分享

科学与哲理 | 《生命的法则》:能让你读懂的生态科普故事

 悠雅书斋 2019-05-01

卢宝荣教授

生物学家,博士

复旦大学特聘教授,博导

国务院学位委员会学科评议组成员

科学与艺术的追梦人


包括生命在内的宇宙的万物,无论是简单的、还是复杂的,无论是过去的、还是当今的,无论在微观世界、还是在宏观生物圈,统统都遵循着无形的法则而自然运行着。

                                         

肖恩 . B . 卡罗尔教授,以他在塞伦盖蒂草原上一番惊心动魄的亲身经历和耳闻目睹,结合自己的本行——分子生物学和遗传学领域的研究经验和感悟,对塞伦盖蒂草原上生命的兴衰以及生态系统的稳定,进行了深邃的思考,完成了《生命的法则》(The Serengeti Rules)这样一部原创性科普作品。

他以简单的语言、流畅的笔触、动人的故事情节、专业的分析和跨学科的形象比较,完美地诠释了生命世界的道法自然。贾晶晶博士精准到位的翻译,也充分再现了卡罗尔教授《生命的法则》这一部作品的精妙文笔与深邃科学思想。

海底的斑斓世界

卡罗尔是美国科学院院士,威斯康星大学的分子生物学和遗传学教授,承担过无数的科学研究项目。无疑,他是当今世界一流的分子生物科学家。

但不同寻常的是,卡罗尔教授以一个分子生物学家和遗传学家的思路,从微观研究领域的专业视角出发,反过来思考和剖析宏大生态系统中生命万象。

卡罗尔教授努力把握塞伦盖蒂大草原繁荣的脉络,揭示了制约塞伦盖蒂生命兴衰的系列法则,并将这些法则与微观生命科学领域中的类似法则进行了跨学科的横向比较,这就是《生命的法则》神来之笔的精妙。

位于非洲坦桑尼亚西部的塞伦盖蒂大草原,孕育了各种各样复杂的生命形式,包括植物、动物和微生物。仅就动物而言,草原上行走着体型巨大的哺乳动物,如大象、狮子、长颈鹿、水牛和角马,也奔忙着小型的野兔、野鼠、鸟类和各种昆虫等。这些大大小小、形形色色的各类生命体,共同分享着这片天地、在其中休养生息、繁衍生存。

是一种什么力量维持着塞伦盖蒂大草原不同生命的种类数量和繁盛兴衰?

深入的考察和思考之后,卡罗尔教授总结了塞伦盖蒂生命的六大法则:

1. 关键物种法则

2. 影响力法则

3. 竞争法则

4. 体量法则

5. 密度法则

6. 迁徙法则

尽管,每一项法则都有其具体和复杂的内容与形式,但所有的这些法则,都逃离不了谁吃谁?谁被谁吃?这样一个食物网的关系法则。

维持塞伦盖蒂大草原的和谐与相对稳定,完全依赖于演化完善的食物网——生态系统中的各种生物为了维持其自身的生命活动,以其他生物为食物的这种捕食与被捕食链锁关系

任何生态系统中都有一张看不见、摸不着的无形大网。而就是这张网,确定了包括塞伦盖蒂大草原在内的各类生态系统中万物苍生的生存与繁衍

任何一个生态系统都包含了生产者(各类植物和藻类)、消费者(各种食性的动物)和分解者(各类细菌和微生物),它们都在系统的能量流动和物质循环过程中,扮演着各自独特的角色而绝不敢逾越“雷池”半步。

生产者、消费者和分解者们努力维系着的这张食物网,在千百万年的演化过程中,业已形成特定的关系,使生态系统维系在一个相对稳定的状态

当然,生态学家对这样的“生态法则”,早已是熟知能详。

但是,作为一个长期与微观世界打交道的分子生物学家,卡罗尔教授撰写发生在塞伦盖蒂草原的生命法则故事,显然不仅限于揭示角马种群数量的增加如何促进捕食者数量增加,也不只是告诉我们角马种群数量的增加如何限制了植物种群的变化。

卡罗尔教授对细胞生命活动的调节生命体自身健康的调节、以及生态系统稳定的调节,进行纵横的全方位比较,并展示所有生命都必须遵守的共同生命法则。

细胞内基因、蛋白质和酶的生命过程调节,生态系统中生产者、消费者和分解者的营养流动过程调节,是在不同空间尺度上网络体系接受同样法则制约的结果

所以说,无论在微观的细胞分子水平,还是在宏观生态系统水平,调控都无法逃脱冥冥中的普适性法则

这就是生命之天道!

生命的法则中,所有的生命形式和生命过程,都必须严格遵守生命的逻辑来进行,而绝不可能偏离“天道”。

所有的生命过程都受到促进与抑制的调节,即:

正向调节,

负向调节,

双重负向调节,

反馈调节。

这真是对生命法则“大道至简”的最完美诠释。

基于这几个基本的法则,便可以完美解释细菌和大象接受同一自然法则制约的原因,乳糖酶调节和塞伦盖蒂草原食物网关系接受同一自然法则的制约。

在生物的分子水平,酶的生产受到诱导剂调节,大肠杆菌只有在乳糖存在的环境下,才会生产b-半乳糖酶来分解乳糖,为大肠杆菌生产能量。在生态系统水平,塞伦盖蒂大草原必须有足够的植物产量,才能为狮子的生存养育足够的角马。这就是最普适性的生存法则

生命活动在微观水平的生化调节,以及在宏观生态水平上的食物网调节,都要受到 “能量最高效与物质最节省” 的共同法则的制约。这也是生命的天道。

《生命的法则》极大地开拓了人们的视野和想象力,让人们对于在不同层次观察到的自然现象和规律,都有一种重新审视并提炼其普适性法则的冲动。

《生命的法则》希望提醒科学家,不要只是将研究的目光死盯在自己专业的那“一亩二分地上”,满足于以此来解释自己的领域内的发现。

科学家在揭示自然规律时,必须扩大视野、纵观全局、提升思考问题的高度,尽可能将自己领域发现的规律与其他领域的规律进行比较,以便揭示在不同领域都具有共同意义的普适性法则。

以揭示天地万物遵循的共同法则,才是科学研究追求的终极目标。

天地万物的繁荣兴衰,均由共同的法则来确定,而对于这样的共同法则,人类还知之甚少。

只有不断揭示更多这样的普适性法则,顺应自然规律,遵守这样的法则来经营和发展,才会继续维持一个适合生存的环境,拥有与万物生灵和谐相处的美好明天。

“人法地,地法天,天法道,道法自然”,生命的法则永远决定着地球生命的兴衰,适者生存、逆者必亡

这就是生命世界的天之道!

文:卢宝荣

编审:卢宝荣  王佳楠


我是卢宝荣,一个热爱科学和艺术的追梦者~~~

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多