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分享 数理思维对生物学的奠基性贡献
岳东晓 2016-7-8 17:19
看了一篇文章,提到 薛定谔1944年写的《生命是什么?》一书引发了生物学的革命。其实,数理科学对现代生物的决定性贡献远远早于薛定谔,而至少可以追溯到孟德尔(Mandel)。 孟德尔本来是一个物理学家,研究气象、气压之类。他用豌豆进行实验,有的豌豆粒是圆的,有的是皱的。他用纯种的圆豌豆跟纯种的皱豌豆杂交后,发现下一代豌豆全部是园的。然后,他用这杂交出来的圆豌豆培育下一代,发现四分之一的豌豆是皱的,四分之三是圆的。其实类似的实验达尔文也做过,也曾得到1:3的比例。但达尔文毕竟只是个观察敏锐的自然学家,对这种整数比例不敏感,也没去想这背后的机理。但孟德尔以其数理的底子,立刻意识到整数比例背后必有简单的机制。他从这个比例推出这是显性与隐性的遗传因子的作用的结果。孟德尔这个发现使人们对遗传机制有了更为清晰的理解,虽然并不知道遗传物质是什么。 放射性发现之后,有物理学家用射线轰击实验生物的样本,观察引起遗传突变的最小辐射剂量,从这个推断出遗传因子的大概由1000个原子组成。 薛定谔著名的是他的量子波动力学方程。在 《生命是什么?》一书中,他 对生物学从物理的角度进行了分析 。当时生物学界认为蛋白质是遗传的载体。薛定谔根据物理原理做出下列判断:生物个体的发育及功能都是由染色体中的代码 (CODE)决定,细胞分裂时,代码被复制,在突变体中代码不再相同,而是在一处出现差异,用原子来编写这个代码就像摩尔斯电码(二进制),染色体内的代码纤维可以称为非周期性的有机晶体,这是生命的物质载体(“ It is these chromosomes, or probably only an axial skeleton fibre of what we actually see under the microscope as the chromosome, that contain in some kind of code-script the entire pattern of the individual's future development and of its functioning in the mature state. ” “ How do the chromosomes behave on mitosis? They duplicate -both sets, both copies of the code, duplicate.“ In the mutant the two copies of the code-script are no longer identical; they present two different 'readings' or 'versions', at any rate in that one place.” A well ordered association of atoms, endowed with sufficient resistivity to keep its order permanently, appears to be the only conceivable material structure that offers a variety of possible('isomeric') arrangements, sufficiently largeto embody a complicated system of ‘determinations' within a small spatial boundary.” “ Indeed, the number of atoms in such a structure need not be very large to produce an almost unlimited number of possible arrangements. For illustration, think of the Morse code. The two different signs of dot and dash in well-ordered groups of not more than four allow thirty different specifications. ” “ To give the statement life and colour, let me anticipate what will be explained in much more detail later, namely, that the most essential part of a living cell-the chromosome fibre may suitably be called an aperiodic crystal. ” “ Organic chemistry, indeed, in investigating more and more complicated molecules, has come very much nearer to that 'aperiodic crystal' which, in my opinion, is the material carrier of life. ” “ We might quite properly call that an aperiodic crystal or solid and express our hypothesis by saying: We believe a gene -or perhaps the whole chromosome fibre -to be an aperiodic solid. ”)。 薛定谔这个描述虽然纯粹是从物理角度进行推测,但已经给出了非常明确的探索方向。 这使不少本来研究物理的转向生物,包括Francis Crick 与Maurice Wilkins。比这二人年青10来岁的 James Watson 在读了薛定谔的书后则是直接选择了生物专业。这三人在1953年发现了 DNA 的双螺旋结构。薛定谔的非周期性有机晶体终于被发现。 剩下的就是历史。
个人分类: 科普|8 次阅读|0 个评论
分享 好消息生物学挺进生物的控制系统了
热度 4 稻草 2015-2-22 22:56
中科大发现新型生命“暗物质” 与重大疾病有关   本报讯(记者 桂运安)非编码RNA(核糖核酸),被称为生命体中 “暗物质”。日前,中国科学技术大学单革教授实验室发现一类新型环状非编码RNA,并揭示了此类非编码RNA的功能和功能机理。成果发表在国际知名杂志《自然·结构和分子生物学》上。   非编码RNA是一大类不编码蛋白质,但在细胞中起着调控作用的RNA分子。正如宇宙间存在着许多既看不到也感觉不到的“暗物质”“暗能量”一样,在生命体这个“小宇宙”中,也存在这样的神秘“暗物质”—非编码RNA。   越来越多的证据表明,一系列重大疾病的发生发展与非编码RNA调控失衡相关。   环形RNA分子最近数年才引起研究人员注意,而此前的研究主要集中于线形RNA分子。单革教授实验室发现的新型环状非编码RNA,被命名为外显子-内含子环形RNA。在论文中,他们还对这类新型环状非编码RNA为何会成为环形而不是线形分子进行了研究,发现成环序列两端经常会有互补的重复序列存在。 注: 长链非编码RNA(lncRNA)是一类转录本长度超过200nt的RNA分子,它们并不编码蛋白,而是以RNA的形式在多种层面上(表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等)调控基因的表达水平。lncRNA 起初被认为是基因组转录的“噪音”,是RNA聚合酶II转录的副产物,不具有生物学功能。然而,近年来的研究表明,lncRNA参与了X染色体沉默,基因 组印记以及染色质修饰,转录激活,转录干扰,核内运输等多种重要的调控过程,lncRNA的这些调控作用也开始引起人们广泛的关注。哺乳动物基因组序列中 4%~9%的序列产生的转录本是lncRNA(相应的蛋白编码RNA的比例是1%),虽然近年来关于lncRNA的研究进展迅猛,但是绝大部分的 lncRNA的功能仍然是不清楚的。
个人分类: 科技转贴|4264 次阅读|7 个评论
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热度 1 新闻速递 2013-6-17 19:50
香拌菠菜 菠菜250克、美国大杏仁1小把   调料:食盐1勺、生抽2勺、香油几滴、白芝麻15克、陈醋1勺、白糖1/2勺、水适量 做法:      1、将白芝麻放入平底锅内,中小火炒熟      2、炒好的白芝麻加半勺盐,捣碎成芝麻盐      3、取生抽2勺、陈醋1勺、白糖半勺加几滴香油拌匀待用      4、菠菜摘净用盐水泡20分钟,清水冲洗后控水备用      5、开一锅水,水开后加入半勺盐,加洗好的菠菜烫一下,时间不用太久1分钟就够了      6、烫好的菠菜捞出放入冰水里冰一会      7、冰好的菠菜稍微攥一下水分,切段      8、将切好的菠菜,加入步骤3中的调味汁拌匀      9、再加入适量的芝麻盐拌匀      10、装盘,点缀些美国大杏仁即可食用      菠菜茎叶柔软滑嫩、味美色鲜,含有丰富维生素C、胡萝卜素、蛋白质,以及铁、钙、磷等矿物质。经常食用能用促进生长发育、增强抗病能力,菠菜中所含的胡萝卜素,在人体内转变成维生素A,能维护正常视力和上皮细胞的健康,增加预防传染病的能力。      芝麻味甘、性平,入肝、肾、肺、脾经。有补血明目、祛风润肠、益肝养发、强身体,抗衰老之功效。
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