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对话科学松鼠会:生物多样性之美最基本的是“色”

2010年05月24日 13:55
来源:凤凰网读书

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刘全儒教授、闻丞博士在凤凰网读书会现场(图片来源:科学松鼠会)

解释看帅哥、美女后的反应就是科学

闻丞:看几张图。大家看了帅哥、美女后,身体发生什么样的反应?没有吗?资讯时代的帅哥、美女太多了,大家都麻木了。(笑)实际上是有反应的,这个过程就发生在我们的视网膜上,你们也许觉得很高深,一下子就把刚才SCI拿出来了。这是科普吗?还是科普。讲清楚,就不难了。

恐龙露毛是为了露美,但是得被看见。怎么看得见?生物在进化出有颜色的外表之前,首先得到的是视觉的美丽,只有当视觉在和其它个体和环境交互的时候,“色”对它来说才有意义。我们的眼睛怎么样接受色的刺激呢?靠这么一套分子。这是视网膜细胞表面,有一个是光受体蛋白,里头有一个分子结构叫视黄醛,光打上去形状就变了,不同种类的视黄醛对光的敏感程度不一样,有的对红光、蓝光、绿光敏感,比如,人是有色觉的哺乳动物,一般都对三原色光敏感,但是昆虫就不一样,对紫外光也敏感,有的昆虫对红外光也敏感,这个地方的结构差异实际上就决定了动物对什么样的色敏感,光刺激到蛋白以后形状就发生变化了,不是一个蛋白,在这里还连着两个不老实的蛋白,只要一被色刺激,它就激动,激动发生的过程叫磷酸化,蛋白不老实,能量变高,它就开始跑,又碰到另外一个蛋白,能量传递给它,而这是一个神经地质,这点能量和刺激就让它兴奋了,传出神经地质来,引起神经反应,最后到大脑里头,我们的身体就开始有其它反应了。从颜色开始,颜色背后有一大套蛋白,颜色要怎么样刺激到我们的身体呢?后面又有一大套蛋白,实际上这些蛋白就是我们生命过程里每一个运动,每一个反应就是由这些多样的分子在驱动着。首先是蛋白的多样,大家有没有听说过一个词叫中心法则?在生物化学最基本的原理里,蛋白是由核酸经过转录的过程造出来的,背后有很多种不同的核酸序列,这就是多样性在微观上的含义。如果打开任何一本遗传书,或者分子生物学的书,最后都会给你讲到多样性。书上枯燥的那些数字和公式、文字背后,实际上是充满了颜色的过程,非常有意思。

还有气味的传递,电信号的传递和化学物质,比如,体内的激素是小蛋白信号的传递,和光信号的传递大同小异,都是有一套类似的蛋白。比如,辨认刺激的种类相当于光受体的视黄醛,只要颜色一刺激就分离出来小蛋白,基本的组合经过了进化不断的分化,就造成了非常复杂的生命过程的化学调控网络,它就是生物多样性在微观上的本质。正是因为基因有这么多样的蛋白,才呈现出这个世界发生的交互作用。

首先是细胞内基因的多样性,然后是细胞间相互作用造成了多细胞动物形态的多样性。多细胞动物又会和同类但不同的动物之间或者植物之间发生作用,形成了物种间的关系网络,物种的体系和环境通过各种作用和各种刺激联系在一起,就形成了地球上的生物圈,便是生物多样性的整体。

刚才我往悲观里说了一点比较枯燥的事,现在我们看看宏观。物种多样性是大家看到生物多样性层面上最容易理解的层次。不管是珊瑚礁,或者说我们有机会走进森林,看到不同的植物、树木、附生植物等环境,都有不同的物种。中国人最习惯问“能吃不能吃”,长相不一样,味道也不一样,结构和成分不一样。

实际上,多样性蕴含物种和物种之间的关系上。因为物种在互相作用和互相选择,很多时候,物种分化是从其它物种对它的选择开始,最典型的例子就是昆虫之间的相互关系,广为人知就是蚂蚁和蚜虫,蚂蚁是在一亿多年前就开始有的形态,畜牧业养蚜虫,种植业种真菌。蚂蚁存在的范围有畜牧业、种植业。蚂蚁经过这么长时间的进化,相当于不同种类的蚂蚁,如果这种蚂蚁有种植真菌的习惯,必然有特异性的真菌,干的活就跟一万年以前人干得活是一样的,选出适宜自己吃的那些东西。这个物种以自己的行为影响其它物种的形成,物种多了以后,生活不仅仅是它的生活,还受到其它物种的支配。多样性还有一个范畴就是在关系上,更大的一个方面是花类植物,它们在恐龙时代末期出现。在化石上来看,有花植物种类的爆发,以及多样性的增高和陆生有翅膀的昆虫,尤其是吃花蜜传粉的甲虫等各种蜂类、苍蝇等的爆发几乎是同步的,很多种兰花都有固定的传粉昆虫,它的进化和传统昆虫的进化纽在一起,两种物种最后就是矛与盾,祖先但不祖辈的形态就是新的物种。另外一个范畴就是物种与物种的关系,这种关系是很多物种产生的动力。

[责任编辑:曾宪楠] 标签:生物多样性 松鼠会 读书会 
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