第一个生命 发现恒星、细胞和生命起源之间的联系First Life
Discovering the Connections between Stars,
Cells, and How Life Began
作者：David Deamer
出版：University of California
Press
索书号：Q111/D279/2011/Y
ISBN: 978-0-520-27445-7
藏书地点：武大外教中心
本书的创作背景与作者早年一个偶然的的经历密切相关：
在下加利福尼亚州的一个傍晚，太阳已经消失在西边嶙峋的山后，埃斯孔迪多港的小海湾一片漆黑。几个年轻的研究生，整天吵吵闹闹地潜水，忙着摄影和搜集田野调查资料，现在都睡着了。海湾平静的水面上发出微弱的光。当他走过依然温暖的海滩时，细细的磷光在黑暗中闪烁，小波拍在沙滩上。他涉水进入温暖的科尔特斯海，调整好潜水面罩和通气管，慢慢地游离海滩。
凝视着黑暗的海水，他深深地为之震撼：群星在的玻璃上闪烁，当他的手臂在水中移动时，闪烁着蓝色的光芒，光的星系从他的指尖旋转。那是一个没有月亮的夜晚，银河布满了天空。当他看到我们银河系的星光反射在水面上时，一种非凡的联系感席卷了他的内心。光子已经传播了数百光年，甚至数千光年，却与海湾里充满生物的微小闪光混合在一起。
这种与宇宙合而为一的感觉是人类最罕见的体验，作者在那天晚上感受到了这种感觉。在接下来的30年里，作为一名科学家，他找到了一种研究这种联系的方法。恒星和生命之间真的有联系吗?占星家当然一直这么认为，但天文学家知道得更清楚。至少他们认为他们做到了，直到1996年一门新科学的诞生。德克萨斯州休斯顿约翰逊航天中心的科学家们提出了一个惊人的说法：他们在一块陨石中发现了微生物化石，这块陨石毫无疑问是火星表面的一大块，由于一颗小行星在火星表面的撞击，它以逃逸速度进入了太空。也就是说：生物可能曾经在地球以外的星球上繁荣过。
这一发现引起了美国宇航局的兴奋，他们宣布为一项名为“天体生物学”的新研究项目提供大笔资金。这就是为什么天文学和生物学之间出现了一种看似不可能的联系——把这两个词分开，组合成一个新词，最重要的是，在一场肯定会吸引最优秀的科学人才的竞赛中提供研究经费。
天体生物学的两个目标是发现生命是如何在地球上起源的，以及确定地球以外是否存在生命。因为今天的生命在很大程度上是一种化学现象，所以大多数化学家都被生命是如何开始的问题所吸引。化学家认为生命的起源是一个化学过程。当第一批微生物在早期地球上开始生长和繁殖时，与生长、新陈代谢和复制相关的化学反应是我们认为的生命的核心。但是这种化学反应是如何开始的呢?
用数学模型预测天气的尝试首次证明了自然现象的真实性。当能量来源(阳光)与大量气体(大气)和水(海洋)相互作用时，天气就出现了。公式的制定在一段时间内有效，但随后会越来越多地受到数值输入中极小变化的干扰，因此结果变得不可预测。从数学和现实世界之间的这种差异中，产生了一种令人惊讶的新思想——混沌理论。混沌理论认为，物理现实的某些方面是由无法用一组方程精确描述的过程所控制的。当能量在一定条件下与物质相互作用时，我们可以自信地预测某些事情会发生，但我们不能总是预测它会在哪里发生，或者它会是什么。发生的事情就是我们所说的涌现。
因为这本书的中心主题是生命系统最初是通过物理定律的作用而出现的，而物理定律反过来又允许某些化学反应的发生，所以物理学和化学之间的区别应该弄清楚。化学反应是指原子和分子的电子结构发生变化，从而产生具有新性质的化合物的过程。化学反应也会改变分子的能量含量。例如，当你点燃一根火柴时，火柴头中的化合物会发生反应，以热和光的形式释放化学能。化学能含量大大降低的水和二氧化碳是该反应的副产物。相比之下，物理过程通常会改变系统的能量含量，但不会改变其组件的电子结构。如果你通过吸管向肥皂溶液中吹气来增加能量，这些能量会将肥皂分子排列成称为气泡的短暂结构，但不会导致这些肥皂分子的性质发生永久性变化。本书中提出的一个主要论点是，类似于微观肥皂泡的结构是生命开始的绝对必要条件，就像基因和蛋白质的组装过程一样必不可少。
这是一本关于生命起源的书，但却没有试着给“生命”下个定义，因为事实是，生物学家还没有普遍接受任何定义。即使是最简单的微生物也异常复杂，而字典式的定义似乎并没有包含这种复杂性。生命是一种复杂的现象，也许我们能做的最好的事情就是陈述一组最小的属性，这些属性加在一起，排除了任何非生命的东西。以下是它所包括的属性:
生命是一个由化学反应合成的聚合物不断进化的系统(新陈代谢)发生在被称为细胞的有膜的隔间里；聚合物是由称为单体的亚基组成的非常长的分子。的生命的主要聚合物是核酸和蛋白质，通常被称为生物聚合物；生物聚合物是利用环境中可用的能量将单体(氨基酸和核苷酸)连接在一起合成的。聚合物合成是导致生命系统生长的基本过程；核酸具有储存和传递基因信息的独特能力。被称为酶的蛋白质有一种独特的能力，可以作为催化剂，提高代谢反应的速率；遗传聚合物和催化聚合物处于一个循环反馈系统中，其中遗传聚合物中的信息用于指导催化聚合物的合成，催化聚合物参与遗传聚合物的合成；在生长过程中，聚合物的循环系统自我繁殖，细胞分裂；生殖并不完美，所以变异就出现了，导致种群中细胞之间的差异；由于不同的细胞在特定的环境中具有不同的生长和生存能力，因此单个细胞根据其生存能力进行选择，补充营养和能量。因此，细胞群具有进化的能力。
这本开创性的书探索了生命是如何开始的，带我们从宇宙的星尘云，到地球上的火山，再到现代化学实验室。为了了解生命与恒星之间的联系，大卫·迪默介绍了天体生物学，这是一门研究地球上生命的起源和进化，并将其与恒星的诞生和死亡、行星的形成、矿物、水和大气之间的界面以及碳化合物的物理和化学联系起来的新科学学科。迪默认为，生命起源于分子系统，这些分子组装成膜包裹的包裹体。这些分子反过来又提供了一个基本的空间，在这个空间里，更复杂的分子承担了生命起源和进化开始所需的新功能。迪默带领我们从40亿年前生动而毫无希望的混乱的地球到现在，以及他自己的实验室，在那里他思考着产生合成生命的前景。《第一个生命》引人入胜，通俗易懂，描述了天体生物学的科学故事，同时提出了一个迷人的假设来解释生命的起源。非常推荐阅读。
本书目录：
1. 澳大利亚上空的火球
2. 生命从哪里开始?
3. 生命何时开始?
4. 碳和生命的基石
5. 生活中的惯用手
6. 能量与生命的起源
7. 自我组装和涌现
8. 如何建立一个细胞
9. 实现的复杂性
10. 生命的多重线
11. 催化剂:生活在快车道上
12. 复制生活的蓝图
13. 进化是如何开始的
14. 对生命起源前地球的大模拟
15. 合成生命的前景
兰天 武汉大学生命科学学院 博士研究生