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特殊环境因子的迭代Ⅲ:pH、O 2 、其他离子、光

从以上角度看,可迭代整合子运行过程(即“三个特殊”)所需的相关要素,除了把水看作是生命系统的构成要素(生命分子)而不是生命系统的形成条件,能提供一个全新但却具有客观合理性的解释之外,还很容易解释把其他对生命系统的运行不可或缺的条件或者环境因子,比如pH,氧,其他各种离子以及光,看作是生命系统的构成要素,而不是生命系统之外的环境。

所有受过中学教育的人都知道,pH是溶液中氢离子含量的一种度量。pH对于生命活动或者是生化反应是至关重要的。如果我们将水作为“三个特殊”中参与特殊组分之间特殊相互作用的特殊环境因子,从而是结构换能量循环和可迭代整合子的构成要素,并因此而作为生命分子,那么,溶于水中的氢离子浓度不可避免地会对结构换能量循环和正反馈自组织过程产生因特殊组分和特殊相互作用而异的影响。从这个角度看,因水而生的各种衍生效应,比如pH,也就顺理成章地可以被看作是特殊环境因子中的一员,并因此而被看作是“三个特殊”的构成要素。

除了氢离子之外,氧也是另外一种特殊环境因子。氧是很多碳骨架组分的构成要素,尤其对于生命大分子而言更是如此,可以作为“三个特殊”中的特殊组分而被视为“其构成要素,但在很多时候,氧的状态会影响特殊相互作用中化学键的形成或者改变。在这个意义上,氧又可以作为特殊环境因子而成为“三个特殊”的构成要素。

还有很多其他的非碳元素,比如氮、磷、镁、锰、钙、钠、钾等,会以离子或者基团的形式作为特殊组分特殊环境因子而成为“三个特殊”的构成要素。这些元素可能并不参与最初的结构换能量循环,但随着“三个特殊”的各种迭代而产生的复杂性增加,会有不同的非碳元素加入这个系统,维持这个系统的运行。

光是一个特别的物理要素。大家都知道“万物生长靠太阳”。目前有关光的生物学研究非常复杂,但基本上可以分为两大类:第一类是以光合作用为代表的光能转换,第二类是光信号响应。从以结构换能量循环为起点的“三个特殊”来看,光合作用的本质,其实就是光子所携带的能量被转变为以碳骨架分子作为载体的化学能。虽然,在这个过程中,光作为外来能量,其作用并不是结构换能量循环中打破分子间力,也不是基于IMFBC的自催化/异催化而自发形成共价键,而是驱动电子移动(下一节再讨论),但仍然可以将其看作是特殊环境因子。

在上面的分析中,好像各种特殊环境因子都或多或少与水有关。对一些好奇于生命起源的人而言,他们常常以能否发现水作为有没有产生生命的前提条件。因此也就有人从这个逻辑上来质疑水是不是生命所必需的。比如在C. Cockell的书中,就提出氨在低温下处于液态,也可以作为溶剂,而且在某些地外天体中也发现有大量的液态氨,是否有可能在那种情况下也会出现与地球生命形式不同的“生命”?这其实又回到如何定义“生命”的问题。如果我们将结构换能量循环作为“活”的最初形式,以正反馈自组织作为演化/迭代的最初形式,那么低于-33. 34℃才能成为液态的氨对于我们这里所定义的“活”的可迭代过程而言,这种讨论缺乏逻辑上的合理性,因此不在本书的讨论范围。 x7KWbFuAKyXLzsfsthP91xeElNDbKZpyWGeI3PtHEVtzyAiHOPSkNCcmAUzWlg1P

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