简介

精彩点评

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  lemon

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  看评论有说这本书读不懂的，不要怀疑自己，有基本生物学背景知识的学生读起来也很费劲。这本书作者架构内容的方式是先提出一堆自己不认可的假说，再把他们打的七零八落，在这个过程中又融入自己支持的假说。哪有一本教科书是这么写的😅还不如踏踏实实读一本陈阅增《普通生物学》，或者具体点，对演化生物学感兴趣的话，我本科学校用的教材是Douglas Futuyma的第四版《Evolution》

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  吕瑞强

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  作者观点：复杂生命，也就是真核细胞生物的进化，是大概万亿还是亿亿分之一概率的一次偶然事件，在10几亿年前，让一个原核生物（细菌）钻进另一个细菌内部，变成了线粒体，形成了所有非细菌生命的共有且唯一的祖先。线粒体发挥了无比重大的作用，同时通过质子梯度交换细胞（膜）内外部能量，让生命复杂程度突飞猛进，形成了如今这大千世界。 书不好读，只能理解这大概，有些地方没懂，也没细抠，比如用这套观点解释死亡和衰老。不过解释了很多比如“为什么卵子比精子大那么多”之类的问题，总体来说还算有趣。

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  微信用户

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  值得用以了解基础教育以外的生物学知识，知识无止境，科学永远在探索，比起未来的无限，过去的详细探究在某种意义上更给人向前的动力。

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  高等游民

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  如果说，生命不过就是一个电子寻找归宿的过程，那么死亡就是电子终于可以安息之时。而人生就是起床工作，捡柴火发电。

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  jq

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  生命的实质在于结构，生存的实质在于环境，生命的生存——也就是活着，在于结构和环境如何相互关联。 在这种意义上病毒也是生命的一种形式。生命寄生于环境。

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  杨宝勇

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  看过《生命的跃迁》后又看的这一本，《生命的跃迁》分主题介绍了生命演化的几个关键特征，本书则更有连续性的推理演绎了生命的起源，逻辑严谨，专业性很强，化学部分一带而过没有深究。 作者将生命与环境的能量交换机理作为生命起源和关键演化的瓶颈，详尽分析了突破瓶颈的可能方式和必然性。 碱性热泉的微孔结构出现的导电性薄壁促进了氢气和二氧化碳的反应，产生了生命所需的有机物，硫化铁在其中担任氧化还原链，乙酰磷酸则是最早的ATP，生命的关键部件在细菌出现之前就按耗散结构开始自发而动。 从原核到真核细胞的飞跃是作者论证的第二个重点，突破能量瓶颈的杀手锏是细胞共生体中出现大量仅保留小量自有基因的能量工厂线粒体。此后生命的每一步都离不开细胞核基因与线粒体留存基因的超密切配合。 五星推荐。

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  赵芸笛 Diana

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  逻辑晓畅的说理，对宏大的生命科学基础问题给出了庖丁解牛式的回答

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  左其盛

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  4星，进化论中的一个巨大谜团，看完后对饶毅举报的裴刚的论文有了一点了解 《人类的终极问题》作者袁越极力推荐本书，《人类的终极问题》中的第二部分“人类到底能活多久”，首次发表于2018年1月的《三联生活周刊》，其中袁越采访了一些研究衰老机制的美国科学家，也引用了本书的内容作为结尾。 本书英文版出版于2015年7月。中文版出版于2020年11月。读后对译者和出版方比较失望的一点是没提过去的5年中学术界对作者的观点有什么评价，作者本人对自己的观点有没有补充修正。 本书主要内容是一个进化论中不太被公众和科学界关注的重要问题：为什么所有真核生物（所有的植物、动物、藻类、真菌和原生生物）的细胞结构如此相似？为什么所有的地球生命，无一例外都利用质子梯度供能？ 作者在书中说，以上两个问题有一些学说，都有不完善之处。作者提出了另外的观点，也有部分观点做了实验验证。 作者的重要观点： 1：最初的细胞不是在原始汤中诞生的，因为能量不够，更有可能是在碱性热液喷口附近诞生的； 2：后来细胞演化出了主动离子泵和现代型细胞膜，终于可以离开热液喷口环境，游向广阔的海洋了； 3：复杂细胞起源于40亿年演化史中的单一事件：一个古菌和一个细菌的内共生； 4：以这个视角看待整整40亿年的生命史，线粒体就处在真核生物演化的中心。近年来的医学研究也逐渐采纳了类似的观点：线粒体在控制细胞死亡、癌症、退行性病变、生育力，以及其他许多方面发挥着重要作用。 读后对饶毅举报的裴刚的那篇论文有了一点了解。裴刚的论文说的是G蛋白偶联受体（简称“GPCR”）七重跨细胞膜膜还是五重跨细胞膜的问题，本书讨论的是质子跨细胞膜传递能量的问题，略有相关。 涉及到不少专业术语和知识点，读起来比较吃力。 总体评价4星，不错。 以下是书中一些内容的摘抄： 绪论 为什么生命会是这样？ 地球上所有的复杂生命拥有一个共同祖先，它从简单的细菌演化而来，在40亿年的漫长岁月中只出现了一次。这究竟是一个反常的孤立事件，还是因为其他的复杂生命演化“实验”都失败了？我们不知道。已知的是，这个共同祖先一出场，就已经是一个非常复杂的细胞。它的复杂程度，与你身上的细胞不相上下。 我们知道复杂细胞起源于40亿年演化史中的单一事件：一个古菌和一个细菌的内共生（图1）。我们知道复杂生命的特征在这次结合之后才演化出现。但我们仍然不知道，为什么这些特征会出现在真核细胞中，在细菌和古菌中却没有留下演化的痕迹。 我们还发现，所有的地球生命，无一例外都利用质子梯度供能。质子动力是生命不可或缺的成分，就像通用遗传密码。然而，这种反直觉的能量利用机制最初是怎么演化出来的，我们几乎一无所知。在我看来，这就是位于当代生物学核心的两大未知问题：为什么生命以如此令人困惑的路径演化？为什么细胞的供能方式如此古怪？ 图1 第一部 问题 1 什么是生命？ 图2　生命的时间线 如果真核生物的不同种群因为亿万年来在不同环境中适应不同的生活方式而发展出各自的复杂度，那么，如此久远的演化历程会反映为完全不同的内部结构。但是，请仔细观察真核细胞的内部细节。我们会发现，所有的真核细胞内部，都由基本相同的部件构成。 我们现在知道，所有的真核生物都有一个共同的祖先。这个“共同祖先”的生物学定义意味着，在40亿年的地球历史中它只出现过一次。让我再次强调这个概念的重要意义：所有的植物、动物、藻类、真菌和原生生物都有共同的祖先——真核生物是单源性的！也就是说，植物、动物和真菌并非分别从不同的细菌演化而来，恰好相反：一个形态复杂的真核细胞种群在某个特定历史场合出现，而所有的植物、动物、藻类和真菌都演化自这个始祖种群。 共同祖先出现之前，这些特征（也就是全部的特征）是怎么形成的？我们对这个问题的理解还极为浅薄。为什么会演化出细胞核？是如何演化的？性又是怎么来的？为什么几乎所有的真核生物都是两性的？繁复的细胞内膜结构源自何处？细胞骨架是怎么变得动态可塑的？为什么细胞的成熟分裂（即减数分裂）最终是为了让染色体数目减半，首先会使其倍增？为什么我们会衰老、会得癌症、会死去？ 细菌和真核生物之间没有现存的中间型并不特别令人惊奇。真正出人意料的是，真核生物的特征并不像眼睛那样，在演化史上一再重现。 动力飞行至少独立演化了6次，分别是蝙蝠、鸟类、翼龙和不同种类的昆虫；多细胞组织独立演化了大约30次，正如前面所述；不同形式的温血特征在好几类生物中独立出现，包括哺乳动物和鸟类，还包括某些特殊的鱼类、昆虫和植物；甚至连大脑意识，似乎都是在哺乳动物和鸟类中分别独立出现的。 2 什么是活着？ 这就是生命的基本活动：制造新的有机小分子，把它们组织起来，生长，繁殖。生长还意味着主动运输物质进出细胞。所有这些活动都需要持续的能量流入，薛定谔称其为“自由能”。 电子最终经过至少15次这样的转移，才到达氧气分子。不同生物的生长方式，比如植物的光合作用和动物的呼吸作用，表面上没有多少共同点，实质上都使用同样的“呼吸链”把电子传递下去。 地球生命似乎从理论上的无限可能性中，选择了一种很受限制又非常奇特的供能机制。这仅仅是演化史中的偶然？还是因为这个机制比其他机制优秀太多，最终赢家通吃？还有一种更意味深长的可能：难道，这是唯一的可行之道？ 图9 细菌与古菌的细胞膜存在一个主要差异，而且似乎完全是随机产生的。细菌细胞膜使用的是甘油的一种立体异构体，古菌则使用另一种，两者互为镜像。 第二部 生命的起源 3 生命起源的能量 尽管RNA确实在复制以及蛋白质合成的起源上发挥了关键作用，但认为“RNA自己忽然发明了新陈代谢”的理论仍属荒谬。那么，到底是什么催化了最初的生化反应？最有可能的答案是无机复合物分子，比如金属硫化物（特别是铁、镍和钼）。 上一章我们讨论过热力学决定的碳合成化学的需求：要有连续的碳和能量流过天然催化剂。所有过去立论的生命起源可能环境（不考虑那些奇谈怪论），几乎都被这样的条件排除了：温暖的池塘（很遗憾，达尔文这次错了）、原始汤、微孔浮石、海滩、胚种论……但是仍有一个幸存者——深海热液喷口。它不仅没被排除，相反，还符合所有这些条件。 这些溶解在海洋中的金属，最终便宜了另一种海底喷口：碱性热液喷口。我认为，它们解决了黑烟囱生命起源理论所有的问题。碱性热液喷口与火山无关，所以没有黑烟囱那些剧烈的活动和变化，但它们有很多其他的特性，使其成为真正合适的流式电化学反应炉。 氢气的还原电位随pH值下降，这个不太起眼的事实会给我们什么重要启发吗？当然！它非常、非常重要！在碱性热液喷口环境中，氢气会与二氧化碳反应，生成有机分子。在其他几乎所有环境中，这种反应都不会发生。 4 细胞的诞生 图15 图16 我认为，鼎鼎大名的露卡，细菌与古菌的共同祖先，就生活在碱性热液喷口的微孔结构中。也就是说，从无机物起源到露卡诞生的三个阶段，全都发生在这些微孔中，全都由质子梯度驱动，无论分隔梯度的是无机薄壁还是有机膜。而ATP合酶等复杂蛋白质的出现，发生在这条崎岖之路的晚期。 一旦有了进行主动运输的离子泵，细胞膜的改进终于有了优势。在此之前的每一步，现代型磷脂细胞膜都不能提供任何好处，反而相当有害。然而当细胞有了反向转运蛋白和质子泵，让细胞膜脂质分子加上甘油头部降低渗透性，就有利可图了。 到了这一步，细胞演化出了主动离子泵和现代型细胞膜，终于可以离开热液喷口环境，游向广阔的海洋了。细菌和古菌，最早自由生活的细胞，是从生存于碱性热液质子梯度中的共祖细胞分化而来的。所以后来它们发展出了不同的细胞壁，以此来保护自身面对新的冲击，这不足为奇。它们还独立发明了各自的DNA复制机制。 第三部 复杂性 5 复杂细胞的起源 有了内共生造成的基因丢失（此处只考虑了5%而已）节省下来的能量，可以很轻松地支持动态细胞骨架的演化，事实上它也发生了。另外，100个内共生体其实也是非常保守的估计。某些大型的阿米巴原虫有多达30万个线粒体。 这个“必然的”理由，还不只是要求基因留在线粒体里。真正的必然要求是，基因必须紧靠能量膜驻扎，不论膜在何处。所有能进行呼吸作用的真核生物，其线粒体都保留了同样的一小群基因，绝无例外。极少数真核生物丢掉了全部的线粒体基因，它们也失去了呼吸能力。 演化提供了一个关键的蛋白质来救场：ADP-ATP转运蛋白（ADP-ATP transporter），它让宿主细胞能够把内共生体制造的ATP释放出来为自己所用，刚好也解决了内共生体的困境。通过把ATP运送出来，同时补充内共生体所需的ADP，宿主细胞限制了内共生体的自由基泄漏，减轻了细胞受损和死亡的风险。 真核生物的起源，是一起奇妙的单一演化事件，在地球40亿年的演化史中只发生过一次。如果从基因组和信息的角度来考虑，这条奇特的演化之路几乎完全无法理解。但如果从能量与细胞物理结构的角度看，一切都显得很有道理。 现在我们也认识到，为什么自然选择在无限长的时间中作用在无限多的细菌种群身上，却仍然无法让它们演化成我们现在称之为真核生物的大型复杂细胞，除非通过极为罕见、偶然发生的内共生作用。 6 性，以及死亡的起源 为什么真核生物有如此破碎的基因？有几个已知的好处。同一个基因可以通过不同的剪接方式拼出不同的蛋白质。例如，免疫系统就可以通过这样的蛋白质重组机制，把不同的蛋白质片段拼接成数十亿种不同的抗体。 如果只有少数几个基因是这样，那么我们可能倾向于第一个解释。但发现的事实是，数以千计的内含子都插在数百个真核生物的共有基因中，而且在完全相同的序列位置。这样第一个解释就说不通了。内含子一起插入共祖基因组是更加直截了当的解释。 在细胞核中，基因被转录成RNA转录本；在细胞核外，核糖体会读取RNA，再转译成蛋白质。最重要的是，缓慢的剪接过程在细胞核内进行，在核糖体有机会接触到RNA之前已经处理完毕。这就是细胞核真正的意义：把干劲冲天的核糖体挡在外面。这就解释了为什么真核生物需要细胞核，而原核生物不需要。原核生物根本没有内含子的麻烦。 所有这些有什么意义呢？其意义相当惊人：仅凭线粒体的变异问题，就足以解释多细胞生物中异配生殖（精子和卵子）、单亲遗传和种系的演化，以及雌性生殖细胞在发育早期被隔离的原因。这几点共同形成了雌雄两性各种差异的基础。简而言之，线粒体的遗传问题造成了两性之间绝大多数的真正差异。 以这个视角看待整整40亿年的生命史，线粒体就处在真核生物演化的中心。近年来的医学研究也逐渐采纳了类似的观点：线粒体在控制细胞死亡、癌症、退行性病变、生育力，以及其他许多方面发挥着重要作用。 第四部 预言 7 力量与荣耀 这正是线粒体疾病的问题所在。大部分线粒体疾病都会导致神经肌肉退化，影响大脑和骨骼肌，因为它们的代谢率高。其中，视力往往最容易受影响，因为视网膜和视神经细胞的代谢率是全身所有细胞中最高的。 这就是为什么代谢率至关重要。给定线粒体的能量输出不变，代谢率较快的细胞更容易出现供给不足。不只是线粒体疾病，正常的衰老或者老年病都更倾向于影响代谢需求最高的组织，以及代谢需求更高的性别。 鸟类线粒体基因序列的改变速度，比绝大多数哺乳动物更慢（但蝙蝠除外，因为和鸟类一样，它也要面对飞行的要求）。不会飞的鸟类没有这样的限制，基因序列的改变速度就比较快。原因在于，大部分鸟类的线粒体基因序列早已是适应飞行的完美状态。这种理想状态中的基因如果发生突变，很难被苛刻的标准容许，所以通常都被自然选择淘汰。 后记 来自深海 大致看来，明神海丘准核细胞正在重走一条平行的演化之路，从细菌祖先通往复杂的生命形态。在宇宙中的其他地方，生命是否也会沿着同样的演化之路发展呢？这取决于出发点，也就是生命的起源。我认为，同样的起源也很可能一再重演。 如果真是如此，那么宇宙中其他的复杂生命也会面临与地球上真核生物同样的限制；外星人也应该有线粒体。所有的真核生物都来自同一个祖先，这个祖先的出现源于原核生物之间罕见的内共生作用，演化史中的单一事件。这种细菌之间的内共生，我们现在已知两个例子（图25），算上明神海丘准核细胞，那就有三个。 但是我可以更确定地说，基于能量的原因，复杂生命的演化需要两个原核生物之间的内共生；这是一个罕见的随机事件，罕见到怪异的程度，随后两个细胞之间的激烈冲突又使其难上加难。

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  悟悟悟

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  作者真是不把读者当外行呀，这书有阅读门槛，我大概只能理解书中内容几成。第一章我就看的稀里糊涂的，种系发生学和内共生理论看的我是晕头转向，直到阅读本书过半才对内共生理论理解了一点点。本书核心讲的就是线粒体在演化中的中心作用，通过内共生，原核生物渐渐演化成复杂的生命即真核生物，这个过程并不是一定会发生，有偶然性，地外文明能出现低级生命，但是出现复杂生命是会很罕见的。作者说化学渗透是所有真核生物都有的特征，质子梯度也是，产生能量货币ATP为细胞供能。线粒体在人类中是单系遗传即母系遗传，子代的线粒体是来源于母亲的，作者在书中也讨论了线粒体来源于亲代一方和双方的不同影响，但我没看懂哈，作者还讨论了两种性别和有性生殖，无性生殖，为什么真核生物选择了有性生殖？为什么没有三种四种性别？好多我都看的有点糊涂，此书又全是假设，推论，生物学是不能预测的科学，不过作者逻辑思维缜密，论证也是较有说服力，阅读之后收获还是有的。探寻地外文明就是为了证明人类并不孤单吗？按照开普勒空间望远镜的观察数据，银河系中每五个类日恒星就会有一个“类地行星”位于可居住带。按照这个比例测算，银河系中共有400亿颗适合生命起源的行星。借用本书最后一句话，我们的头脑，宇宙中最不可思议的生物机器，被永恒的能量之流驱动，现在思考自身，追问生命为什么会是这样，这又是演化中何等的幸运！

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  雪夜书虫（李老师）

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  啃了两遍，还是一知半解，外行小白，只能如此了，惭愧， 我不懂科学研究，无法评价本书观点的正确与否，读下来，只觉兴味盎然、欲罢不能。 比较认可能量对生命的作用，知道化学渗透、能量供应的原理，原核生物、真核生物，长知识了。 表面上纷繁复杂、千姿百态的生命形式，回到原点，生命的起源却是如此简单粗暴，原核、内共生。 总体而言，很精彩，开卷有益。

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  thlong

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  什么是生命?什么是活着?第一个生命的起源。 有理有据，很受启发。

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  TorpedoYu于雷

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  是精神的极大享受，再次激发对于生命科学的兴趣。 作者非常有逻辑而且精彩的假设与求证，不仅仅是一种做学术的精神，我觉得这种精神其实运用在解决企业经营与工作的问题的时候，其实也是同样适用的，非常精彩。 另外一种享受是对真正的复杂生命的起源，确实是有了全新的认知。 真核生物是源自于两种原核生物:细菌融入到古细菌里产生的，线粒体、叶绿体都是细菌退化而来的。 在整个地球上，特别容易产生这种原始生命的地方，是在碱性热液喷口。 碱性热液喷口环境中，氢气会与二氧化碳反应，生成有机分子。在其他几乎所有环境中，这种反应都不会发生。本章中我已经排除了其他所有的生命起源候选环境。根据热力学原理，我们确立了细胞最初诞生的基本条件：持续的活化碳和化学能流入一个受限的导流系统，并流过原始的催化剂。只有热液喷口环境能提供类似的条件，还不是所有的热液喷口都行，只有其中一种：碱性热液喷口环境，才符合所有的必要条件。碱性热液环境也有一个严重的理论疑问，但同时还提供了一种精彩的解答。疑问在于这些热液富含氢气，但氢气与二氧化碳不反应。精彩的解答是，碱性喷口的物理结构会导致半导性薄壁两侧出现质子梯度，理论上会驱动氢气与二氧化碳的有机合成反应，还会浓缩产物。至少对我来说，这种生命起源假说非常合理。考虑到地球上所有的生命都使用跨膜质子梯度来驱动碳代谢和能量代谢，我们立即能直觉地建立联系。物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）曾感慨道：“唉！难道还有其他可能吗？这么长时间我们怎么会像睁眼瞎一样，看不到这一点呢？”⑪我现在也怀有同样的心情。

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  未白

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  当否了所有可能性，那剩下最不可能的，都会变成事实。 不管是碱性热液喷口、质子梯度、内共生，作者一直在大胆假设，然后小心求证。

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  小小鑫

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  不太好读的一本书，阅读门槛还挺高的，没有扎实的背景知识很难读下去。 从有性生殖到细胞衰老再到细胞凋亡，复杂生命共有的一套细胞特征在不同的物种间有着惊人的相似程度。 地球生命在地球形成约5亿年后就已出现，然而在这之后的20亿年内，生命一直停滞在简单的细菌水平。在大约20亿~15亿年前，一种拥有精细内部结构和空前能量代谢水平的复杂细胞一跃而出………不得不承认，在生物学的核心地带，横亘着一个巨大的认知黑洞。

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  清风绿茶

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  确实复杂，好在有这么多科学家在研究，我们可座等他们的科研成果。谢谢他们！