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生物进化——为什么月球上不会有生命?

已有 1570 次阅读 2021-6-25 10:31 |个人分类:随想|系统分类:科普集锦

温度、湿度、光照、微量元素、矿质元素等因素都会对生物的存活状态造成影响,有的因素甚至是生物存活的必要因素,然而,《隐藏的动力:生物在自然界中的价值》一书却只提及能量供体和能量受体这两种因素,这是否意味着本书的论述出现了问题?在这里需要说明的是,本书的论述出发点是基于生物在自然界中能量流动方面的价值,也就是说,对于特定的生物,我们看到的、想到的、关注的是它介导特定能量供体和能量受体之间能量传递的能力,是它平衡特定能量供体和能量受体之间能势差的能力。本书并没有否定温度、湿度等因素对生物的影响,而是把这些因素都归属于影响生物能量传递能力的影响因素中,都体现在了生物的能量传递能力方面。

作者认为,生物就是一种特殊的能量传递介体,如果自然界不存在能势差,不存在能量流动,那么就不需要能量传递介体,生物也就不会出现。既然把温度、湿度等因素归属于影响生物能量传递能力的因素,那么这些因素又是如何影响生物的能量传递能力的呢?

    (一)生物因素对生物能量传递能力的影响

这种影响主要来自于与特定生物共享“能量供体”或“能量受体”的物种。根据影响结果又可分为两类:

1)当前优势物种的优势地位没有发生改变。以人和苹果蛀螟为例,苹果是二者的食物,即苹果是二者的共享“能量供体”。现在有一片苹果园,相对于苹果蛀螟而言,人是该果园中苹果的优势物种。由于苹果大丰收,已被苹果蛀螟侵染的苹果就没有被人采摘,这部分苹果中的能量将继续由苹果蛀螟所释放和传递。尽管如此,人依然是该果园中介导苹果中的能量释放的优势物种。

2)当前优势物种的优势地位被新的物种所取代。如果存在能量传递能力比当前优势物种相对更适合当前能量供体或能量受体环境的物种,那么,随着时间的推移,环境中的优势物种很可能会被这一相对更适合的物种所取代。例如,苹小卷叶蛾和苹果链格孢菌都以苹果树上的叶片作为能量供体,即介导苹果叶片中的能量释放。苹果链格孢菌可引发叶片的轮斑病。现在发现一棵已经感染轮斑病的苹果树,其中还有几片叶子被苹小卷叶蛾寄居。此时,相对于苹小卷叶蛾而言,苹果链格孢菌是介导这棵苹果树的叶片能量释放的优势物种。甲基硫菌灵是一种可以抑制苹果链格孢菌的农药,但对苹小卷叶蛾无毒害作用。当果树喷洒甲基硫菌灵后,苹果链格孢菌的生长受到抑制,但苹小卷叶蛾可以正常生长,随着时间的推移,苹小卷叶蛾最终替代苹果链格孢菌而成为介导这棵苹果树叶片能量释放和传递的优势物种。

(二)非生物因素对生物能量传递能力的影响

生物的能量传递能力会受到很多非生物因素的影响,例如温度、光照等。假设现在有“A”和“B”两种细菌,二者共享“能量供体”和“能量受体”,菌株“A”的最适温度是37,在10℃条件下不增殖,而菌株“B”的最适温度是10℃,37℃条件下不增殖。也就是说,相比较而言,“A”在37时有相对较强的能量传递能力,而“B”在10时有相对较强的能量传递能力。假设在一个体系中,能量供体和能量受体的量一定。接种相同数量的“A”和“B”至该体系中,如果培养温度是37℃,此时,A的能量传递能力相对更强,因而更适合能量供体和能量受体之间进行能量传递的需求,也就更容易在该体系中生长;如果培养温度是10℃,此时,B的能量传递能力相对更强,因而更适合能量供体和能量受体之间进行能量传递的需求,也就更容易在该体系中生长。由此可见:

1能量供体和能量受体需要的是能够介导二者之间能量流动的合适的能量传递能力,而不是哪一种特定的生物(所以不是所有的星球都需要生物这种能量传递介体);

2能量供体和能量受体所在的环境条件(如温度、湿度等)可能会变,但是它们对介导二者之间进行能量传递的能量传递能力的需求原则不变,即能量供体中的能量会以当前环境中最高效的能量传递方式进行传递,而最高效的能量传递方式体现于能量供体和能量受体之间能量传递介体的能量传递能力

此外,假设细菌“A”可以在25~40之间生长。如果其它环境因素都相同,那么,对于细菌“A”而言,每一种温度条件都对应着一种能量传递能力,其中,在37时拥有最强的能量传递能力。

综上所述,能量供体和能量受体的属性决定了介导二者之间能量传递的生物的能量传递能力,生物是这种能量传递能力的呈现载体。不同的生物具有不同的能量传递能力,同一生物在不同的环境条件下也具有不同的能量传递能力,因而,特定条件下的能量供体和能量受体决定了介导二者之间能量传递的生物的种类、数量、分布和状态




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