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生命對(duì)稱振蕩論(上)

[摘要] 生命對(duì)稱振蕩,是支配生命系統(tǒng)的整體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。生命對(duì)稱振蕩形成的根本原因,就在于“有序熵的黑洞原理”和“有序熵的的慣性守恒原理”與“分子對(duì)稱循環(huán)原理”,以及“有序熵的進(jìn)化原理”。本文還給出了蛋白族與基因組的整體的自反饋組織循環(huán)關(guān)系。

[關(guān)鍵詞] 生命對(duì)稱振蕩  有序熵    有序熵的的慣性守恒原理    分子對(duì)稱循環(huán)原理  進(jìn)化原理  蛋白族  基因組

生命機(jī)體,是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)。但正如任何系統(tǒng)一樣,它也具有配系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)在規(guī)律?!吧谟谡袷帯?,這就是支配生命巨系統(tǒng)發(fā)展變化的整體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。有人認(rèn)為“生命在于運(yùn)動(dòng)”。這是不確切的。不錯(cuò),生命屬于一種高級(jí)運(yùn)動(dòng),但宇宙的一切都在運(yùn)動(dòng)。可以說星系在于運(yùn)動(dòng),大氣在于運(yùn)動(dòng)??梢?,運(yùn)動(dòng)是一個(gè)內(nèi)涵非常廣泛的一般概念,能適用于任何運(yùn)動(dòng)。命就在于振蕩。這就是生命的特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

生命振蕩,是指生命系統(tǒng)的整體運(yùn)動(dòng)而言的,它包含生命體系各個(gè)部分之間的聯(lián)系。這才是整體規(guī)律的意思。例如,肌肉的伸長與收縮運(yùn)動(dòng),會(huì)對(duì)應(yīng)它內(nèi)部ATP濃度水平一個(gè)數(shù)量波動(dòng),但這不能算是一個(gè)完整的振蕩波動(dòng)。只有將肌肉ATP濃度的波動(dòng)水平,與肝臟內(nèi)相對(duì)應(yīng)的、同步的ATP產(chǎn)生的分解代謝的波動(dòng)聯(lián)系起來,才能得到有關(guān)機(jī)體能量代謝變化的一個(gè)整體振蕩概念。

需要進(jìn)一步說明的是,這里的振蕩,指的是廣義的振蕩,它是由機(jī)體分解代謝與合成代謝所共同構(gòu)成的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)振蕩,而不僅指的是狹義的機(jī)械振蕩。這是一種類似于非線性化學(xué)中的著名的B——Z極限環(huán)節(jié)式的化學(xué)振蕩。在B——Z振蕩中,幾種反應(yīng)物循環(huán)生成,從而在濃度空間出現(xiàn)了極限環(huán),權(quán)成了振蕩。(注1)但生命振蕩是一種更為高級(jí)的自組織振蕩。它是由DNA遺傳體系精確控制的一種自耦合化學(xué)振蕩。所謂自耦合,是說在分解代謝反應(yīng)中所消耗的蛋白質(zhì)等等生化分子,又可在合成代謝反應(yīng)中,重新產(chǎn)生出來,并由此而形成一個(gè)反應(yīng)耦合圈,即振蕩循環(huán)反應(yīng)。由B——Z模型可知,這是由于反應(yīng)中存在著自催化,自阻化或延遲反饋環(huán)而形成了雙穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所造成的。因此,生命系統(tǒng)的振蕩不同于無機(jī)振蕩,它不會(huì)因能量消耗而衰減,卻能因自我補(bǔ)充能量而持續(xù)振蕩下去。

如果我們把生命系統(tǒng)的化學(xué)振蕩,與中醫(yī)陰陽對(duì)應(yīng)起來,將生化分子分解反應(yīng)中,降低能級(jí),發(fā)出熱量,稱作異化為陽,而把在合成代謝中,小分子吸收能量,升高能級(jí),合成生物生長發(fā)育所需的大分子,稱作異化為陰,那么,我們就可以認(rèn)為,機(jī)體的生命振蕩也是一種陰陽自耦合的振蕩過程。這里的陰與陽,指的是一種與化學(xué)結(jié)構(gòu)能,更確切地說,是與自由能有關(guān)的、定量的特指概念,而不是一個(gè)抽象的、含義廣泛的泛指概念。

生命振蕩理論的方法,來源于中醫(yī)的方法。中醫(yī)注重于系統(tǒng)的整體關(guān)系的分析。這種整體關(guān)系,就是人體整體系統(tǒng)的矛盾的對(duì)立統(tǒng)一的辯證關(guān)系。中醫(yī)的陰陽、表理、寒熱、虛實(shí)的理論,就是表明這種矛盾的對(duì)立統(tǒng)一的辨證關(guān)系的著名的“八綱辨證”原理,其中陰陽又總領(lǐng)其余六綱。中醫(yī)的陰陽、表理、寒熱、虛實(shí),都是反映人體整體系統(tǒng)狀況的宏觀參量,可以應(yīng)用人體的體溫,脈搏,心率,以及相關(guān)的各項(xiàng)生理,生化等指標(biāo)來表示出來。

這是因?yàn)?,中醫(yī)陰陽的基本義(不是派生義),表示的是與熱能有關(guān)的冷與熱的意思,而熱能,恰恰又是物理學(xué)中,一個(gè)表示物體的整體統(tǒng)計(jì)狀況的宏觀物理量。這樣,中醫(yī)就找到了支配人體發(fā)展?fàn)顩r的最重要的一個(gè)宏觀物理量:熱能或熱量。又由于支配人體發(fā)展?fàn)顩r的其余六綱:寒熱,虛實(shí),表里。都與支配人體發(fā)展?fàn)顩r的最重要的這個(gè)宏觀物理量宏觀物理量,熱能或熱量相關(guān),因此,中醫(yī)就通過對(duì)支配人體發(fā)展?fàn)顩r的最重要的一個(gè)宏觀物理量,熱能或熱量的發(fā)展變化情況的了解,而掌握了支配人體發(fā)展?fàn)顩r的“整體規(guī)律”。由于在生命自組織中的熱能或熱量的產(chǎn)生與耗散,都取決于生化反應(yīng)的有序程度,而生化反應(yīng)的有序程度,又與生命自組織內(nèi)的熵與負(fù)熵的平衡程度相關(guān):只有在熵與負(fù)熵相等時(shí),生命自組織中的熱能或熱量的產(chǎn)生與耗散,才能達(dá)到平衡,即中醫(yī)所謂的陰陽,從而維持生命自組織的存在。于是,古老的中醫(yī),就與現(xiàn)代物理的“耗散結(jié)構(gòu)”理論聯(lián)系在一起了。由于陰與陽的本義指的是與熱能有關(guān)的冷與熱的概念,因此,在人體中,與陰陽概念相對(duì)應(yīng)的是生物化學(xué)中的化學(xué)能,更確切地說,就是自由能的概念:凡是對(duì)應(yīng)吸收化學(xué)能(水解熱)的合成代謝反應(yīng),均為陰性反應(yīng),它所生成的高能量生化分子,例如ATP分子,則為陽性分子,這一過程是負(fù)熵增長過程;而凡是對(duì)應(yīng)放出化學(xué)能(水解熱)的分解代謝反應(yīng),均為陽性反應(yīng),但反應(yīng)生成物則為低能量的陰性物質(zhì),這一過程是熵的增長過程。于是,古老的中醫(yī),就與現(xiàn)代物理的“耗散結(jié)構(gòu)”理論聯(lián)系在一起了。這樣,就可以應(yīng)用熵與負(fù)熵來作為計(jì)量 “陰陽”指標(biāo)的宏觀參量了。

下面,分別表明生命振蕩規(guī)律在機(jī)體宏觀整體與分子微觀水平中的體現(xiàn),并說明人體自組織系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)熵的根本原因。

(一)宏觀振蕩

眾所周知,人體生命活動(dòng),存在著明顯的生物節(jié)律或生物鐘。人們發(fā)現(xiàn):在腦細(xì)胞松果體附近,有一個(gè)主導(dǎo)人體生命節(jié)奏的細(xì)胞群,受它們的控制,松果體本身分泌的黑色素緊張素的分泌量,會(huì)出現(xiàn)晝夜周期變化。在人的血漿中,當(dāng)中午十二點(diǎn)鐘時(shí),分泌量最低,而在午夜零點(diǎn)時(shí),分泌量最高。它的變化明顯地具有波動(dòng)的振動(dòng)曲線特征,并以此向腦垂體——性腺軸發(fā)放時(shí)間信號(hào)。例如,下丘腦視交叉上區(qū)存在的生物鐘,可控制ACTH周期性分泌,進(jìn)而使糖皮質(zhì)激素發(fā)生相應(yīng)的波動(dòng),從而使人體內(nèi)的新陳代謝反應(yīng)出現(xiàn)宏觀整體振蕩變化(注2)。

人的大腦神經(jīng)的生理過程,也是一種振蕩過程。有人發(fā)現(xiàn),大腦的兩種基本生理活動(dòng):興奮與仰制活動(dòng)的中心,分別位于左前腦區(qū)和右后腦區(qū)。它們彼此的活動(dòng),互相制約,互消互長,形成一種振蕩關(guān)系。反映在腦電圖上,就形成了一幅太極振蕩圖形??梢哉f,以腦神經(jīng)為代表的人體高級(jí)經(jīng)神活動(dòng)也是一種振蕩式運(yùn)動(dòng)。(注3)

以上從人體代謝與神經(jīng)活動(dòng),以及激素分泌等三個(gè)方面,說明了生命振蕩規(guī)律的體現(xiàn)。

(二)、分子微觀振蕩:

在生命細(xì)胞內(nèi),存在著兩種互為逆反的代謝過程:屬于分解反應(yīng)的三羧酸循環(huán),以及屬于合成反應(yīng)的DNA轉(zhuǎn)錄、翻譯蛋白質(zhì)循環(huán)。三羧酸循環(huán)中的葡萄糖分子,在呼吸鏈末端氧化中,逐步異化分解,變成CO2和H2O,并釋放出38個(gè)ATP高能分子。它是異化為陽的循環(huán)過程,是陽性振蕩。

在微生物中,存在著與消化葡萄糖或乳糖有關(guān)的產(chǎn)生阻遏蛋白的另一振蕩過程。在微生物染色體中,DNA由于與堿性組蛋白相結(jié)合是穩(wěn)定的。而凡是能進(jìn)行蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄的DNA基因,則是被激活的,或是去阻遏的。如果這時(shí)有葡萄糖或半乳糖為誘惑底物,就會(huì)使DNA阻遏蛋白失活,打開操縱基因,開始轉(zhuǎn)錄與分解葡萄糖或半乳糖有關(guān)的分解蛋白酶。這是一個(gè)在RNA作用下,由小氨基酸分子,消耗ATP或GTP分子能量,合成蛋白質(zhì)的過程。這一過程與葡萄糖分解過程相反:當(dāng)新合成的蛋白把誘導(dǎo)物分解后,阻遏蛋白又重新控制了DNA,使它失活,這就完成了一個(gè)合成蛋白質(zhì)大分子的陰性振蕩(注4)。當(dāng)前述異化為陽的三羧酸循環(huán)陽性振蕩,與蛋白酶轉(zhuǎn)錄合成的異化為陰性振蕩交叉耦合起來,就構(gòu)成了生命系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)完整的振蕩循環(huán)運(yùn)動(dòng)。它是支配生命巨系統(tǒng)一切行動(dòng)的中心環(huán)節(jié),所以說,它是生命運(yùn)動(dòng)的整體規(guī)律與基本過程。從生化分子水平來說,生命振蕩過程,就是遺傳大分子結(jié)構(gòu)不斷產(chǎn)生的“空位”(陰),又不斷被其他代謝分子轉(zhuǎn)移基(陽)填滿的周而復(fù)始的循環(huán)過程。

(三)、振蕩機(jī)理分析

無論是從機(jī)體宏觀運(yùn)動(dòng),或是從分子微觀反應(yīng)中,都可看出,它們的運(yùn)動(dòng)變化是符合振蕩規(guī)律的。為什么這樣講呢?因?yàn)樗^振蕩,就表現(xiàn)為振蕩物各點(diǎn)的勢(shì)能梯度,在前半波時(shí),是在正能范圍內(nèi)依次下降上升的;而在后半坡時(shí),又是在負(fù)能范圍內(nèi)依次下降上升的,從而合并構(gòu)成一個(gè)完整的振蕩波形。關(guān)鍵在于,振動(dòng)點(diǎn)是按勢(shì)能階梯排列周期性變化的,在生命振蕩中,我們就可以看到這一現(xiàn)象。例如,葡萄糖分子的代謝,它的氧化還原的基本要點(diǎn)是電子傳遞。這一傳遞過程是在線粒體中呼吸鏈上完成的。呼吸鏈?zhǔn)且粋€(gè)連鎖性電子傳遞和高能磷鏈偶合系統(tǒng)。系統(tǒng)中電子逐級(jí)傳遞,每一次傳遞都按氧化還原電位依次下跌若干階差,每個(gè)階差可產(chǎn)生一個(gè)~(P)(注5)。這是正勢(shì)能梯度變化波動(dòng)的表現(xiàn)。反之,在合成代謝中,控制同一類合成蛋白酶的DNA基在,都是按直線排列在一起的。這符合遺傳的連鎖規(guī)律。同時(shí),這些基因的排列,也是按負(fù)勢(shì)能梯度依次變化的。這可從它們所轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的蛋白酶的變構(gòu)功能上看出。例如,沙門氏桿菌(Salmonella typhmurinm)為參與組氨酸合成的九種結(jié)構(gòu)基因就是這樣排列的。這九種結(jié)構(gòu)的基因所產(chǎn)生的十種酶(其中有兩種是相同的)分別控制著合成阻遏輔助物組氨酸合成的各個(gè)階段。它們構(gòu)成了合成代謝反應(yīng)的負(fù)能波動(dòng)部分。這也是遺傳程序的本質(zhì)含義。它們,即分解代謝的正半波,與合成代謝的負(fù)半波交叉耦合起來,就共同形成了生命的整體振蕩。這一振蕩的本質(zhì),就是包括DNA與蛋白質(zhì)等生化分子在內(nèi)的磷酸化與去磷酸化過程。這也是我們稱生命機(jī)體的生命振蕩過程是生命對(duì)稱振蕩的原因。

生命振蕩,從根本上說,是在生命自組織機(jī)體內(nèi)在的,無論是從五臟六腑機(jī)體器官的宏觀水平,或者是從細(xì)胞生化分子的微觀水平,都被表明是生命機(jī)體的一種整體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這可以從前述所列舉的事例加以證明。但是,問題在于,生命自組織依靠什么機(jī)理來將這一生命振蕩運(yùn)動(dòng)持續(xù)維持下去?這些僅靠“耗散結(jié)構(gòu)”理論是無法予以說明的。因?yàn)楹纳⒔Y(jié)構(gòu)理論只是表明了在熱平衡運(yùn)動(dòng)中,存在有產(chǎn)生負(fù)熵流的運(yùn)動(dòng)機(jī)制,但這完全不能說明生命機(jī)體為什么可以產(chǎn)生一個(gè)極為完善的自組織系統(tǒng),以及產(chǎn)生一個(gè)能自我生產(chǎn)剩余能量,并且能自我繁殖新生命個(gè)體的生命振蕩生化反應(yīng)機(jī)制。如果要想徹底解答這一難題,就不得不涉及以下兩上根本點(diǎn):

第一,生命振蕩所涉及的分解與合成代謝反應(yīng),以及生命組織自我復(fù)制所需額外自由能的來源機(jī)理;第二,生命自組織內(nèi)的生化分子,為什么能進(jìn)行這種可產(chǎn)生自由能的循環(huán)反應(yīng)?

第一個(gè)問題,可應(yīng)用生命有序熵的“黑洞原理”加以說明。第二個(gè)問題,則涉及到生化分子的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)構(gòu)象與其功能的對(duì)應(yīng)關(guān)系。下面分別予以說明。首先說一下生命機(jī)體生化分子的“有序熵的黑洞原理”。

這一原理是說:推動(dòng)生命化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的負(fù)自由能,不僅生化反應(yīng)固有的自由能,更來自來源于生命機(jī)體內(nèi)由生化反應(yīng)所產(chǎn)生的“有序熵”所具有的分子平均能,與生命機(jī)體內(nèi)的一般化學(xué)反應(yīng)的“無序熵”所具有分子平均能的差值——前者的平均能值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于后者的平均能值。生命機(jī)體內(nèi)的一般化學(xué)反應(yīng)的“無序熵,來源于外環(huán)境中的食物,可稱為“熵源”。正是由于這一差值的存在,才使得生命機(jī)體能象一個(gè)宇宙中的黑洞那樣,可以源源不斷的從外環(huán)境的無序熵的平均能中,無限制地吸取“負(fù)熵”或“負(fù)的自由能”,來維持生命的存在與自我復(fù)制。這里所說的“負(fù)熵”或“負(fù)的自由能”,是狹義的“負(fù)熵”,它來自具有“負(fù)熵”的植物或動(dòng)物類食物,而不是無機(jī)物食物。這是因?yàn)?,形成“?fù)熵”的根本原因,是來自內(nèi)因,也就是來自生化反應(yīng)的分子軌道對(duì)稱循環(huán)原理所形成的“有序熵”,而不是來自外環(huán)境,即自然環(huán)境中的負(fù)熵。耗散結(jié)構(gòu)理論對(duì)負(fù)熵的來源的理論是錯(cuò)誤的,是外因決定論。

所謂的有序熵,是指在生命化學(xué)反應(yīng)中,由于各反應(yīng)物構(gòu)象的反應(yīng)互補(bǔ),精確得象鎖與鑰一樣彼些契合,因而大大降低了在一般非常生命化學(xué)反應(yīng)中所必然會(huì)產(chǎn)生的無序熵。這就是在生命自組織體系統(tǒng)的產(chǎn)生負(fù)熵根本原因。由此,可以很容易產(chǎn)生負(fù)的自由能△G,也就是活化能△E[注6]:

于是,得到:

△E=-KTln(KN/RT)

式中 ,△E為活化能,T為絕對(duì)溫度,K為反應(yīng)速率常數(shù),N是阿佛伽德羅數(shù),h是普朗克常數(shù),R是普適氣體常數(shù)。

由耗散結(jié)構(gòu)理論可知,由于熵的平衡:diS=deS ,其中,deS表示負(fù)熵,在生命機(jī)體內(nèi),就會(huì)形成周期性的有序的生化反應(yīng)[注7]。與此同時(shí),封閉的生命自組織系統(tǒng)內(nèi)的相對(duì)負(fù)熵值為Se,而自組織系統(tǒng)內(nèi)的無序熵為Si。,由此可得生命自組織系統(tǒng)內(nèi)的無序熵Si與有序熵Se的差值:

                   △S=Si—Se

其中,Se=△E/T ,Si = Kbln

,Kb是波爾茲曼常數(shù),
是配容數(shù)。

但是,這是相對(duì)差值,它就是生命自組織系統(tǒng)的“無序度”,顯然,“無序度”越小,人體自組織系統(tǒng)的熵的“平衡度”則越高。當(dāng)“無序度”為零時(shí),就得到了熵的平衡:diS=deS,就會(huì)在生命機(jī)體內(nèi),形成周期性的有序的生化反應(yīng),也就是生命對(duì)稱振蕩。這里所說的熵的平衡,也就是中醫(yī)的“陰陽平衡”。由此可見,“無序度”是反映生命整體狀態(tài)的一個(gè)最主要的參數(shù)。除了生命自組織系統(tǒng)內(nèi)的無序熵Si與有序熵Se的相對(duì)差值外,還應(yīng)有絕對(duì)差值。它等于生命自組織系統(tǒng)內(nèi)的絕對(duì)自由能△G所形成的“絕對(duì)有序熵”設(shè):絕對(duì)有序熵為d S=△G/T。它與自組織系統(tǒng)內(nèi)的最小熵dP的差值d S為:

                △ Se = △G/T —dP

其中,最小熵dP是結(jié)晶體的熵。dP=-Lf/Tm,Lf是熔解熱,Tm是熔解溫度。

又設(shè):△G為絕對(duì)自由能,則有:

△G=△M-TdP,   式中,△M為人體自組織系統(tǒng)內(nèi)參加生化反應(yīng)的反應(yīng)物的內(nèi)能(不是生成物)。

于是可以得到人體自組織體系統(tǒng)內(nèi)的 “有序度”D,它等于:

D=  △S /  △ Se

它表示的是生命自組織體系統(tǒng)獲得的活化能的能力,最高值為1,而生命自組織體系統(tǒng)所獲得的活化能越多,也就說明它所的得到的陽性能量越多,從而就越有利于生命的發(fā)展。但同時(shí),在生命自組織系統(tǒng)內(nèi)還必須保持熵與負(fù)熵的動(dòng)態(tài)平衡,才能保持生命自組織系統(tǒng)內(nèi)的非平衡體系出現(xiàn)的生化反應(yīng)耗散結(jié)構(gòu),從而維持生命的存在。而這一點(diǎn),是與中醫(yī)的“陰陽平衡”學(xué)說相一致的。

眾所周知,中醫(yī)總的治病原則就是“陰陽平衡”、“陰平陽秘”,以達(dá)到人體整體系統(tǒng)的矛盾的和諧統(tǒng)一。這正反映了人體自組織系統(tǒng)內(nèi)的熵的平衡的原則。這一原則是說:只要在生命自組織系統(tǒng)內(nèi),形成熵與負(fù)熵的動(dòng)態(tài)平衡,實(shí)際上也就是保持在生命自組織系統(tǒng)內(nèi),活化能的生產(chǎn)與消耗的動(dòng)態(tài)平衡,就可以得到引發(fā)“生命對(duì)稱振蕩”的生化反應(yīng)機(jī)制,從而保持了人體自組織系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此,熵與負(fù)熵,是決定人體的整體關(guān)系的主要矛盾方面。

這就是“有序熵的黑洞原理”的主要內(nèi)容。

根據(jù)耗散結(jié)構(gòu)理論,當(dāng)生化反應(yīng)產(chǎn)生負(fù)熵時(shí),就會(huì)形成化學(xué)振蕩反應(yīng)。

下面舉一個(gè)簡單的自催化反應(yīng)例子,來說明非平衡體系可能出現(xiàn)耗散結(jié)構(gòu)。

化學(xué)反應(yīng)速率:W=K1

保持K1

不變有

親合勢(shì)

A=

。

 

當(dāng)局部熵

為負(fù)時(shí),化學(xué)反應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生有序熵Se,就會(huì)出現(xiàn)周期性的化學(xué)振蕩反應(yīng)。這就是生命振蕩理論的基礎(chǔ)。

以上,說明了在生命自組織系統(tǒng)內(nèi),形成熵與負(fù)熵的動(dòng)態(tài)平衡,是生命振蕩得以產(chǎn)生剩余自由能,并能繁殖新生命個(gè)體的根本原因。而生命對(duì)稱振蕩,就是生命運(yùn)動(dòng)的特殊規(guī)律。但是,能夠產(chǎn)生剩余自由能,只是形成生命組織的必要前提條件,而不是充要條件。這就需要提出“有序熵的進(jìn)化原理”來作為充要條件。這一原理是說:生命機(jī)體的一切生化反應(yīng),都會(huì)趨向有利于提高生化反應(yīng)的有序熵度的方向發(fā)展。實(shí)際上,正是這一原理,對(duì)于生物的進(jìn)化,起了決定性作用,是決定生物的進(jìn)化的內(nèi)因,而所謂的“自然選擇”只不過是決定生物的進(jìn)化的外因而已。

那么,生命機(jī)體又是如何能維持這樣自我繁殖型的生命振蕩,而生成一個(gè)獨(dú)立自主組織系統(tǒng)呢?這是由于,生命振蕩不僅僅只是生化分子的一種普遍的化學(xué)振蕩反應(yīng),它更是生命自組織的一種能量代謝的振蕩反應(yīng),更確切地說,是生命機(jī)體的“整體有氧燃燒反應(yīng)”。而生命的本質(zhì),恰恰就是通過這種“整體有氧燃燒反應(yīng)”,而能自發(fā)地獲得多于生命機(jī)體所消耗能量的一種能量自增值的活動(dòng)。在這一過程中,在生命機(jī)體內(nèi),會(huì)有條不紊地、有序地、有周期節(jié)律地進(jìn)行著生化分子的不斷地吸收熱能,而后又不斷將此熱能釋放出來的陰陽交替的周期性振蕩過程。而這一過程又是與分子貨幣ATP的不斷地水解與不斷生成的生化分子偶聯(lián)反應(yīng)相關(guān)的呼吸過程緊密相聯(lián)的。眾所周知,呼吸是通過發(fā)生在線粒體中的過程來完成的,它是通過線粒體中的“電子氧化磷酸化”和“呼吸鏈”的作用而產(chǎn)生的。這種“呼吸鏈”的作用原理,是通過貯能部位的電子傳遞,以產(chǎn)生一種可以傳遞的構(gòu)象變化,而這種變化構(gòu)象把質(zhì)子的膜(線粒體的)的間質(zhì)側(cè)拋到了細(xì)胞質(zhì)側(cè)。由此可見,所謂生命過程,其實(shí)質(zhì)就是一種由生化分子的構(gòu)象變化,而不斷進(jìn)行的將分子化學(xué)構(gòu)象能轉(zhuǎn)化為分子動(dòng)能,然后又不斷地將分子動(dòng)能轉(zhuǎn)化為分子構(gòu)象能(化學(xué)能)的過程。如果我們將分子構(gòu)象能稱為“陰性能”,而將分子動(dòng)能稱為“陽性能”,那么,這正是一個(gè)在陰陽能量之間所發(fā)生的生命振蕩過程。因此,生命的陰陽振蕩過程的本質(zhì)就是生化分子的構(gòu)象能與動(dòng)能的周期性轉(zhuǎn)化過程。DNA大分子實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)構(gòu)象能的濃縮體,以及分子動(dòng)能的轉(zhuǎn)化器。通過這一分子轉(zhuǎn)化器放出熱能,可以驅(qū)使蛋白分子或RNA分子沿著它前進(jìn),從而推動(dòng)聚合反應(yīng)前進(jìn)。這其實(shí)又是一個(gè)驅(qū)動(dòng)小分子氨基酸運(yùn)動(dòng),并結(jié)合在一起,從而又將分子動(dòng)能轉(zhuǎn)化為分子構(gòu)象能的反過程,例如,在一個(gè)閉合DNA分子中,雙螺旋的解曲導(dǎo)致正向超卷曲的形成,在復(fù)制叉上親代DNA旋轉(zhuǎn)很快,速率為每分鐘100轉(zhuǎn)。如要解鏈繼續(xù)進(jìn)行就需要將這種旋轉(zhuǎn)所致的正向超卷曲松開,換言之,即需一個(gè)分子旋轉(zhuǎn)器,這一動(dòng)能由DNA旋轉(zhuǎn)酶來完成,催化這個(gè)DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)的松弛不需ATP。因?yàn)檫@在熱力學(xué)上是有利的,所以說DNA是一個(gè)供能的濃縮體(稱結(jié)構(gòu)能)[注8]。而以RNA的復(fù)制和蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄,就是從DNA解鏈開始,并以單鏈DNA為模板來進(jìn)行的。它對(duì)應(yīng)著生命機(jī)體的“整體有氧燃燒過程”。如果我們將凡是參與生命機(jī)體分謝代解激素與蛋白酶,都稱為陽性蛋白質(zhì),而將所有參與合成代謝的激素與蛋白酶分子,都稱為陰性蛋白質(zhì)。與之相應(yīng),凡是合成轉(zhuǎn)錄陰性蛋白質(zhì)DNA基因都稱為“陰性基因”,而凡是合成轉(zhuǎn)錄陽性蛋白質(zhì)的DNA基因,都稱為“陽性基因”。那么,我們就可以看出所有蛋白質(zhì)存在的意義與DNA基因功能的意義。那就是通過DNA基因?qū)Φ鞍踪|(zhì)三維立體構(gòu)象空間結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié),來調(diào)控蛋白質(zhì)的陽性或陰性作用的大小與強(qiáng)度。例如,從幾何觀點(diǎn)來看,整個(gè)蛋白酶的結(jié)構(gòu),明顯地起著空間作用,形成和維持活性部位的拓樸結(jié)構(gòu)。從靜電觀點(diǎn)來看,通過它的組成的長程靜電效應(yīng),對(duì)活性部位產(chǎn)生靜電影響。例如,木瓜蛋白酶的活性部位結(jié)構(gòu),就與絲氨酶蛋白酶的電荷轉(zhuǎn)接系統(tǒng)有關(guān),從而影響它的陰性能或陽性能的作用的大小與位度[注9]。不僅如此,所有的陽性或陰性蛋白質(zhì)或DNA基因,還可以用它的空間構(gòu)象來控制生命的生化分子反應(yīng)的時(shí)間長度,從而具有信息控制功能。例如。Szent—Gyorgyi認(rèn)為:總有一天會(huì)認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)的真正意義何在(其實(shí)就是信息作用意義——作者注)。他認(rèn)為:大自然把一種氨基酸引進(jìn)蛋白質(zhì)分子是為了緩和電荷遷移反應(yīng)[注10]。正如前述所講,這其實(shí)是一個(gè)令蛋白質(zhì)構(gòu)象控制生化分子反應(yīng)速度的信息控制作用。如果應(yīng)用本文作者在《時(shí)空整合論》所推導(dǎo)出來的新力學(xué)公式

。式中,
為單個(gè)基本粒子或分子的能量,
為其波長,就可以將整個(gè)基因分子或蛋白質(zhì)分子的力的空間分布計(jì)算出來(注11).

正是由于參與這種有氧燃燒代謝反應(yīng)的陰性吸能化學(xué)反應(yīng)與陽性放能化學(xué)反應(yīng),例如,前述的與消化葡萄糖或乳糖有關(guān)的產(chǎn)生阻遏蛋白的陰性振蕩過程,以及異化為陽的三羧酸循環(huán)的陽性振蕩過程,就表現(xiàn)為生化分子的拓樸結(jié)構(gòu)之間的一種對(duì)稱平衡的生成與消耗,以及再轉(zhuǎn)錄再消耗的周期性的循環(huán)反應(yīng)過程,從而形成了一個(gè)獨(dú)立循環(huán)的生命自組織系統(tǒng)。這就是生命自組織的兩個(gè)原理:“有序熵的的慣性守恒原理”與“分子對(duì)稱循環(huán)原理”所造成的結(jié)果。這兩個(gè)原理是說:生命力是一種具有與無機(jī)化學(xué)反應(yīng)力截然不同的根本特征性的力。這一根本特性就是,生命力是一種分子對(duì)稱共振力,也即是分子共振波。這一共振力,在細(xì)胞自組織體系內(nèi),是以DNA多重對(duì)稱軸超大分子,構(gòu)成的生命分子的對(duì)稱共振的核心力源,并由此在細(xì)胞自組織內(nèi),形成了一個(gè)統(tǒng)一的、對(duì)稱的、整體的分子共振力場(chǎng)。正是由于這一細(xì)胞的對(duì)稱共振力場(chǎng)的存在,才能使細(xì)胞內(nèi)各種生化反應(yīng)對(duì)稱有序地進(jìn)行,并形成一套全自動(dòng)的平衡反饋反應(yīng)機(jī)制,使得細(xì)胞內(nèi)所進(jìn)行的一切新陳代謝反應(yīng)都能平衡進(jìn)行,從而維持生命細(xì)胞自組織系統(tǒng)存在。這才真正是生命自組織形成的根本原因。應(yīng)進(jìn)一步說明的是,生命力共振的來源,就是在生命對(duì)稱振蕩中所發(fā)生的,各個(gè)生化分子由蛋白酶作為中介催化所進(jìn)行的對(duì)稱互補(bǔ)反應(yīng)。這是因?yàn)椋^分子對(duì)稱反應(yīng),其實(shí)質(zhì)就是兩個(gè)或多個(gè)生化分子互補(bǔ)的拓樸結(jié)構(gòu)的分子前沿軌道之間,彼此建立起共振能級(jí),也就是產(chǎn)生了分子對(duì)稱共振力。這就是生化分子結(jié)構(gòu)的功能實(shí)質(zhì),即形形色色的不同類型的分子對(duì)稱共振力的作用形態(tài)。這些不同類型的分子共振作用力用形態(tài)的數(shù)量和作用方式,是由DNA基因所精確控制的,并且是對(duì)稱有序的,并由此而形成細(xì)胞的整體統(tǒng)一的對(duì)稱共振力場(chǎng)。由于這種生化反應(yīng)對(duì)稱有序地循環(huán)進(jìn)行,并形成一套全自動(dòng)的平衡反饋反應(yīng)機(jī)制,是得益于生命細(xì)胞自組織系統(tǒng)內(nèi)的所形成的有序熵的慣性力的作用,并且又得益于分子對(duì)稱反應(yīng)的有效控制。這就形成了兩個(gè)新的原理。這就是“生命對(duì)稱振蕩論”中的“有序熵的的慣性守恒原理”與“分子對(duì)稱循環(huán)原理”。不僅如此,在比細(xì)胞更高層次的器官組織水平上,也有一系列更大的生命對(duì)稱共振力場(chǎng)。首先,是在某一器官組織所有細(xì)胞內(nèi),由于同步運(yùn)行而產(chǎn)生了該組織的整體對(duì)稱共振力場(chǎng);其次是在各個(gè)器官組織之間,通過由腦垂體控制的蛋白磷酸多級(jí)信息放大傳遞體系,而共同形成的生命機(jī)體的整體對(duì)稱共振力場(chǎng)。

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