☆☆☆☆☆
简体网页||繁体网页



点击这里下载

类似图书 点击查看全场最低价

我们的能量从哪里来？为什么会有两种性别？我们为何会成长、死亡？
地球上缤纷多采的生命背后，究竟有着什么样的祕密？
这所有问题的解答，都是——粒线体。

　　本书作者尼克．连恩是荣获英国皇家学会科学图书大奖的生化学家，在《生命的跃升》中，他从宏观的角度来看生命的起源和演化；而在这本《能量、性、死亡》中，他以一个非常微观的角度（十亿个粒线体只有一粒沙那么大），来回答生物学的重大问题——也就是我们的生、老、病、死。

　　粒线体虽然微小，却是生物不可或缺的重要胞器。我们每个人的体内都带有一万兆个粒线体，约占体重的百分之十。这个微小的胞器曾经是自由生活的细菌，却在二十亿年前被吞噬进更大的细胞中，从此和宿主细胞共同生活在一起，形塑了生命的纹理。粒线体对生物的重要性，可以用以下几个例子来说明：

　　．生物的发电厂：粒线体会利用氧气将食物彻底燃烧，产生我们生存所需的所有能量。

　　．粒线体夏娃：粒线体的基因只会透过母亲遗传给子代，因此一直追溯粒线体的基因，我们就能找到现存人类的母系最近共同祖先，也就是十七万年前在非洲的「粒线体夏娃」。

　　．犯罪鑑定：不管是活人还是死尸，都可以利用粒线体基因来进行亲缘鑑定。俄罗斯末代沙皇尼古拉二世失散的女儿安娜公主，还有九一一事件的遗体，都是借由粒线体基因来鑑定身分。

　　．老化理论：粒线体运作时会渗漏出「自由基」，研究指出，自由基会攻击细胞内的基因，而这也是造成我们老化和退化性疾病的原因。

　　．细胞凋亡：人体内老化的细胞会进行所谓的「细胞凋亡」，这是细胞为了个体的整体利益，牺牲小我完成大我的自杀行为。如果细胞在该凋亡时不凋亡，可能就会演变成癌细胞。而这个重要的自杀机制，正是由粒线体所掌握的。

　　透过这个微小的东西，我们可以窥视生命完整的面貌，了解生命的本质。就像尼克．连恩在本书结尾所说的：

　　人类总是仰望星空，想着我们的世界为何生意盎然，充满植物和动物？我们来自哪里？等在前方的命运是什么？生命、宇宙以及万事万物的终极解答，是那样的神祕而简短：答案是粒线体。因为粒线体告诉了我们：在这个星球上，分子如何迸发出生命，细菌又为何会长久称霸地球；第一个复杂细胞如何诞生，温血动物为什么会崛起；为什么我们有性行为、有两种性别、有孩子，还会恋爱。它还告诉我们，为什么我们的时日有限，终究会老会死，而我们该怎么做才能避免老化的苦难。就算它没有指引我们生命的意义，也至少，可以稍微解释生命为什么是这般模样。毕竟，如果连生命都解释不通，那这世界上还有什么是有意义的呢？

得奖纪录

　　◎ 英国皇家学会科学图书大奖决选入围
　　◎ 《经济学人》年度好书
　　◎ 《泰晤士高等教育报》年度年轻科学作家

作者简介

尼克．连恩 Nick Lane

　　连恩是演化生化学家，也是英国伦敦大学学院的荣誉教授（Honorary Reader）。他的研究主题为演化生化学及生物能量学，聚焦于生命的起源与复杂细胞的演化。除此之外，他也是伦敦大学学院粒线体研究学会的创始成员，并领导生命起源的研究计画。连恩出版过三本叫好又叫座的科普书，至今已被翻译为二十国语言。二○一○年，他以《生命的跃升》（Life Ascending）获得科普书最高荣誉－－英国皇家学会科学图书大奖；本书则入围上述大奖的决选名单，以及《泰晤士高等教育报》年度年轻科学作家的候选名单，同时也被《经济学人》提名为年度好书。连恩博士现居伦敦，关于更多他的资讯，请造访他的个人网站：www.nick-lane.net

译者简介

林彦纶

　　台大植物系倒数第二届毕业生。现居美国水牛城攻读生物学博士，将英文译成中文时会觉得离家乡比较近。

致谢
引言　粒线体：生命世界的地下统治者

第一部　有前途的怪物：真核细胞的起源
1.　演化大断层
2.　追寻祖先
3.　氢假说

第二部　左右生命的力量：质子动力与生命起源
4.　唿吸作用的意义
5.　质子动力
6.　生命起源

第三部　内线交易：建立复杂性
7.　细菌为何如此单纯
8.　为何粒线体能实现复杂性

第四部　幂次定律：尺寸与通达复杂性的斜坡
9.　生物学的幂次定律
10.　温血革命

第五部　他杀还是自杀：动乱之中个体诞生
11.　体内的冲突
12.　建立个体

第六部　性别战争：史前人类与性别的本质
13.　性别不平等
14.　来自史前人类考古的性别启示
15.　为什么会有两种性别

第七部　生命之钟：为何最后粒线体会杀死我们
16.　粒线体老化理论
17.　自动校正机的死亡
18.　治疗老化？

结语
词汇表
延伸阅读
中英对照表

引言 粒线体
隐匿的世界统治者

粒线体是个半公开的祕密。许多人因为不同的原因听过它的名字。在报纸和部分教科书里，它们被简略地称做「生物的发电厂」，是活细胞内的小小发电机，生产了我们生存所需的几乎所有能量。单一细胞内通常有数百个或数千个粒线体，它们在此利用氧气将食物彻底燃烧。它们如此迷你，十亿个粒线体可以轻轻松松地装进一粒沙大小的空间里。生物演化出粒线体，就像是安装了涡轮引擎，轰隆隆地转动起来，随时蓄势待发。所有动物的体内（包括最懒散的那些），都至少有一些粒线体。即使是固着不动的植物和藻类，也利用它们来扩充光合作用所撷取的太阳能。

还有一些人则是对「粒线体夏娃」这个字眼比较熟悉。据信她是当代人类的共同祖先中，和我们最接近的一个，如果沿着母系血缘向前回溯我们的基因遗传，由孩子回推到母亲，再到外祖母，向未知的过往一路追踪下去，就会找到她。借由这种方法找到的那位最初的母亲，粒线体夏娃，被认为曾生活在十七万年前的非洲，因此也被称做「非洲夏娃」。我们可以像这样追溯遗传上的祖先，是因为粒线体还保有小小一组自己的基因，粒线体的基因只会透过卵细胞，而不会透过精子传给下一代。这意味着粒线体基因扮演了类似于母系姓氏的角色，使我们可以借此回推母系的祖先，就像一些家族会追踪着名人物的嫡传后裔，如征服者威廉、诺亚或先知穆罕默德。虽然近来有人质疑其中的部分原理，但整体而言这个理论还是算数。当然，这项技术不只能帮我们寻找祖先，也能帮助我们釐清谁不是我们的祖先。根据粒线体基因分析，尼安德塔人和现代的智人没有血缘关系，他们走向了灭绝之路，消失在欧洲大陆的边缘。

粒线体也因为它在犯罪鑑识方面的用途而登上头条，它们可以用于身分重建，不管对象是活人还是死尸，许多知名案件的调查都曾用到这个方法。此一技术同样要动用到粒线体的那一小撮基因。俄罗斯末代沙皇尼古拉二世的身分便是靠着比对其亲族的粒线体基因而确认的。第一次世界大战结束时，在柏林有一名十七岁的少女被从河中救起，她声称她是沙皇失散的女儿安娜塔西亚，之后她被送进了精神病院。一九八四年，在她过世之后，粒线体的分析驳斥了她的说法，长达七十年的争论才终于落幕。此外还有一些更近期的例子，世贸中心的灾难中，有许多遇害者的遗体无法辨识，最后是靠着粒线体基因鑑定他们的身分。这个方法也被用来区分海珊和他的一名替身。粒线体基因之所以这么好用，有一部分要归因于它的数量众多。每个粒线体中，同样的基因会有五到十组拷贝，而每一细胞内通常有数百个粒线体，所以在单一细胞中，同一个粒线体基因就会有数千份拷贝。在此同时，核基因只会有两组拷贝，它们位在细胞的控制中心─细胞核内。因为上述的原因，一点粒线体基因都抽不到是很罕见的。加上我们和母亲及母系亲属拥有同样的粒线体基因，因此一旦抽到了粒线体基因，通常就意味着可以确认或推翻预设的亲缘关系。

此外还有粒线体老化理论，这个理论主张，老化以及伴随老化而来的疾病，其成因是一种人称自由基的活性分子，而它们会在细胞正常行唿吸作用时从粒线体渗漏出来。粒线体并不是完全「防火花」的装置。当它们利用氧气燃烧食物时，溢散的自由基火花会破坏邻近的构造，包括粒线体本身的基因，和距离更远的细胞核基因。细胞内的基因每天大约会被自由基攻击一万到十万次，具体来说就是每秒都会有基因遭到摧残。这些损伤多半都可以轻松地被修复，然而频繁的攻击还是会造成不可逆的突变，永久性地更动基因序列，而这样的突变会在一生当中不断累积。受损严重的细胞陆续死亡，像这样持续的耗损就是老化和退化性疾病背后的原因。许多残酷的遗传疾病也和自由基攻击粒线体基因所造成的突变有关。

这些疾病的遗传模式通常很古怪，而且在每一代患者间的严重性也不一致，不过一般而言都会随着年纪增长愈见恶化。粒线体遗传疾病常会侵袭代谢旺盛的组织如肌肉组织和脑组织，导致癫痫、运动障碍、眼盲、耳聋和肌肉退化。

还有些人对粒线体的印象则来自一种颇具争议性的不孕症疗法：从捐赠者的健康卵细胞取出粒线体，移入不孕症妇女的卵细胞内。此一技术被称为卵质转移。当它在新闻界初次登场，英国一家报社刊登时为这个故事配上了一个趣味的标题：「两女一男合产一子」。这个标题活灵活现地表现了技术的特征，而且不完全是错的，因为细胞核内的基因都来自「真正的」母亲，有一部分的粒线体基因则来自「捐赠者」母亲，所以婴儿确实从两个母亲身上分别得到部分的遗传物质。虽然有超过三十名看来健康的婴儿透过这项技术诞生，但出于伦理以及实务上的考量，英国和美国后来便禁止了这项技术。

粒线体甚至曾出现在星际大战电影里，做为虚构的科学根据，用来解释赫赫有名，与你同在的原力，这还触怒了一些狂热的影迷。在最早的几部电影里，原力被当做一种精神上的，或甚至是宗教上的存在来理解，但在后续的电影里则说那是「迷地原虫」所制造的产物。何谓迷地原虫？一位绝地武士好心地解释它是「显微镜层级的生命体，存在于每个生物细胞内。

我们与之共生，并借这种关系从彼此身上得到助益。如果没有迷地原虫，生命便不会存在，我们也没有机会认识原力。」粒线体（Mitochondrium）和迷地原虫（Midichlorian）在名称和本质上的相似性难以忽视，而且看来创作者是有意如此的。粒线体的祖先是细菌，它们也以共生生物的身分住在我们的细胞内（共生生物是与他种生物共享互利关系的生物）。粒线体也像迷地原虫一样具有许多神奇的特质，它们甚至可以形成彼此沟通的分支网路。在一九七○年代，玛格利斯提出了粒线体源自细菌的着名论点，一度也颇受争议，但现今大部分生物学者都把它当做事实来接受了。

粒线体的这几个面向，都是一般人可以透过报纸或是大众文化了解的。还有另一些面向，虽然对大众而言或许比较深奥，但近一二十年在科学家间相当着名。最重要的像是细胞凋亡，或称计画性细胞死亡，指的是细胞为了个体的整体利益而自杀，牺牲小我完成大我。大约从九○年代中期开始，研究人员发现，细胞凋亡并非像早先认为的那样由细胞核内的基因所控制，而是由粒线体掌握控制权。其中的意涵在医学研究上相当重要，因为，细胞在该凋亡时不凋亡，正是癌症的主要原因。如今，有许多研究人员已经不再将矛头指向核内基因，改为针对粒线体下手。但是，这个主题还有更深一层的意义。在癌症的状况下，个别细胞会争取自由，挣脱枷锁，不再为整个生物体服务。在个体的早期演化时，要把这样的枷锁强加在细胞上是很困难的：试想，一个有能力自由生活的细胞，凭什么要接受死刑判决来换取成为群体一员的权利？尤其是当它大可选择脱离群体，再次独自生活的时候？如果没有计画性细胞死亡，多细胞生物或许根本演化不出团结个别细胞的约束力。而计画性细胞死亡又得仰赖粒线体，所以，如果没有粒线体，多细胞生物可能也就不会存在。为免口说无凭，请让我补充一点：所有多细胞的动物和植物真的都有粒线体，千真万确。

现在，粒线体还在另一个圈子里非常出名：真核细胞的起源。真核细胞是具有细胞核的复合型细胞，植物、动物、藻类和真菌都是由这类细胞所构成。真核（eukaryotic）指的是基因在细胞内的座位，其希腊文词源意思是真的细胞核。但坦白说，这个命名是有缺陷的。事实上，真核细胞除了细胞核外还具备许多其他零碎杂物，比方说─粒线体。真核细胞最初是怎么样演化出来的？这是现今的当红议题，一般的说法是，原始真核细胞逐步向现今的样貌演化，然后有一天，它吞进一只细菌，这细菌被囚禁了数代后变得完全依赖它而生，最终演化为粒线体。根据这个理论，我们的共同祖先会是种没有粒线体的低等单细胞真核生物，是从原始真核细胞尚未捕捉到粒线体供其驱使之前的年代，所留下来的遗产。但如今，这十年来谨慎的遗传分析结果显示，所有的真核细胞似乎都拥有或曾经有过（但后来舍弃了）粒线体，这暗示了复杂细胞的起源和粒线体的起源是不可分割的：两件事其实是同一件事。如果这是真的，那不只是多细胞生物的演化需要粒线体，就连构成多细胞生物的真核细胞，也需要粒线体在其起源中扮演重要角色。若上述为真，那就可以说，没有粒线体，地球上就不会有细菌以外的生物了。

None

能量、性、死亡：粒线体与我们的生命 电子书 下载 mobi epub pdf txt 2024

类似图书 点击查看全场最低价

查看全网最低价