汇集公众科学智慧 交流科学思想见解点燃科学智慧火花 构建互动交流平台
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一、引言自达尔文提出自然选择理论以来，生物进化长期被视为一个被动筛选过程：环境变化驱动自然选择，筛选出最适者，从而推动物种演化。然而，这种”被动适应”范式在解释某些快速进化现象时面临挑战。例如，某些植物能在短期内适应全新气候条件，鸟类祖先的前肢扑食行为创新能迅速影响生理结构并遗传固定。这些现象促使我们重新审视：生物在进化过程中是否具有某种主动性和能动性？近年来，表观遗传学、行为生态学和进化发育生物学的交叉研究，为解答这一问题提供了新视角和新证据。 2025年5月，中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风院士团队在《Cell》发表里程碑式研究，首次为拉马克"获得性遗传"理论提供了分子水平的直接证据。该研究揭示水稻可通过DNA甲基化修饰将获得的耐寒性状稳定遗传给后代，且无需DNA序列改变。这一发现不仅挑战了"自然选择是进化唯一适应性力量"的传统认知，更为理解生命进化的"主动性"提供了全新的理论框架。本文将系统探讨生命进化中的"主动性"现象，深入分析其分子机制与实证依据，并阐释其与传统进化论的辩证关系，以期为理解生命进化的复杂性提供更完整的理论框架。二、主动适应的机制与实证研究(一)行为驱动与进化反馈机制1. 行为印记假说“行为印记”(Behavioral Imprinting)假说认为，生物通过重复
睡眠是人体基本生理需求，足够的睡眠是健康的保障，通常正常成年人每天平均睡眠需要6～8小时，约占一生三分之一时间。从目前笼统了解具有多方面重要意义，如加速生长发育(已知深睡眠时期分泌生长激素)、调节免疫、稳定内分泌、平衡代谢、保护大脑等作用，如果长期睡眠不足或者睡眠质量差，健康出现危机，临床上许多疾病同时伴随有不同程度的睡眠障碍，典型代表疾病如抑郁症和焦虑症。根据每天睡眠生理需求、神经系统高耗氧量、神经电生理现象、以及抑郁症和焦虑症患者各种神经递质减少等，深入分析其中的规律关联，设想推测认为睡眠的主要生理作用是：中枢神经组织在合成储存各种神经递质，以“神经电生理系统”为核心，为调控全身组织器官功能做积极的前期工作。1神经递质与神经生物电1.1神经递质神经递质由神经元合成并储存在突触小泡中，当神经信号传递到突触时，这些小泡会将递质释放到突触间隙，与接收细胞上的特异性受体结合，触发细胞反应(如兴奋或抑制)。神经递质是神经元之间或神经元与效应器细胞如肌肉细胞、腺体细胞等之间传递信息的化学物质。根据神经递质的化学组成特点，主要有胆碱类(乙酰胆碱)、单胺类(去甲肾上腺素、多巴胺和5-羟色胺)、氨基酸类(兴奋性递质如谷氨酸和天冬氨酸；抑制性递质如γ氨基丁酸、甘氨酸和牛磺酸)和神经肽类等。1.2神经生物电人体所有细胞都具有静息电位，在神经系统控制下发生动作电位，产生器官组织细胞功能效应，即神经电生
关键词：生物程序；可演化性；环境互作；协同进化；复杂性递增；生物多样性一、引言随着分子遗传学、表观遗传学与系统生物学的发展，生命的程序化特征日益清晰：DNA 序列构成遗传编码，调控元件实现信号响应，发育程序完成个体构建，表观修饰实现环境动态适配。生命运作的本质符合程序化系统的运行规律，且这套程序具备自我修改、动态升级与代际累积的能力。与此同时，生态位构建理论、盖亚假说均证实，生物并非被动适应环境，而是通过生命活动持续改造大气、土壤、水文及群落结构，形成与环境的双向反馈循环。 基于上述科学事实与理论缺口，本文正式提出生物程序演化论，构建以 “可演化生物程序” 为核心、以 “生物 - 环境双向互作” 为动力、以 “复杂性递增” 为方向的统一演化框架，系统阐释生命演化的内在规律、驱动机制与终极路径，为演化生物学提供更具整体性与解释力的理论模型。二、生物程序演化论的核心概念与理论基础 (一)生命的本质：可演化的生物程序 生物程序演化论的核心命题为：生命是一套以遗传信息为底层代码、以表观调控为动态接口、以发育网络为执行路径的可演化程序系统。该程序区别于固定机械程序，具备四大核心特征：1. 可编码性：以 DNA 序列为基础遗传代码，基因与调控元件构成程序的功能模块，实现生命结构与功能的稳定传递；2. 可调控性：通过 DNA 甲基化、组蛋白修饰
高等智慧，为什么软体动物会出现骨骼？ 人类总困在以己度人的认知牢笼里，将自身的智慧形态，奉为高等智慧的唯一标尺。我们执着于用肉身的感知、大脑的思维去定义宇宙间的高阶存在，却忘了真正的智慧从不必复刻人形——它可静若磐石，淡若清风，以我们完全无法识别的姿态，隐匿于天地之间。我们连自身从何而来、宇宙因何而生都未曾参透，又凭什么为智慧划定边界？ 这份认知的局限，亦藏在生命最朴素的追问里：追本溯源，最初的软体动物，究竟为何会长出骨骼？ 人逝之后，肉体的消散快得猝不及防。那副鲜活的身躯，本是有机物的临时聚合，是水、蛋白质与细胞编织的短暂烟火。生命一息散尽，细菌便会分解每一寸血肉，将其归还给大地的循环，不过旬日，便只剩一片虚无。唯有骨骼，岿然不动。 它从来不是纯粹的生命造物，而是生命从无机世界借来的骨架。早在生命诞生之前，无机物便已铸就了岩石的坚硬、矿物的稳固，这是地球先于生灵写下的物理规则。生命从未凭空“发明”坚硬，只是在漫长的演化里，学会了将这份无机的坚韧内化，用钙与磷凝成支撑血肉的梁柱。 也正是因此，我们才读懂了那个追问：软体动物会出现骨骼，从不是生物偶然的突变，而是生命对宇宙既有规则的顺应与借用。在岩石、矿物早已存在的世界里，坚硬是早已写好的答案，生命只是拾起了这个答案，让柔软的躯体有了依托，从匍匐的软体，走向更广阔的演化之路。可以说，没
水，作为地球碳基生命的“生命之源”，其对生命诞生与存续的物质支撑作用早已成为学界共识。然而，长期以来，研究者们多聚焦于水在细胞代谢、营养输送等基础生理过程中的功能，却往往忽略了其在生物认知活动中的核心地位，以及保水结构如何通过环境适配维系这一核心功能的深层机制。从深海无光区的无眼生物到高等智慧人类，水的存在不仅是生命存续的前提，更是生物感知世界、传导信号的关键介质。本文结合碳基生命的生理本质、演化逻辑与无眼生物的生存特性，揭开水与生物认知的内在关联，解读保水结构的环境适配智慧。 一、认知的隐形基石：水的理化特性与生物认知的适配性 碳基生物的认知活动，本质上是信号在体内保水结构中传导与处理的过程，而水的独特理化特性，为这一过程提供了不可替代的基础保障。首先，水的分子稳定性是生命认知活动的前提。水的分子式为H₂O，氢元素处于最高价态，无法被进一步氧化，相较于易氧化分解的碳基有机大分子，其结构具有极强的稳定性。这种稳定性使得水能够长期维持生物体内的介质环境，仅通过循环或迁移参与生命活动，本质属性始终保持不变。从厌氧生物到深海避光生物，地球现存所有碳基生命无一能脱离水环境存续，足以印证水是生命认知活动的“永恒载体”。 其次，水的极性、溶解性与流动性构建了信号传导的“天然通路”。作为强极性分子，水能够高效溶解氨基酸、无机盐、感光蛋白等认知活动必需的物
龙，是中国古代神话中的动物。龙本源于中国传统二十八宿天学体系中由角、亢、氐、房、心、尾六宿星官所构成的形象。 龙是华夏民族最重要的图腾 ，中国人是龙的传人，将龙视为文明象征、精神图腾。相传龙能飞行，擅变化，会呼风唤雨等，与凤凰、麒麟等并列为祥瑞。我认为，信息是可以通过遗传物质传递的，所以人类应该是会说话的“活化石”。仔细研究一些古老的并且一直延续下来的传说，或许也是考古学一个新思路。例如，老虎让人害怕。小孩或许没有见过老虎吃人或吃其他动物，但是也知道老虎的厉害。就是因为我们的先人一定受到过老虎的侵害，或者看见过老虎肉食其他动物惊心动魄的一幕。人对老虎的信息，就是老祖先通过遗传物质将老虎的信息传递给下一代。众所周知：强的外界刺激能引起基因突变，基因是存在记忆的，这种信息会通过遗传物质一代又一代地传递给后代。再如：司马迁写史记的一部分也是传说，后来也被挖掘的地下文物证实是真实存在的。传说，或许就是信息通过遗传物质传递的结果，传说中的事物或许相似地真实存在过。龙，虽然被普遍认为是中国古代神话中的动物，但是也不排除龙这种动物曾经的存在的可能性。我们知道：遗传和变异的关系，遗传是相对的，变异是绝对的。龙或许是一种神奇的动物，对远古的人类影响极深，在没有文字记载的情况下，通过影响了人类的遗传物质，龙的信息通过人类的遗传物质一代又一代的在变异中模糊地遗传下来。即使有文字记载，也不能准确解读，语言
抑郁症病因至今还没有研究明确，属世界性医学难题，治疗手段主要包括药物、心理及运动治疗。抑郁症发病规律是在长期睡眠障碍基础上发生的，不是因为得了抑郁症以后发生睡眠障碍。根据成年人每天6～8小时睡眠需求、脑组织高耗氧量和神经电生理现象，推测认为神经递质是在深度睡眠状态和脑动脉血氧含量正常条件下合成的。根据作者的慢性缺氧致病理论设想抑郁症发病原理：呼吸肌生理性萎缩代偿能力下降，睡眠状态肺通气量不足动脉血氧含量降低，反射性引起大脑皮层持续兴奋，导致深度睡眠减少或者障碍，各种神经递质合成减少，出现复杂的精神神经症状，和全身各系统功能低下状态。大量报道运动能够治愈抑郁症，分析原理是在间接锻炼呼吸肌代偿能力，提高睡眠时期肺通气量，解决了主要病因。1肺通气肺通气是呼吸运动的机械性环节，通过胸廓扩张与回缩，吸气使外界空气进入肺泡，呼气使肺泡气体排出体外。1.1呼吸原动力呼吸肌收缩力是呼吸运动完成肺通气的原动力。肋间外肌收缩时，使胸廓横径和前后径增大，胸腔容积增加而形成吸气运动，主胸式呼吸。膈肌位于胸腔与腹腔之间的肌肉-纤维结构，是机体重要的呼吸肌，占所有呼吸肌功能的60%～80%。收缩时膈顶下降胸腔上下径增大，主腹式呼吸。平静状态下呼吸气主要是靠肋间外肌和膈肌收缩，深呼吸时胸大肌、胸小肌、背阔肌、肩胛提肌、棱形肌、前后锯肌等胸背肌群共同参与。1.2体位变化与肺通气阻力(作者分析)人在站立与卧床时，其
地球上至少存在两个反重力现象：龙卷风形成的水龙卷，即龙卷风中空的水柱；2植物能使水往高处“流”。难道这两个现象没有关联性吗？我的回答是肯定的。所有的植物，都有使水往高处“流”的现象。北美红杉，更是高达110多米，胸径可达8米；树皮呈红褐色，有裂缝，厚达15-25厘米。这样的高度水是如何达到的呢？现代科学解析是蒸腾作用，其主要过程为：土壤中的水分→根毛→根内导管→茎内导管→叶内导管→气孔→大气。植物幼小时，暴露在空气中的全部表面都能蒸腾，蒸腾作用是植物对水分的吸收和运输的一个主要动力，特别是高大的植物，假如没有蒸腾作用，由蒸腾拉力引起的吸水过程便不能产生，。植株较高部分也无法获得水分。蒸腾作用固然是植物能使水往高处“流”的原因，但是只有蒸腾作用是不够的。关于蒸腾作用，众所周知，它的确存在也起着作用，这里我不在赘述。植物使水往高处“流”，不仅由大气压的作用，还存在重力变化，才能顺利到达比大气压支持的水柱还高的高度。在植物的生长过程中，根毛→根内导管→茎内导管→叶内导管首先形成真空，水在大气压的作用下，水沿着这个路径上升到达植物的最高处，在这个过程中，当然水也被送到这个高度以下的各个部分。例如，水被送到北美红杉的高达110多米处。我们知道，大气压只能支持10多米的水柱，那么110多米又是如何到达的呢？其实，植物使水往高处“流”和龙卷风形成水龙卷机理相似，水龙卷更是高达上千米。分析、论证如
前言：笔者在人工群落的研究基础上，通过进一步对细胞信息载体、受体、信号通道等微观领域研究，逐步总结出生命是一群落运行系统的生命定义，进而提出《生命群落学》这一学科框架，并将此在“第十二届世界生态学大会（2017年 北京）”新闻发布会上公布。本文将《生命群落学》这一学科及其相关研究进展初步总结如下：一、学科定位笔者将生命群落学定义为“生命群落学是研究生命存活状态的科学”，它与生态学的区别在于两者的研究对象各不相同，生态学的研究对象是生物，研究范围局限于生物这一物种层次与环境之间的相互关系。而生命群落学的研究对象是生命，是从生命的角度，探讨从微观到宏观的多层次、多种类、多维度的生命群落系统运行规律。这一视角的转换，为理解生命现象本质提供了新的可能性。 二、理论依据生命群落学的核心理论，首先基于笔者提出的生命定义： “生命是有机载体及其共生环境在信息作用下产生活力的群落运行系统。” 上述定义把生命定义为“群落运行系统”，强调了生命的系统性和统一性，信息驱动性和群落协同性。可从基因、细胞、物种以及与“人”这一特殊物种相关的家庭、家族、民族、宗教、党团、企业、军队、学校、国家、地球生物圈，直至整个宇宙的多层次、多种类生命群落系统的存活状态进行探索研究，超越了传统生命科学将生命孤立于物种层次的片面认知
腺相关病毒（AAV )是一种微小病毒，属于单链 DNA 病毒。基因较小约为 4.7kb，是目前发现的最小的动物病毒之一。它包含两个主要的开放阅读框，分别编码病毒的衣壳蛋白和复制相关蛋白。AAV是一种缺陷型病毒，不能独立自我复制，需要在辅助病毒（如腺病毒或疱疹病毒等）存在时才能进行复制和组装。 AAV进入宿主细胞后，其 DNA 通常以游离态形式存在，极少量可能整合入宿主细胞基因组的特定区域，形成潜伏感染。一旦有辅助病毒出现，AAV就会利用辅助病毒提供的蛋白在细胞内复制，并组装成新的病毒颗粒。AAV在感染人体后通常不会引发明显的疾病症状，所以AAV对于人体有较高安全性。而且它引发的免疫反应较弱，减少了人体免疫系统对载体和携带的外源基因的排斥。正是由于这些特性，AAV 成为了基因疗法合适的载体。它能够安全、有效地将治疗基因递送到目标细胞，实现外源基因的精准递送和表达，从而治疗遗传性疾病、罕见病或特定获得性疾病。AAV基因疗法具有安全性高，无致病性，免疫原性低，能长期表达的特点。为了开展AAV基因疗法，首先的工作是载体的构建，将天然的AAV进行改造，替换或者插入有治疗作用的外源基因。为了使载体能精准地靶向特定细胞，还会对AAV的衣壳蛋白进行修饰，调整它与细胞表面受体的结合能力。把目标基因及其调控元件，如启动子、增强子等插入载体中，形成重组 AAV（rAAV）质粒。通过共转染体外培
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