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第48章 生与死的创造力(上)(1)

——自维生系统及其进化生与死是大自然的伟大创造,是物质创造力、生命创造力和思维创造力统一的高级运动形式。尽管目前我们对于生与死的创造力还有许多模糊的,甚至神秘的认识,但是在未来的统一创造力发展中将会进一步突破生死之谜。本章中我们将遐想涉及领域广泛的以下三个问题:

生与死是自维生系统的进化;

从“求生”的个体到“求生”的群体;

人体生命的延续与人生的永恒。

23.1生与死——自维生系统的进化

自组织理论认为,生与死来自物质结构与功能的协同进化(参阅第2.3节)。当物质的耗散结构发展而产生出一定条件时,例如环境开放,不平衡性加强,内部出现自催化功能,就会使系统在与环境的物质和能量交换过程中不断地自我更新,从无序逐渐(不断)地成为有序,这即表征着原始生命的产生和发展。这种耗散结构的自组织系统被称为自维生系统。地球上,最原始的理化过程的自为维生系统大约出现在46亿年以前,也就是“生的起源”。与生相应的过程就是死,即当耗散结构原来的条件——开放、不平衡和自催化功能发生逆向变化,自我更新功能被破坏,自维生系统开始瓦解,熵不断增加,系统从有序走向无序,生命即开始消退而死亡来临。因此耗散结构的正向与负向运动——生与死的过程在协同进化中得到发展。

在自维生系统的进化过程中,当出现核酸与蛋白质结构及其自我更新的功能时,也就是创造出新的生命形式——生物体。生命形式更趋复杂、多样化。从原核细胞到真核细胞,从单细胞生物到多细胞生物,一直到人类及人类社会的产生……每一个层次的自维生系统都有自己生与死的特征。即使在低层次中,它们在与环境进行物质与能量的交换过程中,也似乎“知道”需要什么,不需要什么;似乎“记住”了过程中的生活条件。就是在这种“前意识”基础上,从趋理化性、激应性不断演化,终于创造了人脑及生命的意识功能。

无论是在有意识或无意识的自组织功能中,都伴随着生与死的协同发展。除了少数种类的人体细胞,其生存维持到人的终生之外,有许多细胞,尤其是表皮细胞,不断地新生与死亡。在人体发育初期,还按照一种固定的基因模式进行特定细胞的程序性死亡。这个过程发生在人体胚胎即将长出手脚的时候,某些后来形成脚趾和手指之间多余的细胞将会自动死亡(被称为程序性死亡)。如果没有这种局部死亡的平衡,就会失去识别和清除退化及受损细胞的功能而导致人体患病。也就是用局部细胞的死亡来保证胎儿整体的发育和人体的健康成长。设于海德堡的德国肿瘤研究所在应用这种自杀机理对付癌症方面进行了大量的研究工作。参阅德国:《世界报》,1995年10月27日。

在人类社会文化这个自维生系统中,由于人类意识的发展,生与死不仅是客观过程,而且受到主观能动性的影响。不同民族,不同国家,不同文化历史的人们产生了许多不同的生死观。“生的伟大,死的光荣”或许是反映了人们对死的一种积极的价值观和重大的创造力。但是人们也对生与死形成多种多样的错综复杂的社会心态,并且把它们同神鬼结合在一起,增强了生与死的神秘性。

23.2从“永生”的个体到“永生”的群体

自地球上出现生命以来,在其演化过程中至少经历了两次生与死的重大创造。第一次是性分化及与其相应的生殖细胞的减数分裂;第二次是由此产生的生物体的有性、无性世代交替。正是这两种相互联系的重大创造,使生物体从依靠个体的永生进化到个体死亡而群体永生的更高级的机制。

当前有好几种理论认为,有性生殖比无性生殖更有存在的必要,其中的最新证据是有性生殖有更强的免除有害基因突变的能力,防止了基因突变积累到可以使某个生物灭绝的程度,从而为后代发展创造了有益的条件。下面让我们考察这种创造的进化过程。

23.2.1性进化——生命创造力的一次飞跃生命的初期形态是依靠自我分裂——无性繁殖,增加数量,克隆扩繁而产生并发展与原始个体同质的,即基因相同的群体。

例如原核的单细胞原生动物变形虫,在环境适宜时进行自我分裂,1变2,2变4,按照几何级数无性繁殖。这种扩繁的群体实际上只是原始个体的数目增加,只要没有受到外界环境的致命冲击而导致其被迫死亡,在这种机制下形成的许多个体只是原来个体及其基因的数量延伸,保持永生。尽管可以通过个体的基因突变,适应不断变化的环境条件,但是突变频率相对较低。可以说无性繁殖是一种原始的永生机制,这种机制或能力一直保持到现在的病毒、细菌、藻类和其他更高等的许多物种之中。例如水螅出芽繁殖,蚯蚓的断体再生,土豆的块茎繁殖,许多植物的分根插枝和叶片繁殖,以及动植物分离细胞的试管繁殖。

无性繁殖貌似个体的永生,但是在严酷的生存斗争中缺乏更大的活力,因为长时期的分裂扩繁会导致生命力的衰退或称为耗散结构自组织系统的衰退。因此在环境条件不利或反复多次分裂到一定时期后,自然选择就会促进它们出现与分裂相反的过程——结合,或者称为融合。例如两个变形虫个体融合为一,以增强生命活力。虽然融合的两个个体之间不一定有明显分化的差异,但是还是增强了系统内部的矛盾或者不平衡性,这是耗散结构自维生系统所必须的条件之一。

有些原核和真核细胞生物,如草履虫和绿藻属,在环境条件不好时会由不同个体相结合,而真核多细胞生物则进一步分化出有差异的专行生殖功能的孢子,相互结合。原始的不同孢子逐渐进化为+-(原始的雄雌)不同的配子。例如个体小、数量大,带有鞭毛等运动器的小配子——精子,和个体大、数量少、无鞭毛而贮备更多营养物质的大配子——卵。于是出现了雄雌的性分化,它们或者由同一个体的不同生殖器中产生,或者通过协同进化分别由性别不同的个体生殖器中产生,形成雌雄配子的结合繁殖——有性繁殖。性分化使雌雄配子融合了双方的遗传物质,出现了遗传信息的横向传递,使遗传信息的纵向传递与横向传递相结合,使遗传性更加丰富,创造力得到增强。尤其是两个个体在不完全相同的环境中生活或地理远缘,引起生理差异,更加增强了合子后代的活力。

生殖细胞的减数分裂——生命有序的保证。

真核细胞中的遗传基因以DNA结构——基因集中在染色体中,每一种生物细胞核中的染色体都有一定数目并携带着一定的基因系列。例如果蝇为4对染色体;人则有23对染色体,来自双亲各为1/2。因此,性分化后的雌雄配子的每次结合都会使来自双方细胞核中的染色体数目及其中的基因系列在结合的后代细胞中成倍增加,用不了几代的结合,染色体和基因的遗传信息的复杂性就会达到极限,使自维生系统从有序进入无序。奇妙的是在生物体进化中,当性分化创造的同时或以后,伴随着个体在雌雄配子产生中的染色体数目减少一半的协同进化,即生殖细胞的染色体每复制一次,便分配到分裂2次的子细胞之中,使原来细胞中的2N染色体减少到配子中的1N染色体(如图54所示),从而使雄雌配子中的两套1N染色体配合后形成的合子保持原来细胞核中的2N。这种减数分裂的结果是生物体的核相变为2N的数目没有增加,2N的质却与以前大不相同。

图56果蝇细胞减数分裂模式(2N=8→1N=4)

图56是果蝇雌雄配子形成中的细胞减数分裂模式。原有染色体为2N=8,产生的雌雄配子各为N=4,结合子为N+N=8(性分化后雌雄性染色体分别为XX与XY)。

23.2.2世代交替——无性与有性世代的统一

任何生物都有一个从生到死的生活史。由于性分化及有性繁殖过程中生殖细胞的减数分裂,使生物体的生活史出现2N(无性世代)和N(有性世代)两种核相的生活周期交替发生,称为有性世代和无性时代的世代交替。2N世代是从合子——受精卵的分裂开始,经过胚胎和成体发育,达到个体性成熟,并在生殖器中产生核相保持2N的生殖母细胞为止。2N世代,按照全息胚学说看来,是“生物体由全息胚组成的一个无性繁殖系统或克隆……整体本身是发育程度最高的全息胚”。张颖清:《新生物观》,青岛出版社,1991年,第3页。

N世代是从2N生殖母细胞减数分裂开始,直到N个体分别发育成卵细胞和精子为止。当新产生的卵细胞和精子融合而受精,合子及其复制分裂,则由N世代又进入2N世代,如图57所示。

植物世代交替的个体形态变化很多,从苔藓、蕨类植物的两个世代分别独立生活,到裸子和被子植物的两个世代结合在一个综合个体之中。而高等动物和人类则是从两种性别的2N个体中分别分化出不同性别的生殖器官,N世代由生殖器官在2N体内完成。例如人在早期胚胎阶段都无一例外地进行无性生殖。当精卵结合(2N)之后,经过卵裂期、桑堪期、束胚期,由束胚中的一部分内细胞形成胚盘,再由胚盘继续无性生殖,发育成真正的胎儿新个体。所以人的繁殖是有性世代和无性世代的世代交替。精卵形成和结合是有性世代,而从卵裂开始到成体建成则是无性世代。世代交替使无性与有性的生命活动统一,是生与死的第二次重大创造。

23.2.3个体死亡促进了群体“永生”

与原始生物,如变形虫一生保持分裂能力不同,多细胞高等生物已有组织、器官的分化,其2N世代个体的细胞分裂是有限的。例如植物细胞的分裂行为主要保持在茎尖、根尖的生长点和维管束中的形成层等分生组织的原始态细胞之中,只有少数最富有活力的幼稚的新生细胞才有分裂能力,而其他大多数细胞则逐渐分化和老化而失去分裂能力。

高等动物和人类的2N世代,主要是在受精卵和胚胎发育时期的细胞才有旺盛的分裂能力。当分化的胚胎发育完成之后,除肝、脾、骨髓和表皮的某些细胞保持有限的分裂能力之外,其他分化的细胞绝大多数在正常情况下失去分裂能力(新近的研究报告,神经细胞、脑细胞也有少数分裂个体)。只是新近发现的少数干细胞,在特殊条件下可以恢复原来的分裂能力。而最突出的、有重大意义的例外就是生殖细胞保持由2N变成N的正常分裂能力,它说明一种新的“永生”机制创造出来了使原始生命的个体细胞持续分裂的“永生”机制,在进化过程中逐渐被世代交替的新机制所代替,也就是个体“永生”机制被个体的死亡代替,通过两性结合的方式创造出群体的“永生”。因此,可以说正是2N个体的衰退和死亡压力促进了世代交替机制的创造。由N世代的两性结合,使后代个体从衰亡的老个体中返老还童,获得新生。

23.2.4保护新机制的自组织能力

在2N世代和N世代紧密的相互关系中,存在着前者保证后者的某种自组织能力,使生物体的整个生活史形成完美的和谐。例如一年生植物的生活史中,2N个体根、茎、叶等营养器官的生长发育似乎都是为了产生进入N世代所必须的花、果等繁殖器官。只有完成开花结实的生存使命之后,整个2N个体才自然进入死亡过程,并且把全部贮藏的养料和能量尽可能地输入有性世代产生的后代(种子)之中,其自组织能力真是令人叹为观止。

在土地瘠薄、气候不良的环境中生长的植物,虽然生长矮小、细弱,但往往还是勉强完成周期性的世代发育(只是花少、种子少),把仅有的营养物质和能量集中灌输到极少的种子中去,实现遗传物质和信息在存活的后代种子中完整传递,体现出生命延续的顽强性。

在动物中,鲑的雌雄2N个体严格地按照历史形成的逥游路线,从大海入河流,历尽千辛万苦地逆流而上,直达河流上游的产卵场地,在完成其繁殖后代的使命后,精疲力竭地自然死亡。螳螂和某些蜘蛛的2N雄性个体,在与雌性个体交配时,甚至自我奉献地被雌性个体吃掉,从而增加后代的营养。绝大多数鸟类和哺乳动物都会哺育和保护后代,甚至不惜牺牲自己的生命。因此,2N个体的死亡是自维生系统保证生命延续的自组织功能,从某种意义来说,死亡创造了新生。

23.2.5生与死的协同进化宇宙观分与合是一切创造力的基本方法论,在此基础上形成的无性与有性世代的交替还进一步体现了生与死的协同进化。

按照过程哲学观念,死与生或许是同一过程的两个方面。2N亲代的死,促进了N子代的生,N的生又促进2N的死。生与死是在周期性的演化发展之中,个体和群体的“求生”只有相对意义。我们可以用图58表示死亡的个体与“求生”的群体协同进化的过程。引自(美)詹奇:“自组织的宇宙观”,1980年。该图仿照了艾伦(1976)生态系统条件下生物的生长特征。

图58中的X0,X1,X2,表示每一个2N世代从生到死的生命周期,呈现逻辑斯蒂曲线。虚线A’表示群体在个体生命周期基础上的“永生”。如果A代表某个种群,那么这个物种的生命周期A’也将呈现S曲线。如果以X0,X1,X2表示不同的物种生命周期,那么虚线A’就是物种演化中的“永生”,也就是宏观意义上的生命“永生”。自组织系统的生与死和协同进化的宇宙观,将会对人类社会意识层次的生死观产生积极作用。

23.2.6多层次的性选择

随着性分化和世代交替而来的是多层次性选择的创造,这种选择行为促进性的分合机制不断优化。仅以两次最显着的竞争与选择而言,第一次发生在2N世代的繁殖行为中的有花植物的选择授粉,和动物的选择配偶;第二次性选择发生在N世代的卵细胞的选择受精。人类也不例外,只是第一次选择配偶是意识作用下的高层次自维生系统的作用,具有显着的社会性,受社会条件,包括经济、政治、道德观念、文化习俗,再加上个人爱好和愿望的强烈影响。第二次选择主要是以物理、化学过程为基础的生物性,包括激素、酶等一系列生化物质的相互作用。

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