http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=704151
熵其实是个比较明确的概念，就是一个系统一定时间内遍历的所有状态数的对数，焓才不好理解呢……
请问，这所有状态好定量吗？在生命科学中如何应用呢？
比如说，一个蛋白质或者核酸的所有可能的构象，在经典力学里是连续意义上的无穷多的，但是量子力学里是可数的。而生物大分子的折叠很多情况下是熵驱动的，也就是说某个生物大分子之所以折叠成某个特定的构象，是因为那个构象能使它周围的溶液环境更加无序（比如说能比折叠成其他构象释放出更多的原来结合在生物大分子表面的溶剂分子）。
只要不是绝对零度，粒子都是在不同程度的做无规则运动的。而不同局部会有运动剧烈程度的差异，这种剧烈程度是几率性的，在任何温度下都有这种特点，其正相关于温度。并不是在同一温度下，任何单一粒子的运动剧烈程度都是相同的，而是一个统计力学的结果。所以温度越高，越可能”泵浦“（即结构转变的发生），而任一温度都可能泵浦只是几率问题。这也就解释了基因突变的频率（单个看是很低的）与内环境的温度的相关性
博文
“负熵”的玄乎——对诺奖得主薛定谔生命观之批判 
精选
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1865年，德国物理学家克劳修斯提出了熵的概念，用以度量在化学及热力学中动力学方面不能做功的能量总数（当系统的熵增加时，其做功能力下降），即将熵作为一种能量退化的指标，用于计算一个系统中的失序现象。
奥地利理论物理学家、诺贝尔物理学奖得主薛定谔（Erwin Schrödinger，1887年－1961年）也是量子力学的奠基人之一。他于1944年发表了《生命是什么》一书，提出了负熵的概念，试图解释生命的物理学本质。他说，“物理学定律全是统计定律……这些定律同事物走向无序状态的自然密切相关……生命像是物质的有序和有规律的行为，它完全不是以从有序转向无序的自然倾向为基础，而是部分地基于现存秩序的保持……即生命有机体似乎是一个部分行为接近于纯粹机械的与热力学相对立的宏观系统”（Schrödinger 1944）。
他说，“当一个非活的系统被孤立出来，或者把它放在一个均匀的环境里，由于各种摩擦阻力的结果，所有的运动都将很快地停顿下来；电势或化学势的差别消失了；倾向于形成化合物的物质也是如此；温度也由于热传导而变得均一了。此后整个系统衰退成死寂的无生机的一团物质。这就达到了一种持久不变的状态，其中不再出现可观察的事件。物理学家把这种状态称为热力学平衡，或‘最大熵’……一个生命有机体在不断地产生熵—或者可以说是在增加正熵—并逐渐趋近于最大熵的危险状态，即死亡。要摆脱死亡，要活着，唯一的办法就是从环境里不断地汲取负熵……有机体就是靠负熵为生的……新陈代谢的本质就在于使有机体成功地消除了当它活着时不得不产生的全部的熵”。
那么，熵和负熵如何度量？
熵 = kln D
这里，k是波尔茨曼常数（k=3.2983 x 10-24卡/oC），D是所讨论物体的原子无序性的定量度量，一部分是热运动的无序，另一部分是来自不同原子或分子杂乱不可分的随机混合。在温度处于绝对零度（大约-273oC）时，任何物质的熵都等于零。
负熵 = kln (1/D)
这里，1/D为可作为有序性的一个度量。他认为，一个有机体使它自身稳定在一个高度有序（或低熵）水平上所用的办法，就是从周围环境中不断地汲取序，如高等动物摄取物质状态极为有序的食物后，排泄出来的则是大大降解了的无序的物质，对植物来说，太阳光是“负熵”的最有力的供应者，换言之，非平衡（即物质和能量流）可能成为有序的源泉。
德国化学家克拉墨（Friedrich Cramer，1923年—2003年）认为生命有序性与非生命有序性之间存在本质的差别，他说，“有序经常被视为某种静态的东西……生命系统中的有序并不能与晶体中的静态现象相提并论。一方面，生命乃是从运动变化中创造有序，并永远与走向混乱无序的衰败相伴随。另一方面，生命就是衰败”（克拉墨2000）。
为何有机体需要如何之大？薛定谔认为“所有的原子每时每刻都在进行着毫无秩序的热运动……发生在少数原子之间的事件不能有规律地表现出来。只有在无数原子的合作中，统计学定律才开始影响和控制这些集合体（系统）的行为，它的精确性随着系统包含的原子数目的增加而增加……在有机体的生命过程中起重要作用的所有物理学和化学的定律都是这种统计性的定律…..物理学和物理化学定律的不准确性总是可能发生在1/√n的相对误差范围之内……一个有机体为了使它的内在生命以及它同外部世界的相互作用，都能为精确的定律所描述，它就必须有一个相当巨大的结构”。
笔者试图从以下几点提出质疑：
其一，非生命世界并非都是从有序走向无序。将一滴墨水滴入一杯水中，墨汁最终将被混合，而且也不可能发生墨汁—水混合物的自发分离。这常常被物理学家喻为无机世界从有序走向无序的经典案例（此外，也常常被化学家喻为化学上的不可逆过程）。但是，所有两种不同的液体都能发生这种混合现象吗？显然不可能，水—油就不可能混合，但存在相似相溶的原理。而且，二种液体物质混合后还可能形成有序性更好的固体物质。
其二，所谓的“负熵”听起来玄乎，也只不过是试图用一种物理学的语言来说明植物利用太阳光能通过光合作用将无机的小分子物质合成复杂（物理学家称之为有序）大分子化合物这样一个生命过程，但并未回答为什么生命能够这样，更不可能揭示生命的内在机制。其实，熵、有序和无序都是难以普遍定义的概念，更不用说准确度量了，虽然它们对刻画气体的行为具有意义，但是对生命这样结构异常复杂的气—液—固混合体来说，这些概念的准确度量既不可能，也毫无意义！
其三，试图用所谓的大数定律来揭示生命的构件性也是无稽之谈。这能解释为何地球上演化出有机体（由无数极其微小的原子组成）吗？没错，所有的电子都围绕原子核进行随机的运动，但宇宙中大大小小的固体物质都是由无数微小原子聚集而成，像巨大的岩石远比有机的生命体要大得多。此外，如何用大数定律来解释生命世界的千姿百态呢？为何现存生命个体之间的差异会如此巨大呢？小到纳米级的只能在电子显微镜下才能看到的病毒，大到庞然大物—蓝鲸、巨象与参天大树。无论是原始单细胞生命的起源还是向大型的多细胞动植物的进化都与这种大数定律毫无关系，生命不可能在这种漫无目的的统计规律中诞生。
地球生命演化历史上最重要的一幕开始于从简单的有机化合物进化出作为独立的能够完成自我繁殖功能的细胞的出现，这才真正实现了物质从化学性转变为生命性的飞跃。
主要来源：
谢平. 2014. 生命的起源—进化理论之扬弃与革新.北京：科学出版社（英文：Xie P. 2014. The Aufhebung and Breakthrough of the Theories on the Origin and Evolution of Life. Beijing: Science Press）
对该博文内容引述时，请引用此专著 。
氢分子医学分享http://blog.sciencenet.cn/u/孙学军 对氢气生物学效应感兴趣者。可合作研究：sunxjk@hotmail.com 微信 hydrogen_thinker
博文
科学家制造出能传染的基因 精选
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我们知道，疟疾通过蚊子叮咬患者传播，因为疟疾这种寄生在人血液红细胞内的寄生虫，在蚊子体内能存活，给这种疾病传播带来了机会。如果能让蚊子携带一种对抗疟疾的基因，使疟疾原虫无法在蚊子体内生存，这或许是一种比较环保的方法，但是一个困难是如何让这种基因在野外传播，因为你不可能获得比较高的传播效率，你不可能将所有的蚊子进行改造。更为尴尬的是，根据遗传学规则，某一基因在传代过程中会迅速被稀释，一个父母的基因传递到子女只有1/4的几率。理论上可以让父母的所有等位基因全部进行改造，或者让蚊子成为绝对纯种的，这样所有后代都携带他们的这种基因，这样能保证万无一失地将基因武器传播出去。实现这一目的的技术在过去难以想象，现在有了CRISPR这个基因编辑神器，让科学家几乎能随心所欲地编辑目的基因。更不可思议的是，这种编辑后基因会发生高水平转移，即使和正常蚊子交配，产生的后代依然是纯种的，这似乎完全不可能的现象竟然会出现，这也许要改变人们传统的遗传学概念。刚刚发表在《科学》杂志上的一项研究，就是给大家这么地形象地表演了一个如何编辑基因的好戏。
http://news.sciencemag.org/biology/2015/03/chain-reaction-spreads-gene-through-insects
2014年12月28日，加州大学圣地亚哥分校教授Valentino Gantz 和他的博士生Ethan Bier在实验室检查他们的果蝇，他们的果蝇患有一种色素沉着障碍，这是一种X连锁隐性遗传性白化病。根据经典的孟德尔遗传学规则，如果妈妈的X染色体存在基因突变，子女中大约1/4的比例存在这种突变。奇怪的是，这些果蝇的后代并没有发生任何白化病，只出现一种淡黄色的苍蝇。Bier说，“我们都惊呆了，简直是太阳从西边升起一样！”。
他们继续确认了这种现象，3天后将文章投稿给《科学》，本周《科学》在线发表了他们的研究结果。Gantz和Bier的研究发现，如果将一个果蝇色素基因的两个正常拷贝全部进行突变（mutation disabled both不知如何翻译），可在下一代获得97%遗传效率，这几乎是一种彻底的基因操作。产生这种高成功率的秘密是，他们使用了一种当今正流行的基因编辑工具CRISPR。这是遗传学领域的技术革新，能让一种性状在一个群体，甚至整个物种内迅速扩散。例如，一只蚊子获得一种能对抗疟疾的基因，理论上在一个季节就能彻底控制疟疾的流行（示意图）。
最近有学者提出限制对人类胚胎进行基因改造，文章发表正巧是在这个档口发表，有火上浇油的味道。哈佛大学医学院遗传学家George Church是这个领域的领袖之一，他认为这一研究步子太快了，应该限制其发表，因为没有提供限制突变基因无限制扩散的手段。
制造这种不可思议的基因扩散系统并不是Gantz的初衷。Bier说他们开始只是试图解决一个技术问题。Gantz正研究果蝇翅静脉的发育，为此他需要进行多基因突变。这种研究比较繁琐，许多大量的培养果蝇才能筛选出一个符合条件多基因突变的变种。去年夏天，Gantz选择了CRISPR系统，该系统利用细菌蛋白Cas9，通过一段RNA发现目标基因序列，然后进行删除更换，或者对目标DNA序列进行编辑。Gantz希望制造一种能自我催化的突变。一旦这种目的实现，该基因能制造出一个新的CRISPR系统，然后对其目标基因进行编辑。个人理解是他们的工具是让动物基因组内获得CRISPR系统，制造出能遗传的自身编辑系统。显然这是一种能传染的基因，能将目标基因修改成为突变基因的方法。这听上去有一些恐怖。
经过和加州大学进行讨论，大学给他们开了绿灯，但需要考虑到生物安全性，所有果蝇都必须用三层玻璃管和盒子保存，实验室有5道门和指纹识别系统。
Gantz和Bier知道，他们已经实现了制造出双突变这个第一目标。2014年12月18日，当通过胚胎注射进行CRISPR编辑后，他们成功地对果蝇X染色体上色素基因进行了双突变，获得了黄色雌果蝇。但他们希望知道这种工程基因能否对后代的目标基因进行编辑。12月28日的结果确认了这种能力。其转化效率可达到97%。加州大学欧文分校遗传学家Anthony James认为这个技术实在是神奇。20年前，他们的实验室利用异常繁琐的技术制造出第一个转基因蚊子。现在Bier 和James已经开始合作制造携带有能阻断疟疾传播的蚊子。他们预期今年底能完成这一研究。
在这场基因编辑的竞赛中，他们并不是唯一的团队。Church小组也在使用CRISPR对酵母进行编辑。他们将建立一种精确的控制系统，以避免这一方法的失控。例如他们将Cas9基因和目标基因放在不同系统内。Gantz和 Bier的方法没有这种安全措施，Church认为是技术上的缺陷，这非常不合适。
Bier不同意Church的批评，他认为Church的酵母安全措施不适合用于果蝇系统内。他们对安全性早就经过深思熟虑。
http://blog.sciencenet.cn/blog-41174-875784.html 此文来自科学网孙学军博客，转载请注明出处。
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- [10]doctor5
- 继续做编辑！
- [9]mildstory
- 好看
- [8]CNLX2013
- 美国新书揭开转基因腐化美国政府惊人黑幕！转基因临近最后雪崩！
http://www.szhgh.com/Article/health/zjy/201503/79007.html
- [7]CNLX2013
- 2014年8月10日，《人民日报》海外版欧洲刊第22版整版报道了7月25日、26日在北京举办的“2014食品安全和可持续农业论坛”。
为人类生存和种族延续的安全而呐喊！《北京宣言》高举反对转基因大旗
http://blog.sina.com.cn/s/blog_51508bd70102v0pd.html
13个国家和地区，325位代表，为人类生存和种族延续的安全而呐喊。
被评价为全球迄今最大规模对转基因问题进行科学论证的学术论坛于2014年7月25日至26日在北京举行，来自中国、美国、英国、瑞士、丹麦、德国、法国、俄罗斯、澳大利亚、新西兰、加拿大、阿根廷、印度、台湾等13个国家和地区多学科、多领域的专家、学者以及农业实践者共聚论坛，分享科学上的最新发现及新技术在各国应用的最新经验，对发展已有30多年历史的转基因作物研发、生产、食用所带来的全球性状况和问题进行了学术研讨。最后，各国科学家们还联合发布了旨在反对转基因技术应用的《北京宣言》，号召全球有正义感和责任感的科学家联合起来，共同抵御转基因技术应用带来的灾难，倡导生态农业，为人类生存和发展的安全做出贡献。
- [6]CNLX2013
- 拆除美国转基因大豆信息屏障 严守国家安全底线 - 中国军网
http://www.81.cn/jkhc/2014-05/21/content_5912227_3.htm
军事医学科学院院长求是杂志新年重文：强化生物国防
求是:生物安全——国防战略制高点
(作者:贺福初，军事医学科学院院长、中国科学院院士;高福锁，军事医学科学院政委)
http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b7683ce0102epb9.html
60家军粮特供店自抬标准 面粉无添加剂 食油拒转基因
http://www.tech-food.com/news/2011-1-4/n0471742.htm
广州军区：不得向驻军供应转基因粮油_粤语台
http://yueyu.cntv.cn/2014/05/16/ARTI1400206184278754.shtml
】】】转基因骗子们鼓吹的转基因是个啥东东，自己想吧~~
- [5]wangdaoyongzai
- [1]姬扬 2015-3-20 11:21
如果这件事是真的，搞转基因的动力就更足了，他们的麻烦也就更大了。
大众对转基因的恐惧也就更加有现实基础了。
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因此，转基因主粮一定要严格控制试验，暂时不能推广，尤其国外产品。傻子也该能想象出后果了。难怪痉蝇老爷及其子孙远离。
- [4]xuexiyanjiu
- 好文。分享。
1、被基因传染--大面积传染之后的蚊子后代们，会否发生大面积的“近亲繁殖”，从而导致后代们“急速退化”？
2、说起蚊子传播疟疾等疾病，在广州不仅又担心起蚊子传播的登革热。
年年有登革热，年年灭蚊。去年更是全城喷农药灭蚊，烟熏火燎。
本以为今年会在防蚊上早做准备，结果至今不见任何动静。
难道又要任蚊子繁衍生长积累，然后再全城喷农药不成？
1、大量的露天明渠，大量的滋生着蚊子，为什么不封闭起来，种上草皮？
2、无数的化粪池井盖，上面居然留有双孔，居然没有密封层，导致大量的蚊蝇滋生。为什么不在井盖上加装一个密封层呢？
3、去年，登革热猖獗，天河区的化粪池井盖，铺黑色塑料纸密封防蚊。这是好的措施。但是这毕竟是应急性质的权宜之计。应当在广州全城改造化粪池井盖，加装密封层。
但是，很遗憾，一切依旧。
难道说：
中国全国各地城市的化粪池井盖，加装密封层，需要中-央的部署？否则唯上不唯下的各地官员们安坐不动？
庸政懒政——也许是蚊子传播登革热的帮凶。
- [3]金拓
- 关于CRISPR技术在人类疾病治疗中的应用，我觉得下一步是：1）消除安全隐患；2）解决CRISPR／CAS9进入靶细胞的细胞核的问题。
- [2]郝红艳
- 我觉得科学技术的发展并无过错，而且非常让人激动。只是使用的时候应当慎重。
- [1]姬扬
- 如果这件事是真的，搞转基因的动力就更足了，他们的麻烦也就更大了。
大众对转基因的恐惧也就更加有现实基础了。
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RNA生命起源学说再获新证据
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生命起源不仅是科学问题，也是哲学问题，所以是哲学问题，是因为科学上无法给出让人满意的理论解释，虽然有许多假说，但都是假的比较严重，无法让多数人心服口服。生命的特点是能进行自我复制，所以必须有一种分子具有自我复制的能力，从这个角度出发，科学家推测生命起源的分子是DNA 或RNA。这些分子不仅能自我复制，而且能携带制造蛋白质的密码，这看上去是不错的想法。在各种假说中，RNA假说最为流行，但是过去仍然存在一些缺陷。最新研究给分子进化的RNA假说提供了更多证据。
Previously assumed synthesis of 
-ribocytidine-2',3'-cyclic phosphate 1 (blue; note the failure of the step in which cytosine 3 and ribose 4 are proposed to condense together) and the successful new synthesis described here (green). p, pyranose; f, furanose.
-ribocytidine-2',3'-cyclic phosphate 1 (blue; note the failure of the step in which cytosine 3 and ribose 4 are proposed to condense together) and the successful new synthesis described here (green). p, pyranose; f, furanose.
但是现代的细胞如果离开蛋白质的帮助，DNA 或RNA根本不可能自我复制。其实即使存在蛋白质，如果没有脂类物质的参与，蛋白质和核酸也没有办法成就生命过程。因为生物化学反应需要脂类形成的膜结构提供的庇护和反应支架。这些问题充满着大量矛盾。
最近英国化学家发表论文，提出了解决这些矛盾的方案，该方案认为，在地球生命形成早期，有一对简单分子大量存在，这种分子能通过一种简单反应网络，制造出核酸、氨基酸和脂类，这三种基本生物化学分子（材料），核酸、氨基酸和脂类是生命起源启动的基础。虽然这种研究没有证明生命是如何开始的，但能帮助我们解释现代生命科学领域的一个重要谜团。
麻省总医院分子生物学家Jack Szostak也对生命起源有所研究，他认为这是一项非常重要的研究论文，因为这是第一次解释了自然界如何从一种简单分子经过自然条件制造出生命基本材料的方案。
科学家一直纠结于到底什么分子是生命的起源分子，RNA假说认为是生命的起源分子，或者说是生命形成前的分子进化过程最接近生命的分子。RNA被选中是因为这种分子确实比较合适，因为RNA不仅能携带遗传信息，而且具有类似蛋白一样的酶催化能力。拥有两种能力是DNA、蛋白质和脂类分子都不具备的。代谢优先支持者认为，简单金属也具有催化能力，也能制造原始有机物成分，并利用这些成分制造其他生物分子。RNA假说在2009年获得了重要进展，英国剑桥大学化学家John Sutherland等发现一些相对简单的分子，如乙炔与甲醛能经过一系列反应产生两种组成RNA的核苷酸，说明RNA能不经过酶催化条件在原始汤内天然产生。批评者指出，乙炔与甲醛本身也是复杂分子。这给他们提出一个要命的问题。
最新研究中，Sutherland和同事进一步把研究向前推动，沿着过去研究的思路希望找到能自动合成大分子的更简单化合物。他们最终获得成功。在《自然化学》发表的最新论文中，Sutherland小组报道了他们的最新工作。最新研究使用更简单的分子氰化氢、硫化氢结合紫外线照射，这些条件能制造出核苷酸、氨基酸和脂肪酸。研究提示复杂生物分子确实能从简单化合物通过自然化学反应形成。
Sutherland认为，早期地球具备这些条件，氰化氢在彗星中大量存在，当彗星靠近地球时，在地球引力作用下可降落到地球上。在地球早期很长历史阶段，这种现象持续不断地发生。硫化氢在早期地球上非常丰富。紫外线或金属催化能驱动化学反应可能是它们产生的原因。
Sutherland指出，制造每种化合物的产量有很多区别，并需要不同的金属催化。所以不是所有的分子在同样的地点形成。雨水的作用可能将它们冲洗到同一水池中。
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- [4]黄荣彬
- 科学不是哲学，哲学不是科学，哲学问题不是科学问题。
- [3]黄荣彬
- 开头的联言命题不成立。
- [2]谢平
- 这是什么新进展呢？比较一下谢平的博文：
《一个新理论：生命在光系统的演化中扬帆启程！》 http://blog.sciencenet.cn/u/Wildbull
就知道什么叫精彩！
- [1]孙学军
- Correspondence to: John D. Sutherland1 Correspondence and requests for materials should be addressed to J.D.S. (Email: john.sutherland@manchester.ac.uk).
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