
你的身體是怎麼來的?
科學家有一個「大霹靂」(Big Bang)的理論:
138億年前產生了大爆炸,宇宙橫空出世,其中飛散的星雲聚集成太陽,而從太陽分裂出行星,形成所謂的太陽系。其中誕生了地球,大約就在45億年前。
宇宙始於一個「奇點」(singularity), 沒有體積、密度無限大。奇點爆炸擴大,就是「大霹靂」。目前宇宙還繼續在擴大,離我們遠的星系比近的以更快的速度離開我們而去。
「大霹靂」所產生的物質和反物質,成為形塑我們現在的世界,包含人的身體的材料。
『……如今共識將夸克視為粒子動物園所有成員的最基礎構成元素,人體原子中的所有質子和中子都不例外。夸克分為六種類型'透過蓋爾曼稱之為膠子的載力粒子相互作用,之所以名之為「膠子」就是因為它們能將粒子黏合。……』*
『……人體和所有所知物質僅由三種基本粒子組成,分別是電子、夸克和膠子,膠子是無質量的載力粒子,負責捆綁夸克形成貿子和中子。或許可以說人類個體就是30,000,000,000,000,000,000,000,000,000(30千秭)(編按:秭為十的24次方)個電子、更多夸克,再加上無數膠子將夸克包裝成粒子。』*
人體由3*10^27個電子,加上無數的膠子把更多的夸克黏合成的質子和中子(原子核)所組成的。
「大霹靂」的高溫,產生了氫、氦、鋰、鈹等等元素。
2個氫融合,可以產生氦。3個氦融合可產生碳。在高熱中繼續核融合,會產生質子數更多的其他元素,譬如:碳>氧>氖>鎂>矽>鐵。人體中的氧、鈣、鈉、鉀、氫、碳及其他微量元素,都是這樣來的。
科學家研究像太陽這種紅星球,核融合的能量只能到產生26個質子的鐵就停止了,那麼人身上和這個世界上多於26個質子的元素又是怎麼來的。
答案是超新星的威力。那是由恆星沒有足夠能量支撐外層產生塌陷收縮,引發大爆炸,無比倫比的能量使得大於26個以上的質子融合變為可能。
45億年前,地球產生了。重量較大的鐵和鎳沈入地函內,隨著地球轉動產生電磁場,遮蔽了有害的宇宙射線,讓生命變為可能。
有了元素,那生命又從何而生呢?
生命的基礎是胺基酸。根據研究,從外太空行星飄至地球的粉麈中就存在著各種胺基酸。有科學模擬地球初期的環境,發現也能生成某些胺基酸。如是看來,我們可能都是外星來的。
科學進一步的研究,發現海底或地底的熱泉,可能是孕育地球生命的地方。而有人也主張,可能是火星上被撞開而落到地球上的隕石所帶來的。
初期的生命,原始的RNA,由類似酯類所形成的膜包覆保護,RNA意外產生更有效率的結構,最終形成蛋白質,然後逐漸形成細胞機制。
最古老的單細胞是細菌和古菌,它們都是沒有有細胞核的生物,因此被歸類為原核生物。人類的細胞有細胞核,被歸類為真核生物。
根據研究,在古早以前的偶然機會,某種利用氧氣產生能量效率極高的細菌跑到了古菌𥚃面,產生共生關係。細菌放棄了細胞膜專職成為粒腺體,這種真核生物成為所有動物的鼻祖。
12.5億年前或更早,又有某種擅長光合作用的藍綠菌進入真核細胞,產生共生關係,藍綠菌變成專司光合作用的葉綠體。這種新的真核細胞的後代,演化成藻類,成為所有植物的鼻祖。
這些理論在後來的基因定序中都被證實了。葉綠體和藍綠菌的RNA極為相似。粒線體和細菌的RNA也極為相似。
以化石證據看,細菌和古菌出現在35億年前,真核主物出現在18億年之前。其間隔17億年,所以細菌跑到古菌進行共生,不排除是一個非常漫長的過程。
早期的地球表面是沒有什麼氧氣的。能行光合作用的藍綠菌出現之後(至少在24億年前就已經出現在海洋),不斷產生氧氣,造成約在26億年前開始大氣中氧氣濃度不斷昇高的第一次「大氧化事件」。
活性高的氧,對某些生物則是毒氧,只有能抗氧化的才能生存下來,「大氧化事件」開始了生命的一次大洗牌,也是地球上生物的第一次大滅絕。
活性高的氧,把甲烷轉化為二氧碳和水,讓地球失去保溫的能力,氣候失控,最終造成冰封。
在這次的「大氧化事件」中,受益最大的是能抗氧化的真核生物,大量出現在大約21億年前的化石證據之中。
17.5億年前,真核生物就已經漂流在海洋中,但接下來的10億年,演化的速度變慢了,為什麼呢?因為氧氣的濃度還不夠。
原因是缺乏足夠的磷,抑制了光合所能產生的氧氣數量。
7.7-6.35億年前地球的冰封,冰河磨擦地表釋出了磷,海洋的綠藻和藍綠菌爆炸成長,大氣氧氣飆高,形成可以容納需要大量氧氣的大型動物的環境。
7-8億年前,第一批動物在海𥚃產生了(由海綿演化而來)。
5.75億年前,大型動物出現了。
5.1億年前,魚類產生了,為人類提供大部分食物的海洋食物鏈形成了。
5-7億年前,藻類登陸,接著演化為苔蘚類,然後成為陸生植物。
但當時陸地非常貧瘠。『……植物需要持續攝取礦物質,比如製造DNA、RNA和蛋白質的原料是磷,製造葉綠素的原料是鎂和錳,製造酶,得有甲、鐵、硫。……』*
這時候地衣就很重要了。地衣是藻類和真菌共生的組合。真菌可以分解岩石吸收礦物質供給藻類,而藻類則行光合作用回饋真菌醣類。
但是真菌無法提供足夠的氮,岩石中氮的含量太少了。氮是植物製造DNA、RNA和蛋白質的重要原料。而答案就是和能夠固氮的細菌共生,豆科的植物和固氮細菌的關係,就是一個很好的例子。
植物因爲一旦長在一個地方,就無法快速移動,對環境的各種挑戰,就只能無所不用其極地去適應。
植物能產生很多化學物質,以基因的角度,是比人還要複雜的生物。人類擁有的基因,約24,000個,但植物更多。阿拉伯芥有25,498個,銀杏樹有40,000個,金冠蘋果有57,000個。
3-4億年前,有些魚類開始離開大海,其後代能在陸地生存。
『……來自海洋的動物之一是四鰭爬行魚類,牠們的後代演化出肺部,所以能從空氣攝氧,然後慢慢轉變為兩棲類、爬蟲類、鳥類、哺乳類和人類。……』*
6600萬年前,行星撞地球,除了成為鳥類的恐龍祖先們,基本上其他的恐龍都滅絕了,為靈長類,尤其是哺乳類,清出了舞台。
500-700萭年前,人類出現了。
20萬年前,現代人(home sapiens)出現了。
5-10萬年前,現代人開始從東非向全世界遷徙,在2萬年前已經到達南美洲,逐漸成為地球的主宰。
所以,我們現在可以思考,我們是怎麼來的,我們的身體是怎麼來的。
我們的身體,基本上是一個複雜的生化工廠。
核糖體製造蛋白質,或是在細胞分裂時複製DNA,可靠度是很高的。但以一個多細胞生物註定的命運,就是總會出錯。身體會有機制一旦發現,就把出錯的細胞分解回收再利用。現代人長壽,當有無法被身體辨別的出錯的細胞出現的時候,那就是癌症了。
植物透過光合作用,把碳變成醣類,透過共生的細菌,把氮固定下來成為植物性蛋白質。我們人類,攝取植物或直接吃肉,儲存在身體內的能量形式,簡單講就是三磷酸腺苷(ATP)。
粒線體,是遠古時代進入我們古菌祖先細胞內的細菌,它進而演化為專司能量電廠功能的組織。
粒線體用氫中帶正電的質子,在內膜兩側形成電荷差,產生質子電流,在「ATP合酶」的作用下,將磷酸基和二磷酸腺苷分子,結合為三磷酸腺苷,ATP,把能量儲存起來。ATP斷開最後一個磷酸基,就可以釋放熱量。
神經細胞傳遞訊息,需要能量,透過細胞膜上離子通道的開啓來完成。
神經細胞膜內在靜止狀態下帶負電,膜外帶正電。在受體激發時,得到ATP的能量補充,超過閥值鈉離子進入細胞膜(三個鈉離子),膜內變成帶正電,到了峰值鈉離子通道關閉,鉀離子通道打開,鉀離子從細胞胞膜內往外移動(二個鉀離子),讓膜內的電壓回復為本來的負電壓。神經細胞就是透過這種膜內電壓改變的脈衝,把訊息迅速轉輾傳遞出去。
因此,鉀鈉的動態平衡對於神經傳導非常重要。
我們吃植物,就可以取得鉀。但是鈉則必須額外透過補充鹽(氯化鈉)才可以。古羅馬的戰士定期配給鹽,拉丁語是Sal,Salt 這個字就古羅馬士兵的薪餉中有支付鹽,而「鹽」在拉丁語中是”sal”,就成為薪水(salary)的字源了。
我們的身體並非一成不變的,因為細胞會老化、死亡,因此會不變更替,現在的你,和前一個剎那的你,是不同的。
不同部位的細胞,替換的速度不同,譬如:
2-4天:腸道細胞
每個月:皮膚細胞
120天:紅血球
每十年:骨骼
除了碳的循環(我們平常吃的醣類)之外,從氮的循環也可以用來觀察我們個人和這個世界的緊密關係:
『……你右手拇指指甲中的一些氮可能曾在空氣中漂浮,然後被一抹苜宿的根部吸附,經過細菌轉化成氨,成製造葉子的蛋白質,葉子被飛蛾吃掉,飛蛾在蘑菇旁邊分解,最後與你三週前吃掉的沙拉進入身體。』*
讀後
有人說,我們每個人的身體以及身邊所謂「擁有」的東西,都是短暫借用的,非常有道理。
生生減滅,你中有我我中有你,透過原子層次的大循環,是我們每一個人註定的命運和輪回。
生命沒有什麼意義。只有在我們賦予生命意義的時候,它才具有意義。
生而為人,不必抱歉,也不必苦苦相逼。
每個人都是過客,這個世界只是借用一下。
*:丹•李維 Dan Levitt 著 陳岳辰 譯, 《你的身體怎麼來的? What’s gotten into you》,2025年1月初版,商周出版
2025/8/21 你的身體怎麼來的? What’s gotten into you Damakey
