构建生命的底层逻辑——看透了一切，却依然爱着生活（生命篇）
听完《王立铭·生命科学50讲》，想记录一些东西，于是有了一些文字，向生命科学致敬，向得到团队致敬，向王立铭老师致敬，这是上篇。
我们每个人活在这个世界上，无时无刻都要和“生命”建立连接。尤其当你进入医院，看到人生百态之时，会更加有感触。对于生命底层逻辑的构建，可以从身体、智慧和生死三个方面出发，基因编辑我们重写身体密码，记忆移植我们创造神奇智慧，对抗死亡我们顾盼永生。找到理解生命底层的基本出发点，不就事论事，就复杂说复杂，从分门别类繁杂的生命表象之中，寻找生命的普遍规律，构建生命底层逻辑，是该篇文章的底层逻辑和本质。
我们将从物质、能量、自我复制、细胞和分工的生命角度出发，到感觉、社交、学习、自我意识和自由的智慧角度，来构建我们每个人的生命底层逻辑，希望当我们能看透一切的时候，能够依然爱着生活。
生命是一场40亿年的无可奈何，这是一句多么具有诗意的科学道理，在科学的语言里，没有所谓的“自古以来”，没有所谓的“理当如此”。
生命第1元素：物质
对于生命物质的错误认知有：灵魂论、机械论、活力论。
第一种错误认知为“神秘主义”，这个阶段最为著名为亚里士多德的“三种灵魂”理论，用这种叫灵魂的物质，来解释生命的特殊性。他认为：植物有一个灵魂，使它们不断生长繁殖；动物在植物的基础上多了一个灵魂，负责感知和运动；而我们人类就有三个灵魂，了动物的两个灵魂，还多了一个负责理性思考的灵魂。
第二种错误认知为“机械主义”，这个阶段最为著名代表为笛卡尔，他认为：哪里有什么虚无缥缈的灵魂，生命现象完全可以用冷冰冰的科学定律来解释，甚至只需要用人类已知的简单机械原理就足够了。生命体内一定存在类似于机械这样的东西，比如发条、杠杆、滑轮、闸门等等。
第三种错误认知为“活力论”，现代化学之父瑞典化学大师贝采利乌斯提出了生命的活力论。他认为：生命之所以是生命，因为它具有一种独特的“活力”性质。而这种活力的来源呢，就是生物体内某些特殊的化学物质。它们只存在于活着的生物体内部，绝不会在自然界凭空出现。
生命到底由何种物质构成？这第一道裂缝总会打开，第一道光终会降临。德国数学家希尔伯特说：我们必将知道，我们必须知道。于是有了米勒的地球生命模拟实验，打破了构成生命基础物质的神秘感，将其聚焦到了：氨基酸、蛋白质、DNA，而这些物质都是可以在实验室中所创造出来的。
生命第2元素：能量
构建一个生命，为物质赋予活力的又是谁呢？答案是能量。
活着就是对抗热力学第二定律，热力学第二定律说在任何一个孤立系统里，总体的混乱程度，只会增大不会变小，直到达到混乱的最大化，是一种从有序到混乱的变化。所有生命活着的终极使命只有一个，就是对抗它。如果有一天不再对抗它了，那生命就离终结不远了。
怎么对抗？向生命体输入能量，生命以负熵为生。如吃东西或者晒太阳这些日常行为，其实就是生命体在完成一个崇高的使命，吸取能量，对抗热力学第二定律，维持生命现象。
太阳是几乎一切地球生命的终极能量供给者。太阳光里蕴含着巨大的能量。除了太阳能，还有大地深处地幔和地核的热量，化学反应产生的能量，放射性物质衰变产生的能量等。生命体如何存储和利用这些能量？就是葡萄糖这一化学物质，它能够让生命稳定存储能量，同时灵活释放能量。这样，人类就可以开始一场探索未知世界，说走就走的生命之旅了。
葡萄糖不能够直接给生命体供能，在葡萄糖和千百万生命活动之间，需要一个中介，需要能够方便且灵活的进行使用，能量存储数额较小，而且不会产生废物。于是，人类发现了能量货币ATP，用于能量交换，起到宏观调控和发挥规模效益作用。当将化学分子式ATP中的一些元素分离，即砍掉它的胳膊，则将转换为ADP，同时伴随着能量的释放，将它的胳膊再接上时，则又合成ATP，伴随能量的存储。
在科学探索领域：不管是谁，不管说了什么离谱的东西，只要客观数据证明他有道理，我们就听得听他的。生命活动怎么利用能量？总结成如下三个步骤：
1） 合成葡萄糖存储能量
2） 能量转移给ATP
3） ATP释放能量
生命第3元素：自我复制
自我复制。通俗点说，就是繁殖，生孩子，传宗接代。对于生命来说，繁殖，也就是自我复制，比永生更重要。从物种长期生存来看，繁殖的意义远远大于永生。
蛋白质是无法独立自我复制。到底怎样才能设计一个简单的方法，把这五千多个氨基酸的先后顺序和位置忠实地记录和复制下来呢？可以使用刘慈欣科幻小说《三体-死神永生》中提到的降维打击来解释。生命为了简化记录和复制的难度，把立体的、三维空间里的蛋白质信息，记录在了线性的、一维的DNA分子上面。DNA通过双螺旋结构进行半保留复制，该种复制方式是精确和稳定的，很少出错。
到这里，生命科学中于是出现了两个难题：
1）先有DNA，还是先有蛋白质？
2）RNA这个多余的第三者为啥会出现？DNA直接指导蛋白质生产不行么？
在地球生命起源的早期，有可能就是这种RNA分子，独立承担了今天分别属于DNA和蛋白质的功能： 既能实现信息的存储和复制，又能催化各种各样的生物化学反应。有一天，在这无数的RNA分子中，有一种特殊组合，恰好产生了能够自我复制的能力。于是它苏醒了，活动了，无数的“后代”被制造出来了。这种自我复制的化学反应可能代表了生命的最初形态。后来，RNA分子的两个功能分别被DNA和蛋白质取代了。
今天的世界已经不是RNA的世界了，RNA已经退出了生命舞台的中央。但是我必须得说，RNA分子并没有退场。在今天地球生命一个隐秘的角落里，它仍然威风凛凛。这个角落是哪儿呢？估计你想象不到，它就在病毒世界。
相比DNA，RNA在化学性质上不太稳定，自我复制的时候也更加容易出错。RNA的天生缺陷，让绝大多数地球生命放弃了使用RNA作为遗传物质，转而使用更加稳定，更加精确的DNA。但反过来呢，也正是因为这些缺陷，让一小部分非常特别的地球生命，也就是RNA病毒，可以继续生机勃勃地生存在今天的地球上。而且基于它们非常活跃的变异能力，它们很有可能长久地，甚至永恒地和其他地球生命共同生存下去，继续玩儿猫捉老鼠的游戏。
生命第4元素：细胞
建筑工地的生物学：围起建筑工地、制造狭小的空间的东西，就是细胞。它创造了一个狭小的空间，让物质、能量、自我复制这三大要素互相协作。大大增加了生命活动的复杂程度，并且让自然选择理论真正开始高强度工作。
细胞最外层的一个膜结构称为细胞膜，为磷脂双分子结构。该分子的头喜欢和水亲近，但是两个尾巴特别讨厌水。生命领域第一个细胞的形成有如下三种主流假说：
1) 千疮百孔的细胞膜
2) 能够翻转的细胞膜
3) ATP合成酶的小孔是天然通道
实际上，地球生命本身并不存在“更复杂就是更成功”的价值判断。推动着生命变化的只有一个力量，那就是自然选择。谁只要能活下来，只要能繁殖后代，就是好的。自然并不会天然青睐特别复杂或者所谓高级的生命。细胞生命其实像是一个巨人诞生在了一间低矮的房间里，只要他一抬头就会撞到结实的天花板。如果不是发生了一个偶然事件，细胞生命可能会被永远困在这个房间中。
我们人体每一个细胞里，都生活着一堆寄生虫，而且是已经住了好几十亿年，对我们的生存至关重要的寄生虫。是它们帮助我们突破了能量的约束，让人体细胞发展出更丰富多彩的功能。
线粒体居然拥有自己的一套遗传物质，而且在细胞自我复制的时候，线粒体也会自我复制，然后一分为二进入后代细胞体内。线粒体这种东西还真的有点特立独行，还真像是一个曾经独立生活，后来被吞噬、寄生在细胞当中的半独立生命。
一次偶然的细胞吞噬，引发了一场伟大的能量革命。一部分细胞生命收获了一个高效的ATP工厂，从此突破了能量天花板的限制，开始走向丰富多彩、五花八门的发展道路，形成了今天的地球生物圈。而多细胞生物的出现是为了更好的吃，也是为了更好的避免被吃，多细胞只是一种生命演化方式。
生命第5元素：分工
分工解决生殖和运动之间的矛盾。如果一个生命是由两个粘在一起的细胞组成的，那么，就可以做一次非常简单的分工：一个细胞专门负责生殖，不负责运动，而另一个细胞专门负责运动，不管生殖的事儿。这样一来，生殖和运动这两个机能就不再需要不断地暂停和切换了，而是可以持续不断地同时进行。
分工有如下三大价值：
1）专业
2）协作
3）创造新功能
分工，让生命的竞争不再是单调无趣的“大吃小”，而是变成了一条八仙过海、各显神通的新赛道，让生命充满多样性。
生命享受了分工的恩惠，同时也为它付出了沉重的代价，其中最苦的苦果就是癌症。自我复制和繁殖是生命的本能，而现在我们却又要求很多细胞不能随心所欲地去繁殖，必须压制住从诞生开始就一直存在的天性，舍小家为大家。癌症就是我们身体某个组织里，某个原本循规蹈矩、放弃了繁殖机会的体细胞，发生了遗传变异，然后疯狂地自我复制和繁殖后代，破坏原有的生命形态，最终甚至导致死亡的过程。
细胞分工合作最高水平的作品为人类的大脑。建造大脑第一步：安放元器件，第二步：连接元器件，第三步：调试完善。人脑完善的过程，主要不是依靠新东西的加入，反而是删除错误的，没用的东西。
