rèn)定世界萬(wàn)物和人類是同時(shí)發(fā)生,如果是,你必然會(huì)遇到各種基于你思想前提無(wú)法解決的諸多問(wèn)題,在此不再多談。 3、分子演化原理:本文分子演進(jìn)框架理論的演化原理,是基于《物演通論》推導(dǎo)出的“任何存在皆會(huì)發(fā)生弱化代償”而衍生來(lái)的。 所謂“弱化原理”即是說(shuō)任何存在,無(wú)論是非生命的物質(zhì),還是生命存在都會(huì)弱化,而一旦弱化就必定只有三個(gè)方向,我們以原子物類為例,元素周期表的中的原子弱化之后要么是C元素可以不斷躍遷至上位存在,比如碳原子這類居于介穩(wěn)定、最殘化的原子就會(huì)形成各類有機(jī)大分子、生物單分子等;要么是長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定存在,比如氦、氖等極其穩(wěn)定,以及弱化的原子會(huì)寄存到較強(qiáng)穩(wěn)定性的無(wú)機(jī)化合物、單體結(jié)構(gòu)或者單質(zhì)的方式穩(wěn)定存在;最后要么就是諸如放射性元素,是極其不穩(wěn)定的,自然也就是無(wú)躍遷之說(shuō)。 由此,我們可以認(rèn)識(shí)到,碳元素是整個(gè)元素周期表中最為殘化的元素之一,但卻是元素周期表中組合的分子中結(jié)合的元素最多,結(jié)合的大分子也最穩(wěn)定的元素,我們把碳元素這一獨(dú)特的性質(zhì)稱為“碳特質(zhì)” 注意,這并不是說(shuō)碳特質(zhì)只是從原子開(kāi)始,而是從基本粒子就開(kāi)始了,只是為了方便理解,我們以元素周期表的碳元素作為標(biāo)定起點(diǎn)。 而在本個(gè)分子演進(jìn)層級(jí)中,我們將這類處于介穩(wěn)定、最殘化、能作為上位大分子量基礎(chǔ)架構(gòu)的一族稱為“碳特質(zhì)”的物類,而為什么說(shuō)是一族,是因?yàn)槌嗽游镱愔獾钠渌肿游镱愔卸疾恢挂环N,生物小分子中諸如甲烷、苯環(huán)、環(huán)戊烷,生物單分子中有諸如上百種氨基酸、5種核苷酸、不同類別的單糖等,種類是非常多的,而本文將這一作為任何分子的基礎(chǔ)架構(gòu)并且始終具有開(kāi)放性結(jié)構(gòu)的一族稱為“碳特質(zhì)”一族,即上述的生物小分子、生物單分子、生物大分子。 而所謂“碳特質(zhì)”性質(zhì),我們可以將其理解為“開(kāi)放性結(jié)構(gòu)”的分子結(jié)構(gòu)特性,碳特質(zhì)一族都是會(huì)發(fā)生躍遷的一族,它是作為不同分子層級(jí)的基礎(chǔ)框架,即生物小分子、生物單分子、生物大分子,而任何的上位分子始終是以其中一族作為基礎(chǔ)架構(gòu)來(lái)構(gòu)成上層分子,而且是具有“幾近”無(wú)限疊加同類的化學(xué)性質(zhì)。 當(dāng)然,最重要的是要知道,生物小分子(甲烷、環(huán)戊烷、苯環(huán))、生物單分子(核苷酸、氨基酸、單糖)、生物大分子(蛋白質(zhì)、核酸、糖類)始終是以開(kāi)放性結(jié)構(gòu)為指標(biāo),能作為開(kāi)放性結(jié)構(gòu)依靠自身的被動(dòng)感應(yīng)屬性不斷的結(jié)合下位分子組成自身,這是有生命最基本特質(zhì)的核酸大分子或原始類病毒非常重要的一種分子特性。 而關(guān)于碳特質(zhì)一族的劃定,我們也可以逆推。 我們知道,組成原核生物、真核生物的一般是有4種生物大分子:“蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類”,而橫跨生命與非生命主要以核酸為主的類病毒和病毒,以及少部分的蛋白質(zhì)病毒(朊病毒),所以生物大分子的最頂端莫就是核酸為主的類病毒和病毒,以及少部分的蛋白質(zhì)病毒,至于與核酸類、蛋白質(zhì)類幾近相同甚至遠(yuǎn)超的糖類以及脂類,因?yàn)樽罱K不指向RNA、DNA的原核生物和真核生物,也可以說(shuō)因?yàn)闆](méi)有多糖和脂肪的類病毒或病毒,于是也就不在主要的碳特質(zhì)一族,但是糖類、脂類和蛋白質(zhì)、核酸一樣,都屬于生物大分子量級(jí),特別是糖類,是可以組成遠(yuǎn)大于蛋白質(zhì)、核酸類的糖類的,但因?yàn)椴皇铅列烷_(kāi)放性結(jié)構(gòu),所以不在主要的碳特質(zhì)一族。 而作為蛋白質(zhì)、核酸組成單元的就是單體的氨基酸和核苷酸,蛋白質(zhì)、核酸都是基于多個(gè)單體的氨基酸和核苷酸按照不同的折疊形式、長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和空間架構(gòu)組成的,α型開(kāi)放性結(jié)構(gòu)的核苷酸和氨基酸(主要是以核苷酸為主)是生物單分子的中軸,當(dāng)然單糖分子也是包括在內(nèi),只是單糖分子更為次之。 至于生物單分子組成單元的就是生物小分子,生物小分子是以基本的甲烷和苯環(huán)、環(huán)戊烷為主,甲烷和苯環(huán)、環(huán)戊烷因?yàn)槭铅列烷_(kāi)放性結(jié)構(gòu),所以會(huì)不斷的弱化然后結(jié)合不同的其他無(wú)機(jī)分子、同類分子,最終形成組合成核苷酸、氨基酸、單糖分子,而任何生物單分子和超過(guò)生物單分子的有機(jī)高分子也都必然以甲烷和苯環(huán)、環(huán)戊烷作為基礎(chǔ),然后疊加不同的無(wú)機(jī)分子和離子,而因?yàn)橛袡C(jī)高分子是閉合型的分子結(jié)構(gòu),最終也就只有具有開(kāi)放性結(jié)構(gòu)的生物單分子(氨基酸、核苷酸、單糖分子,包括部分脂類分子)最終才能達(dá)成超大分子量的生物大分子。 通過(guò)上述分子演化原理,我們就可以達(dá)成一個(gè)從甲烷、苯環(huán)、環(huán)戊烷的生物小分子為基礎(chǔ)到生物單分子的核苷酸、氨基酸為次,最后到以核酸為主的類病毒和病毒,以及少部分的蛋白質(zhì)病毒(朊病毒)為止的連續(xù)演進(jìn)過(guò)程,即最終達(dá)成主要以“核酸”為中軸的“碳特質(zhì)”一族的一系演化序列。 總之,碳特質(zhì)的一族就是任何分子層級(jí)中作為基礎(chǔ)架構(gòu)單元的(生物小分子中的甲烷、苯環(huán)、環(huán)戊烷等;生物單分子中的20種氨基酸、5種核苷酸、單糖等;生物大分子中的核酸、蛋白質(zhì)、多糖等),上層大分子量級(jí)的分子都必須以碳特質(zhì)一族的生物小分子、生物單分子作為基礎(chǔ),至于像無(wú)機(jī)分子、閉合型的有機(jī)分子、有機(jī)高分子等只能作為基礎(chǔ)架構(gòu)之外的邊緣型分子,唯有借助于碳特質(zhì)的一族作為基礎(chǔ)架構(gòu)才能結(jié)合成上位的大分子。 而如果不是建立在“碳特質(zhì)”一族的分子一定不是大分子量的穩(wěn)定分子,其盡管可能更穩(wěn)定,但是一定分子量相對(duì)較小。 4、證明過(guò)程;一般而言,生物大分子僅有4類:蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂質(zhì),也有教科書(shū)上也有說(shuō)3類,即蛋白質(zhì)、核酸、多糖,而蛋白質(zhì)、核酸、多糖這些多聚體全是有多個(gè)相同或相似的單體(諸如組成生命體的20主要氨基酸、不能再被簡(jiǎn)單水解成更小的組成多聚糖的單糖分子、以及5種核苷酸)組成,在陳閱增版的《普通生物學(xué)》中寫道:“多聚體就是一列火車是由多節(jié)車廂連掛一起而成”,這里的單體就是生物單分子,諸如氨基酸、核苷酸、單糖等。 但是要知道,在整個(gè)生物大分子的分子量區(qū)間卻是從生物單分子到類病毒跨越了大約5-15個(gè)數(shù)量級(jí),這還不談從生物小分子,那么在這種龐大的數(shù)量級(jí)下我們?cè)撘允裁礃拥姆绞絹?lái)建立分子演進(jìn)架構(gòu)? 首先,我們必須先把整個(gè)分子物類的演進(jìn)標(biāo)尺放到生物單分子這一基準(zhǔn)點(diǎn)上,因?yàn)闊o(wú)論是多大的DNA、RNA、蛋白質(zhì)、糖類、脂類其本質(zhì)都是以最小的組成單元即核苷酸、氨基酸、單糖、脂類單分子作為基本單元構(gòu)成的,而生物單分子的分子量一般是小于500的,由此我們就確定了分子演進(jìn)層級(jí)中最直接的標(biāo)的:“生物單分子”。 接下來(lái)我們先看生物單分子如何組成的生物大分子。 生物單分子的核苷酸到類病毒的分子量跨越了大約5-15個(gè)數(shù)量級(jí),其根本原因在于生物單分子的核苷酸具有α型開(kāi)放性結(jié)構(gòu),因?yàn)槠洫?dú)特的結(jié)構(gòu)性質(zhì)使得這種生物單分子“近乎”可以無(wú)限的結(jié)合同類的生物單分子,由此形成極大分子量的核酸大分子或類病毒。 而通過(guò)以核酸為遺傳物質(zhì)的類病毒、病毒、原核微生物、真核微生物、乃至多細(xì)胞動(dòng)物中RNA或DNA的特性,以及DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu),我們就可以更為具象的認(rèn)識(shí)到核苷酸這種生物單分子的“碳特質(zhì)”開(kāi)放性結(jié)構(gòu)。也就正是基于核苷酸這種生物單分子的α型開(kāi)放性結(jié)構(gòu),然后不斷的結(jié)合同類核苷酸分子才有了核酸大分子,乃至類病毒、病毒、原核生物和真核生物。 當(dāng)然,并不是只有核苷酸的生物單分子有結(jié)合成生命的能力,因?yàn)檫€存在一種蛋白質(zhì)病毒,即朊病毒,朊病毒又稱朊粒、蛋白質(zhì)侵染因子、毒朊或感染性蛋白質(zhì),是一類能侵染動(dòng)物并在宿主細(xì)胞內(nèi)無(wú)免疫性疏水蛋白質(zhì)。朊是蛋白質(zhì)的舊稱,朊病毒意思就是蛋白質(zhì)病毒,朊病毒(prion virus)嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不是病毒,因?yàn)槭且活惒缓怂岫鴥H由蛋白質(zhì)構(gòu)成的具感染性的因子,但是又因?yàn)槠渚哂懈腥拘裕杂袑⑵浞Q為病毒。朊病毒是動(dòng)物和人類傳染性海綿狀腦病的病原,早在15世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的綿羊的癢病就是由朊病毒所致,1986年在英國(guó)發(fā)生的牛海綿狀腦病( bovine spongelike encephalitis,BSE),俗稱“瘋牛病”,其病原也是朊病毒。 但是,我們肯定沒(méi)有聽(tīng)過(guò)蛋白質(zhì)病毒有形成諸如DNA雙鏈或單鏈結(jié)構(gòu)的生命,所以將這種只能演進(jìn)至有感染性的“病毒”組成結(jié)構(gòu)的生物單分子,即“氨基酸”稱為α型半開(kāi)放性的“碳特質(zhì)”物類,以與可以延伸至病毒、原核生物、真核生物組成單元α型開(kāi)放性結(jié)構(gòu)的核酸大分子或核苷酸作出區(qū)別。當(dāng)然,除了核酸和蛋白質(zhì)這種獨(dú)特的開(kāi)放性結(jié)構(gòu)還有糖類的開(kāi)放性結(jié)構(gòu),即糖類或單糖分子的θ型開(kāi)放性結(jié)構(gòu)。 所謂α型開(kāi)放性結(jié)構(gòu),指的就是組成的核酸、蛋白質(zhì)他是有特異性的起始位點(diǎn)和終止位點(diǎn)的,其本身也是可以作為合成模板的,最終是能產(chǎn)生有生命特征的“類病毒、病毒”的,而糖類盡管是可以組成類似核酸和蛋白質(zhì)百萬(wàn)分子量級(jí)別的大分子,甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)核酸和蛋白質(zhì)的分子量,比如大樹(shù)等,但因?yàn)椴皇呛怂岷偷鞍踪|(zhì)的α型開(kāi)放性結(jié)構(gòu),也就不可能最終產(chǎn)生有生命特征的對(duì)象,也無(wú)法作為遺傳物質(zhì),其組成的生物大分子也很難作為生物大分子的基本標(biāo)準(zhǔn)。 以下我們可以通過(guò)一系列具體的圖示來(lái)表達(dá)這一開(kāi)放性結(jié)構(gòu)的特征。 下圖是RNA單鏈結(jié)構(gòu)和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu),我們可以從圖中看到無(wú)論是RNA單鏈結(jié)構(gòu)和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)都是具有“幾近”無(wú)限連接基本核苷酸單元的能力的,這種獨(dú)特的生物學(xué)特性或者說(shuō)α型開(kāi)放性結(jié)構(gòu)只有核酸的RNA和DNA才具有。 (RNA單鏈結(jié)構(gòu)和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)) 下面再看蛋白質(zhì)折疊序列,以此來(lái)說(shuō)明α型的半開(kāi)放性結(jié)構(gòu)。 穩(wěn)定的蛋白質(zhì)分子是由氨基酸通過(guò)四級(jí)折疊序列逐漸連接而成的,但α型的半開(kāi)放性結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)最終只能走到阮病毒一類大分子蛋白質(zhì)一類。 從下圖也可以看出,從氨基酸單體到生物大分子的蛋白質(zhì),是一層層的分型疊加態(tài),但是這種結(jié)構(gòu)因?yàn)榛A(chǔ)單元的限制最終走向閉合,因?yàn)榭梢詮陌被嵬ㄟ^(guò)四級(jí)折疊序列逐漸連接的圖示中我們可以看出基于氨基酸獨(dú)特的生物學(xué)特性,是無(wú)法構(gòu)成類似RNA單鏈或DNA雙螺旋的獨(dú)特結(jié)構(gòu)的,但是這種類似分形的α型半開(kāi)放性結(jié)構(gòu)最終仍舊是可以走向具有生命特征的朊病毒的,不過(guò)這也是蛋白質(zhì)分子類型種最大分子量的一類了。 (引自孫素平·蛋白質(zhì)分子分類研究論文) 下圖是主要的多糖類型,通過(guò)下列的多糖分子的局部結(jié)構(gòu),我們可以看到θ型開(kāi)放性結(jié)構(gòu)的單糖分子就是純粹簡(jiǎn)單生物單分子的疊加,沒(méi)有特異性的起始位點(diǎn)和終止位點(diǎn)的,其本身也不可以作為合成模板,而完全是其組成的生物單分子的沒(méi)有任何分子本身的限制而幾近無(wú)限的疊加。 由上述可以知道,無(wú)論是α型開(kāi)放性結(jié)構(gòu)的核酸、α型半開(kāi)放性結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)、還是θ型開(kāi)放性結(jié)構(gòu)的糖類其分子量因?yàn)槠洫?dú)特的開(kāi)放性結(jié)構(gòu)使其分子量橫跨數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)不等,那么基于這樣的獨(dú)特開(kāi)放性結(jié)構(gòu)自然是屬于生物大分子一族,但是其中任何一類都無(wú)法作為生物大分子的分子量基準(zhǔn)。 最終,在對(duì)生物大分子的分子量設(shè)定衡量基準(zhǔn)時(shí),我們只有以脂類(脂肪和類脂的總稱)作為基礎(chǔ)標(biāo)尺,因?yàn)榻M成生命的生物大分子中只有脂類是無(wú)法像核酸、蛋白質(zhì)、糖類一樣因?yàn)槭情_(kāi)放性結(jié)構(gòu)而可以“幾近”無(wú)限的聯(lián)合其前位的生物單分子的,但組成脂類的單體分子不像組成蛋白質(zhì)、核酸和多聚糖的單體分子那樣簡(jiǎn)單,其結(jié)構(gòu)和組成是十分復(fù)雜的生物單分子。 但也正是因?yàn)槠鋸?fù)雜性決定了脂類分子量的有限,即脂類與百萬(wàn)級(jí)分子量的蛋白質(zhì)、核酸或多聚糖相比,一些脂類的分子量較小,通常認(rèn)定脂類的分子量的下限是1500,由于多數(shù)脂類的分子量小于這個(gè)數(shù)值,而且不形成大分子化合物,甚至有些教科書(shū)中不把脂類列入生物大分子之內(nèi)。 由此,生物大分子的邊界就能以復(fù)雜的脂類的分子量相對(duì)區(qū)間作為基本標(biāo)準(zhǔn),凡是大于或遠(yuǎn)大于脂類的獨(dú)立分子就都能劃在生物大分子范疇,而近似或者小于脂類分子量但是大于“生物單分子”的獨(dú)立閉合型的分子,我們就將其劃為有機(jī)高分子范疇,因?yàn)橹愂亲鳛閹缀跖c開(kāi)放性結(jié)構(gòu)的核酸、蛋白質(zhì)、糖類的同類大分子,那么其余的有機(jī)高分子一定是很難甚至幾無(wú)可能超過(guò)脂類的分子量,盡管脂類是生物大分子中最小的。 而所謂有機(jī)高分子是由“碳特質(zhì)”的多個(gè)獨(dú)立生物單分子(主要是生物單分子的核苷酸為主,其他的單糖、氨基酸、脂類單分子為輔)作為基礎(chǔ)架構(gòu)而構(gòu)成,即生物單分子獨(dú)立長(zhǎng)鏈構(gòu)成有機(jī)高分子主要架構(gòu),其他的作為邊緣結(jié)構(gòu),無(wú)法構(gòu)成組成生命生物大分子,其分子量位于生物單分子和生物大分子之間(與脂類不相上下),即一般而言有機(jī)高分子的分子量是不超過(guò)脂類的分子量的,因?yàn)楸M管說(shuō)脂類的分子量相對(duì)其他生物大分子而言是最小的,但也是生物大分子系列的一族。(注意:有機(jī)高分子和脂類其實(shí)都是閉合型的分子結(jié)構(gòu),所以本質(zhì)區(qū)別僅在于脂類是組成生命的主要組成單元,而有機(jī)高分子不是)。 有上述就可以知道有機(jī)高分子大于“生物單分子”的分子量,因?yàn)橛袡C(jī)高分子同樣是以核苷酸、氨基酸、單糖的生物單分子作為基礎(chǔ)架構(gòu),而如果缺失了以核苷酸、氨基酸為主,單體、脂類為輔的生物單分子作為基礎(chǔ)架構(gòu),這樣的有機(jī)大分子也就根本不可能出現(xiàn)。 至此,我們劃定了生物大分子、有機(jī)高分子、生物單分子的界限,接下來(lái)我們?cè)倏瓷镄》肿印?/span> 所謂生物小分子,同屬核苷酸、氨基酸、單糖一類的碳特質(zhì)一族,即可以幾近無(wú)限的結(jié)合同類或者說(shuō)下位的組成分子,而滿足這一條件的基本單元就是甲烷和苯環(huán)、環(huán)戊烷,這是組成生物單分子、有機(jī)分子的最基礎(chǔ)單元,而任何的多碳分子也不可能離開(kāi)這兩種基本組成單元。 那么標(biāo)定了生物小分子的分子量標(biāo)準(zhǔn),有機(jī)分子的分子量范圍也就是確立了,有機(jī)分子的基本結(jié)構(gòu)包含C、H,分子量小于生物單分子近似量的都屬于有機(jī)分子范疇,即有機(jī)分子的分子量位于生物小分子與生物單分子之間,有機(jī)分子的分子量高于或近似生物小分子的分子量自不用多說(shuō),而為什么有機(jī)分子的分子量不可能高于或者說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于核苷酸、氨基酸、單糖的分子量,這是因?yàn)槲覀円呀?jīng)設(shè)定超過(guò)生物大分子近似量的分子為有機(jī)高分子,那么有機(jī)分子要超過(guò)或遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)生物單分子的分子量就必須以生物單分子作為基礎(chǔ)架構(gòu),否則就必然會(huì)因?yàn)榛A(chǔ)單元的穩(wěn)定性不足而奔潰。 至于無(wú)機(jī)分子,在此就不再贅述,與生物小分子的分子量幾乎近似。 由此,有關(guān)“生物小分子/無(wú)機(jī)分子、生物單分子/有機(jī)分子、生物大分子/有機(jī)高分子的分子演進(jìn)框架理論證明完畢。 (本文是生命起源問(wèn)題的前提探討,下一篇我們具體談及生命是如何從非生命存在一步一步走向生命存在) 注:如果你也在致力于探究生命的起源,分子至人類階段的演進(jìn)歷程,以及試圖弄清意識(shí)、精神、心理學(xué)起源和發(fā)展等相關(guān)的相關(guān)問(wèn)題,可以聯(lián)系我們,因?yàn)槲覀冋趶囊粋€(gè)嶄新的視角去重新解釋這些既往哲學(xué)、科學(xué)根本解決不了或者認(rèn)識(shí)不到的問(wèn)題。 創(chuàng)作好內(nèi)容很難,創(chuàng)造最優(yōu)質(zhì)的文章更是難上加難 望各位看客朋友們,有錢捧個(gè)錢場(chǎng),有人捧個(gè)人場(chǎng)
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