生命是一類自然現象,從廣義上來說,它如同風云雷電、奔騰的江河、咆哮的海浪一般,是能量的一種轉化形式。
地球上的生命屬于碳基生命,是大量有機物質在電解質溶液中的一種自組裝現象,同樣屬于能量的一種轉化形式。
生命的能量源自電解質溶液中大量物質的氧化還原反應所產生的電化學梯度。
生命從誕生、發展直至消亡的過程,實則是信息、物質和能量聚集、積累與耗散的過程。所以,生命的故事就是能量的故事。
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一、地球上的生命是由什么組成的?
可以這樣說,無論過去還是未來,樓秀余一生都在探尋生命的本質是什么?始終思索和探究著宇宙究竟如何主宰地球上生命的生長與死亡。
13歲那年的一天,樓秀余看到家里有一口空陶缸,便突發奇想,將20斤曬干的泥土裝入缸中,然后種上一棵楊柳樹苗,此后僅給樹苗澆水、讓其曬太陽。一年多后,樓秀余把楊柳樹和泥土分開稱重,楊柳樹重11斤,陶缸中曬干后的泥土仍為20斤。看到這一結果,樓秀余突然靈感閃現:“植物、動物乃至地球上所有生物體,都應該是由空氣、陽光和水轉化而來的!”第二年,學習了《化學》這門課程,深切體會到物質世界奇妙的變化規律;后來在高中學習《生物》課程,又再次感受到生命世界精妙絕倫的運轉規律。原來,從化學角度來看,地球上五彩斑斕的生物世界里,每一個生命都是由C、H、N、O、P、S、Cl、K、Ca、Na、Mg、Fe、Cu、Zn等元素組成的。這些元素通過食物鏈、火山活動、空氣流動、水流循環進行傳遞與轉移,從而實現地球上的“元素大循環”,不斷孕育新的生命。這些化學元素是地球上生命周而復始、生生不息的物質基礎。
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二、生命是一種能量的轉化形式嗎?
地球上的C、H、N、O、P、S、Cl、K、Ca、Na、Mg、Fe、Cu、Zn等化學元素,周而復始、生生不息地孕育著生命,而這一過程時刻都需要消耗能量。那么,生命的能量究竟來自何處呢?
樓秀余研究發現,地球上生命所消耗的每一焦耳能量,都能追溯到最古老的宇宙大爆炸的能量,追溯到古老恒星超新星爆炸的能量,也能追溯到太陽內部核聚變產生的能量。太陽內部核聚變產生的能量以光波形式輻照到地球上,被藻類和綠色植物通過光合作用固定下來,轉化為各種各樣有機化合物的化學能,這些化學能成為組成生命的物質和能量,并通過食物鏈在生物之間逐級傳遞。食物鏈的底部是具有光合作用的綠色植物和藻類,它們是整個生物群落的能量儲存庫,是生產者;往上是食草動物,它們以植物為食,是第一級消費者;接著是吃食草動物的食肉動物,屬于第二級消費者;而吃食肉動物的猛禽兇獸則是第三級消費者。
樓秀余經過多年研究得出:生命是自然界中一種能量的轉化形式,就如同風云雷電、咆哮的海浪、奔騰的河流一樣,是宇宙中的一種普遍現象。既然生命是一種能量轉化形式,就必然遵循物理熱力學第一定律和熱力學第二定律。
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三、生命的能量轉化是如何實現的?
能量轉化過程需要勢能。例如,空氣分子流動相互摩擦產生大量正電荷,與地面積累的負電荷形成幾萬伏的電勢差,進而產生放電現象,這就是雷電。河流上游水位高,下游水位低,其重力勢能轉化為水流的動能,從而使河水流淌。
“生命體需要儲存和使用化學能,電池能夠儲存和釋放化學能,那么生命能量的產生會不會像化學電池一樣,依靠電勢差來驅動呢?”
通過大量實驗和研究,樓秀余發現,無論是異養生物還是自養生物,都是由最基本的單位細胞組成的。生命體可以看作是大量化學分子在一個半開放的半透膜結構(細胞膜)環境中的電解質溶液里的一種分子自組裝現象。
生命體能量的存儲和釋放源于電解質溶液(體液)中細胞內外膜之間的離子泵工作產生的電勢差以及線粒體內外膜之間的質子梯度。在研究中還發現,異養生物(如動物)類似于儲存和釋放化學能的 堿性燃料電池;自養生物(如植物)如同儲存和釋放化學能的酸性燃料電池;而微生物會隨環境條件變化,有可能是酸性燃料電池,也有可能是堿性燃料電池。
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四,為何每個物種都有壽命范圍呢?
從能量轉化的角度而言,生命是化學燃料電池。如何讓我們每個人生命的化學燃料電池保持良好狀態,擁有源源不斷的能量,使我們的生命具備永無止境的續航能力,這也是樓秀余獲得的科學啟示以及未來生命科學的研究方向。
隨著樓秀余對生命科學研究工作的興趣愈發濃厚,對人類生長素HGH的研究不斷深入,有關HGH的研究結論均表明,HGH伴隨我們一生,也掌控著我們一生。不僅人類如此,地球上的一切生物皆是如此。每個物種都有特定分子結構的生長因子,如豬生長素PGH、牛生長素BST、狗生長素DogGH。
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這引發樓秀余提出疑問:控制物種壽命的開關會不會就是每個物種特定的生長因子呢?
樓秀余花費了近二十年時間進行研究,通過對比人類和其他動物的“生長因子”隨年齡增長的分泌曲線圖,得出了令人震驚的結論:每個物種都通過分泌“生長因子”量的多少來“設定”特定的壽命范圍,如人類自然壽命為60 - 80年、老鼠2 - 3年、狗12 - 14年、馬30 - 40年、牛20 - 30歲、豬20 - 25年、大象50 - 70年等。進一步深入研究還發現,看似大自然為地球上的每個物種量身定制了特定的壽命范圍,實際上這是各個物種在地球環境生存競爭壓力作用下自然選擇的一種相對平衡。因為我們的地球作為一個星球,不只是人類的星球,更是動物、植物乃至細菌、病毒共生的星球。地球上生物圈的生存空間和生存資源極為有限,數以千萬計的生物種類、數以萬億億計的生物個體,生活在狹窄而擁擠的地球生物圈中,物種與物種之間、同一物種的個體與個體之間的生存競爭異常激烈,大自然通過“自然選擇”這只無形的手,為人類和其他物種“量身定制”了特定的壽命范圍。
從動植物層面來講,生命存在的意義和價值在于“繁衍后代”。
人類作為高級生物,在未來新世紀要實現星際移民,就需要擺脫自然選擇“設定”的壽命范圍。人類文明層次的升級必將徹底改變人類只為“繁衍后代”的生命存在的意義與價值,人類必須在基因組中找到控制人類壽命的開關,通過實現無限長壽來達成在全宇宙中的基因繁衍與發展,用無限長的壽命將人類文明傳播到無限遠的宇宙中去。
作者:上海舒澤生物科技研究所 樓秀余
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