《生命的跃升》读书笔记
本文作为暑假的读书笔记。
概述
《生命的跃升：40亿年演化史上的十大发明》是一本介绍生物演化的科普读物，同时也夹杂着生物、化学、物理、地理等学科的内容。作者是英国的生物化学家尼克·莱恩。这本非小说我是从图书馆借来的；以前我就喜欢去地理生物那里逛，现在更因为选考了生物，我决定多了解一些课外的内容。说实话，在图书馆找到一本适合阅读的有一定专业性的书还是很难的，一般的不是学术著作，就是图鉴之类的。
这本书用简单轻松的语言，有深度的介绍了作者认为的十大发明：生命起源、DNA、光合作用、复杂细胞（真核细胞）、性、运动、视觉、热血、意识、死亡。在作者笔下，即使是你本来毫无兴趣的话题也能吸引你看下去。作者并不会直接抛出每个话题的标准答案，而是从疑问开始，步步追随先人探索的足迹，或假设或否定，最终很可能没有大家一致认同的答案，甚至只是最有可能的假说。为了做到通俗易懂，作者会解释一些基本的概念，联系大众文化，尽量不引入复杂高深的概念。不过有了高中的生物、化学、地理等知识，相当一部分概念我都比较清楚。比如前五章很多重要概念，氧化还原反应、ATP、密码子、光反应（还差得多）、含DNA的线粒体、减数分裂等我都耳熟能详。相比之下，后五章就要陌生的多，这些内容与我们的主流相差甚远，但依然十分有用。
下面我挑选前后两个例子做一些详细的笔记。
真核细胞
真核细胞在形态、结构、功能上都比原核细胞（细菌）复杂，尽管一些细菌也有少量接近真核的特点，但从细菌到真核细胞的演化只发生了一次，真核生物都是由同一祖先演化而来的。细菌和真核细胞有本质的区别，细菌必须足够简单以实现快速繁殖，才不会被淘汰；而真核细胞明显突破了这个瓶颈，不用再与细菌竞争。这个改变是怎么发生的呢？
只能通过遗传来确定这一改变，然而因为统计问题，传统方法恰好无法确定这一时期发生的事。当考虑单一基因时，发现了真核生物与古菌先与原核生物分异，然后真核生物再与古菌分开。但是这样的结果是不可靠的。当考虑很多基因时，就发现真核生物是细菌和古菌的融合体。于是两种结果无法统一，也就出现了分别注重两种结果的两个假说阵营。一种认为真核细胞是纯粹的，原始真核细胞把细菌胞吞形成线粒体之类的，但两者是明显有从属关系的，界限清晰；另一种认为不同的原核生物合作，最终结合形成真核细胞，两者地位是平等的。然而两派都没有足够的证据，于是陷入了僵持。
此时作者绕开了浑水，从全新的两个角度，支持了结合派。首先是线粒体的问题。由于细菌竞争，细菌基本不可能长到足够大吞掉另一个细菌，这会拖慢其繁殖，而且没有线粒体很难进行胞吞；而合作结合就是必然的了。然后是更加奇妙的核膜问题。为什么真核细胞有核膜？如果只是保护基因，那么细菌也可以这么做。一个猜想是避免“跳跃基因”的破坏。真核细胞的基因是不连续的，中间的无效碱基就是跳跃基因，它们转录后就会像剪刀一样把自己剪下来，并随机整合到基因组里。更要命的是跳跃基因突变而“死去”，如果不作处理，合成的蛋白质里就多了这么一段没用的东西。真核细胞就拿来了跳跃基因的RNA剪刀来处理，但这把剪刀太慢，还没处理完就被翻译掉了。于是核膜出现了，只有处理完后的mRNA才能送出去翻译。这也很好解释了我的疑惑——生物上虽然讲到要进行处理，但没有说明原因。
热血
之所以选择这个话题，是因为观后感里留了这个坑。还可以发现这章的逻辑没有上一部分清晰。
体型越大的动物，产热越多而散热困难，因此巨大的恐龙和鳄鱼一样，昼夜体温变化很小，称为“惯性内热”。看起来热血动物比冷血动物浪费能量，因此需要更多食物，仅仅可以夜间行动，智力提高一些，好像很不划算。实际上热血动物的耐力或者说有氧能力强很多，而其安静时的能量消耗也会随之增加了。然而这样不太有说服力，在提高耐力的同时不一定要浪费能量。
从化石角度看，在三叠纪，哺乳类的祖先犬齿兽看起来已经可能是热血了，而鸟类、鳄鱼和恐龙的祖先主龙类则难以确定。可以确定兽脚类恐龙已经有羽毛的原型了，而且具有四腔心脏和先进的呼吸系统，它们应该有像鸟类一样的气囊系统。但这些证据并不要求兽脚类是热血的。
在二叠纪灭绝中，只有善于呼吸的动物才得以幸存，两类动物以不同的特长度过了这段时间。到了三叠纪，犬齿兽与呼吸系统更先进的兽脚类的竞争中处于劣势，这可能迫使它们改为夜间行动。还有可能是素食的犬齿兽因为消耗能量的需要而变成热血，而食肉的不得不也变成热血才能有耐力追上它们的猎物。而兽脚类因为有先进的呼吸系统，所以不需要热血就能追上猎物。因此作者的观点是恐龙不是热血的，但它们仍然很活跃。
其他部分刷新认知的内容
除了上面两个具体的例子以外，还有很多前所未闻或一直理解有误的条目。当这些神奇的内容和一些熟悉或不熟悉的内容关联在一起时，就形成了这本书。
- 著名的原始汤实验——连历史书上都有——是有误导性的，就是把氨气、甲烷、氢气通电合成了氨基酸。这个实验的问题不在于原料的不存在，而是所谓的浓度问题——原始汤是稳定的，只会逐渐分解，根本不会变得复杂。
- ATP是细胞可以使用的最小能量单位，能量多余不会有找零。只有解决了这个问题，生命才能独立存在。解决需要用跨膜运输，把“零头”存起来，等到足够了再能合成ATP。
- 人类DNA有99.9%是相同的，共同点使得人类基因组有意义，而差异自然是某些变异，可以用于生物识别（好像还没那么高端）。
- 普适密码子编码与氨基酸的性质有关，而不是随意的。而且很可能是由两位变成了现在的三位，后来加的氨基酸的编码就偏少，而原先的就占据了很多位置。进一步，普适密码子应对突变的能力比任何人造的编码强。
- 大气氧是与埋藏的碳对应的，如果植物遗体没有被埋藏，最终还是会被分解，植物制造的氧气又被等量消耗了。不过不用担心燃烧化石燃料会大量消耗氧气，因为大部分埋藏碳是分散的。
- 叶绿体来自自由的蓝细菌，它是唯一具有两个光系统，能以水作为原料进行光合作用的细菌。然而其他细菌很多具有一个光系统，光系统Ⅱ可以直接用光合成ATP维持生命，光系统Ⅰ可以从还原性物质合成有机物。
- 镰刀型细胞贫血的杂合子比显性纯合子更有优势，不容易得疟疾，因为红细胞的形状会改变。其实从这个意义上说，它是不完全显性的，这我记得在某题的示意图里看到过。
- 几乎所有真核生物都支持有性生殖，也有一些会根据环境切换的，这我也遇到过。一些无性生殖的物种一般都只有千、万年的历史，蒲公英就是其中之一。除了那些极少量长期存在的物种，新出现的“克隆”物种会很快因被有害突变淹没而没落。
如果看完这些例子觉得有趣的话，不妨去看一下原著，这本书是不会让你失望的。不过如果想看的人因此变多了，图书馆大概就很难借到了——每个馆大概只有一两本。