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为什么细胞没有能量就会死亡,它不能像电脑一样只关机吗?

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赵泠,遗迹是曾经讴歌繁荣的生命留下的缺页的梦。
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因为这种比较是不恰当的,而且你忽略了地球上还有许多比机器更强韧的生物。

生物即机械,但生物的死亡不是机器「停止运行」,而是机器「损毁」。电脑关机相当于生物休眠,电脑从关机状态启动相当于生物从休眠中复苏。

「没有能量」的说法极其不严谨,电脑关机之后内部一些元件还存在电压(尽管并不是靠这些电压维持其完整性),并摆放在温度远超绝对零度的环境里、有热能流动。人类已经知道大量的海洋微生物能在 10^-16 到 10^-21 瓦的极微弱能流下正常生存并传代,人类的电子机器目前无法望其项背。考虑到地球的构造遮蔽着来自外部的打击、地球本身很少拨动这些构造,这些生物中的大部分在实质上处于无法被杀的状态。

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http://doi.org/10.1126/sciadv.aba0697

现实中在寒冷干燥的环境里缓步动物可以休眠数年、等待环境好转再复苏,许多原核生物可以休眠数千、数万年,乃至在海底发现了持续生存 1.105 亿年的细菌群体(连休眠都不需要),在盐湖里发现了休眠 2.5 亿年仍然活着的细菌孢子,在环境好转后其迅速复苏。人类制造的电脑并不能这样操作,电子产品在空气湿度大的不利条件下关机数个月就可能会损坏部件以至于无法启动、需要大修。

生物为了休眠需要一系列准备工作,电脑长时间不开机也需要防尘、控制空气温度和湿度、定时通电等措施,原理都是一样的。

如果你认真看过冰箱之类家电的说明书,会注意到家电不建议频繁重启、不建议「停止运行」

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截图来自美的冰箱说明书
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截图来自美的冰箱说明书

你可以在这张图里直观地看出两者的对照关系:

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机械并不是「和容易死亡的生物不同,不容易坏」,而是「机械坏了之后靠外界的力量很容易修理」。你或专业的修理人员可以用工具将机器拆开、加注润滑油、清除灰尘和锈、将变形的部件拧回原状、将无法原地修复的部件更换成新的。

生物死亡之后尸体不但被细胞自己释放的酶之类部分分解,在自然环境下还会被腐生微生物等分解者、空气、水、阳光等进一步破坏分解,相当于机械被炸药、酸液、火焰等拆成了一堆破烂,对专业的修理工来说那也是非常难修的,一般都会建议你买个新的。生物的繁殖就是「提前买个新的」之过程。

地球上有些生物的自我修复能力超过了人类现在拥有的几乎所有机械,可以从碎片再生成完整的生物体,可以是多个。那相当于一部机器散架之后零件爬起来收集原料把自己重建了,数量还能变多。

摩尔根在 19 世纪末一直研究涡虫,有一篇文献记录他研究涡虫的再生。一只涡虫全重约 279.5 毫克,他发现把这只涡虫切到只剩 1.1 毫克的时候,也就是本体的 1/279 大小,都能再生出一条完整的涡虫。
人类已经知道水螅纲的多个物种的触手以外的部分被粉碎成小块后可以各自再生成完整的身体。触手通常不含有足够多的干细胞,不能用来再生出身体。人类对它们的研究尚浅,没有涡虫那样的量化。
刺胞动物里还有能在身体严重受损(看起来死亡)时用少量的干细胞再生出整个身体(甚至数量还能增加)的海月水母之流,不用谈未必能「从成年逆转到幼体」地循环多少次的灯塔水母。不过,一些人在错误地传播「灯塔水母只能循环一次」的模因——在日本的实验室里灯塔水母已经循环过 9~10 次,世界纪录目前是 14 次,该个体意外死于台风登陆造成的水箱断电。
人类已经知道海绵可以被更细地粉碎并扔进海水中之后再生,即使被打碎成数百块极小的碎片,每一块都能在自然界里独立生活并继续长大。在实验室里搞海绵也是很初步的,没有涡虫那样的量化。
一般而言,动物的身体结构越复杂,再生越困难。但也有特例。棘皮动物在无脊椎动物里的进化地位很高,而仍然有一些再生力强的海星物种,不但能再生出缺失的肢体,还能从断裂的肢体再生出其余身体,有些种类的海星干脆改用分裂繁殖。一些蝾螈能够再生四肢、尾巴、脊髓、眼睛,有些蝾螈物种甚至能够再生晶状体和一半的大脑(这对绝大部分有这两件构造的生物来说都是不可能的),斑马鱼和多鳍鱼可以再生鱼鳍,一些蜥蜴可以再生尾巴。
在人工环境里,许多植物的少量细胞可以再生成完整的植物体,但在自然界这样做并不容易。

之所以不是「所有」而是「几乎所有」,是因为也有机械具备这样的再生能力:城市就是一种非常复杂的机械,洛阳、开封、西安之类被火灾·战争·洪水等天灾人祸摧毁了多少次,广岛还吃了原子弹,现在不还是屹立在那里么——对城市来说,人是一种零件。只要这种零件还能运转,城市就可以复活。

比城市小一些但仍然可以用人作为部件的机械,例如军舰、工厂,也能被人从损毁或接近报废的状态完全修好、长久地使用下去,只要人们愿意修理就可以跨越时代继续运转。例如美国海军宪法号风帆炮舰于 1797 年下水,服役至今,现在仍然能自力在大洋上航行。

不考虑人力修复的场合,人类现有的产业机器还没有配备从环境中取得材料来自我修复的能力。在材料科学研究领域,有些能在水和热量支持下将裂口愈合的材料,目前还在实验。

「没有能量无法维持渗透压平衡」之类说法存在基础问题:生物体内的压强完全可以单纯地等同于其周围高度稳定的环境,或者用极坚固的外壁与外界隔断。

冷冻保存也没有科幻作品表现的「人体冷冻睡眠」那么神奇。在冷冻状态下,细胞受到的损伤不能被自己的生理功能修复。即便不冷冻,在百万年乃至亿年的时间尺度上,至今只知道一些原核生物能将代谢极度减慢·将取得的微小能量都用来修理身体,没有发现任何真核生物能做到同样的事。

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