第145期:生命本质的思考(四)
生命与吉布斯自由能方程式
生命并不是一个孤立的系统,食物、空气、阳光、水分等属于它的外界因素。地球上的一切生命现象得以存在,正是因为得到了这些外界因素的物质与能量补给,故生命是一个开放体系。
由吉布斯自由能方程式ΔG=ΔH-TΔS可知,生命要想维持其过程自发进行,则需ΔG≤0,即需要ΔH-TΔS≤0。生命过程是有序过程,有序过程是负熵过程,即ΔS≤0的过程。若ΔS≤0,则-TΔS≥0。这时要实现生命过程的ΔH-TΔS≤0,就必须ΔH<<0,即维持生命现象是焓补偿熵的过程。也就是说,生命体是以其所进食物生化反应放出的热来维持其身体实现有序新陈代谢的过程。冷血动物和温血动物焓补偿熵的程度是不同的。温血动物不能冬眠,要维持体温始终不变,就需要更多的焓补偿熵。也就是说,温血动物需要更多的物质与能量补给,才能维持其生命现象。
动物的伟大是靠外界的物质和能量补给来维持的。也就是说,天上不会掉馅饼,伟大是需要付出代价的。同样,富裕的国家或人,他们的伟大也是需要消耗更多的资源和能源来维持的。这也就是为什么富国和富人更应主动多承担社会和环境责任的原因了。反之,如果他们富而不仁,违背这个规律,就必定会受到社会舆论的谴责或者遭殃。
科技越进步,经济越发达,社会越高级,人们生活水平越高,就需要越多的资源和能源来补给。也就是说,越高级的国家对资源和能源的消耗就越大。美国及西方富国就是世界资源和能源的消耗大户,即他们才真正是碳排放引起温室效应的罪魁祸首,他们必须担起这个责任。
总之,人类不应过度利用资源与能源来追求科技和社会的发展与进步,科技和社会发展要有节制。从热力学上讲,可持续发展就是要使人类消耗的资源与能源量小于或等于地球自身拥有的资源与能源量,否则,人类社会迟早会崩溃毁灭。
基因工程对生命科学的影响预测
人类基因组计划是20世纪最重大的事件,2001年科学家终于获得了人类基因的全部序列。目前,复旦大学的科研人员找到了一种更为高效、快速地破解“基因天书”的密码(PB转座因子)的方法。这意味着人类大规模地逐一了解每个基因的功能,并找到基因疾病的根源将不再是那么遥不可及的事了。
预计到2050年,人类5000种遗传疾病的基因源将全部被弄清楚。届时,人们只需测定个人的基因图谱,就可分析其将来得病的情况了,并且绝大多数遗传疾病将可治愈,还可能发现控制变老的基因,除人脑外的所有器官都将可能人工培养了。更安全、可靠、快速的病毒检测和提高人体免疫力的新方法即将出现,威胁人类多数疾病的病因也将被发现。
2050年后,与人类基因有关的5000多种疾病的基因缺陷将如何修复?身高调控、换脸术、养生学、个人情绪管理、人际关系改善等与基因有关的问题可解决吗?思维、情感等人类精神层面的许多分子生物学问题能解开吗?如此等等,人类的未来仍充满了谜!有的谜人类能解开,有的谜可能永远也解不开。
虽然科学日新月异,但值得我们注意的是,自然的安排仍是最合理的。例如,动植物特别是人的基因是千百万年来适应自然而凝练出的智慧结晶。如果我们改变了它们基因的一部分,就可能会带来其它基因的不协调或损害。由此可见,我们对人类基因现有的安排不动为好,克隆人更不能做。
现代科技对几千年来人类形成的伦理、道德、法律,特别是宗教信仰的冲击很大,尤为突出的是基因科技带来的人类伦理问题,克隆人的问题将会彻底地颠覆人类已有的伦理、道德、法律等一切意识形态。如克隆人和被克隆人之间的关系属于兄弟关系,父子关系,还是其它关系?自己的父母、妻子、亲戚朋友应如何称呼克隆人?诸如此类的问题将使人类社会的伦理关系处于极度混乱状态。
还有基因的个人隐私问题如何保护?如去医院抽血化验,可能会导致其基因隐私的泄露,带来一系列的社会问题。新生儿一旦出生,取一滴血,即可获得其基因序列,若发现其基因有缺陷且无法修复,这时应将其养大还是应将其杀死?如此等等的问题摆在人们面前,迫使人们制定了相应的生物医学和基因工程的伦理道德法律条款。
虽然人体的克隆和转基因研究受到许多限制,然而,转基因动植物的研究却快速发展,任何有抗病或高产作用的基因将转入植物体内。抗病、抗虫、抗草的植物将大量出现,任意形状、大小、品质的农产品将会不断问世。人类必然会从自然王国走向自由王国,同时,人类的人生观、价值观等也必然会随之发生相应的变化。