孩子最想知道的生命科学_沈兆平著.pdf

02 目录传奇小故事生命大科学P2 人类是如何“炼成”的P6 生命大工程：复制基因P12 基因那些事儿P14 第三指纹事件P22 我要变成“蜘蛛侠”P26 大话“克隆”P30 男子汉的运动会P48 为什么没有男子平衡木比赛？P50 跑完一场马拉松会怎么样？P51 为什么太阳出来喜洋洋P52 神奇减肥药P56 大人为什么爱抠脚丫子P58 为什么手指甲长得比脚趾甲快？P59 手指浸水为什么会起皱？P60 长大的事之我发育了P64 长大的事之关于嘘嘘P66 联合微缩小队P78 看不见的战争P94 神秘的人体天网P98 “细脖乱发大头鬼”和“多腿蜈蚣”P102 大脑奇航P107 在头上穿一个孔，人还能活吗？1 生命如歌篇大家好，我是晓晓。我们的身体究竟有多复杂？多奇妙？你知道吗？我们是怎么来的？基因是怎么一回事？人体骨骼和肌肉怎样巧妙配合来完成身体的每一个动作，数千米长的血管如何为身体的各个部位输送血液和营养物质，大脑神奇的记忆力和惊人的智慧从何而来怎么样？很好奇吧？让我们先从人类是如何“炼成”的开始吧。P108 记忆蒸发P114 动物都有“自闭症”P120 恐怖杀人眼P124 为什么睡觉时身体会不自觉地抖动？P126 字看久了为什么会感到陌生？P127 看恐怖片为什么会起鸡皮疙瘩？P128 揭秘心感术的真相P132 预见未来P138 人们为什么爱“随大流”P140 我们为什么怕麻子？P142 超级电脑人P146 细菌王国历险记P162 大发明家之路P168 麻醉传奇P172 代课老师成功记P176 神奇真菌P180 “牙虫子”历险记P184 大战吃人树2 孩子最想知道的生命科学人类是如何“炼成”的1周大的小宝宝，看上去只是一个不成形的细胞。4周大的小宝宝，还没有一粒豆子大，每天只生长1毫米。7 周 大 的 小 宝宝，黑点似的眼睛已经变得很亮了。文/Lee相信很多小读者都问过爸爸妈妈这个问题：“我是从哪儿来的？”爸爸妈妈们也给过你们很多有趣的答案吧“从白菜地里捡来的”，“从垃圾箱里找到的”，“从海上漂过来的”也有很多小读者知道真相我们是从母亲的肚子里诞生的！在远古时期，人们认为女人怀孕是有生命的东西跑进肚子里的结果。动物的奔跑，河水的流动，微风的吹拂，这些都能使女人怀孕。后来，人们观察动物后才知道，原来生命的孕育，和男人也有很大关系。现在我们知道，我们是通过妈妈的一颗卵子、爸爸的一颗精子，结合产生受精卵，通过妈妈十月怀胎而孕育出来的。3 生命如歌12周大的小宝宝，手指和脚趾迅速发育，已经完全成形。16周大的小宝宝，眼睑已经形成了，所以小宝宝闭上了眼睛。24周大的小宝宝，已经发育得很完全了。图片来自全景视拓5亿个精子被同时排出，向着一颗卵子前进。精子靠它的尾巴摆动，以大约每分钟2毫米的速度向前。最后到达输卵管，和卵子会合时，只有500个精子才能到达卵子的周围。大部分精子都会被妈妈体内的分泌物杀死，这是优胜劣汰的选择，要保证最有活力的精子与卵细胞结合。同 理，只 有 最 强壮、最有力量的精子才能穿透卵子，和卵子结合，成为受精卵。小 宝 宝 在 母亲体内会做很多动作，比如微笑、打呵欠，甚至吃手指头。对母亲来说，宝宝快诞生的时候非常难受。她的呼吸困难，背和腿也感到很痛。虽然宝宝在子宫里呆得越久越健康，但是36周（9个月）以后的宝宝完全可以从母亲的肚子里出来啦！4 孩子最想知道的生命科学胎儿在子宫里的整个发育过程叫妊娠。一般人的妊娠期是280天左右，也就是“十月怀胎”。妊娠期间，受精卵不断分裂，准妈妈的体形也随之发生巨大变化，腹部逐渐向外凸显，而小宝宝就在这种不愁吃不愁喝的环境中不断长大，由最初的一点也不像人，到长成人形，完全具备人的形体特征。当胎儿完全成熟后，就要从妈妈的肚子里出来了，胎儿的出生过程即是母亲的分娩过程，宝宝在妈妈体内需要跋涉的路途虽然只有约10余厘米左右，但前进的每一毫米都是靠着妈妈的疼痛完成的，这个过程通常都令母亲非常痛苦，所以我们一定要爱 我 们 的 妈妈哦！5 生命如歌就如世界上没有完全相同的两个鸡蛋一样，这个世界上也没有完全相同的两个人，了解了我们是怎么诞生的，我们还得知道是什么让我们具有各自的不同的特点，没错，就是基因。基因到底是什么呢？通俗地讲，基因又叫遗传因子，是遗传的物质基础，所有生命体都靠基因将遗传信息传递给下一代。就好比你的眼睛长得像妈妈，嘴唇像爸爸，这都是父母通过基因遗传给你的。人类大约有几万个基因，它们就像电脑里的硬盘，储存着和生命的生长、死亡有关的全部信息。人类的生、老、病、死等一切生命现象都与基因有关，所以基因才有“生命密码”的绰号。更为神奇的是，我们人类的一生，虽然丰富多彩，但本质意义和草原上奔跑的狮子、水底游动的海草一样，都是为了复制基因。这又是为什么呢？马上读一读下面这篇文章，从中找到答案吧！文/陈冰生命大工程：复制基因6 孩子最想知道的生命科学7 生命如歌8 孩子最想知道的生命科学一个艰苦卓绝的过程生命，从本质上说是为了基因的复制。令人难以置信的是，为了复制基因，生命居然玩出了那么多的花样。把复制基因这件事做得最麻烦、最复杂的就属我们人类了！为了复制，为了使基因再一次得到延续，人类需要从一个受精卵开始长大，在母亲的子宫中经历整整10个月后，或许因为知道以后要遭受很多痛苦，因而大哭着降生。人类在度过无忧无虑的快乐又短暂的幼年之后，就开始了漫长的学习生涯，学习各种知识，经历各种事情，品尝人生的各种酸甜苦辣。而痛苦基本上从童年就开始了，正所谓幸福是生命长诗中最短的一句。你会受伤，生各种各样的病，让所有关心你的人都为你担惊受怕，你就不断挑战他们的神经极限。无休无止的考试令你焦头烂额，考不好还会挫伤你的自信心。好不容易熬到大学毕业，你以为终于迎来了再也不用考试的日子，却又开始面临工作的压力。你这才开始相信那些已经参加工作的人曾经说过的话与工作相比，可以考试的日子，实在是幸福。踏入社会，你会发现，你身边的每张面孔看起来都若有所思，十分可疑。为了弄明白复杂的人际关系，你甚至开始自学孙子兵法。你发现在学校里学到的知识实在少得可怜，必须每日不停地“充电”才能跟上趟。在原始部落里，你只需要同几十个人竞争，很容易也很可能在某些方面做得出类拔萃，成为英雄；而现代社会，你的竞争对手不是几十人，而是几千人、几万人甚至几十万人。这使你很难做到出类拔萃，这也使得现代人的快乐少了很多。经过无数次争吵和别扭，你终于和心爱的人步入婚姻的殿堂。又过了几年，你和爱人终于生下了你们的第一个孩子。至此，历经30年，经历大大小小无数个与主题无关的事情，你的基因终于完成了一次复制。就为了复制一次基因，就兜了这么大一圈，何苦呢？然而大多数生物都选择了类似的一条道路，只是进行了程度不同的简化。只有病毒才真正甩掉了这些无关的过程，直奔主题。病毒包含纯粹的基因，它只干一件事情，就是不停地复制自己的基因。如果它还干了一些导致你或其他生物染病的事情，那实在不是它的本意，因为它根本没这个脑子。竞争带来的复制那么，为什么大多数生命都选择了这样一种极其复杂的方法来复制基因呢？唯一的解释就是竞争。每个物种都面临着与其他众多物种竞争的压力。在9 生命如歌如此压力下要想简单地做好一件事情，难度变得很大。于是所有的物种都把复制基因这种事情巧妙地隐藏了起来，在偷偷摸摸中进行复制要干重要的事情时，做好伪装可是必须的。这种复杂化的竞争在所有生物中进行。每种生物都试图变得更复杂，从而变得更聪明。尽管复杂并不等于聪明，但两者之间确实有某种联系，以便凭借竞争攫取更多的资源，来维持自己的基因复制。当然，病毒是个特例，它走通了另外一条道。在自然面前，不同物种亿万年来一次又一次认清一个道理，那就是没有哪段程序是完美的、永恒的。物种必须不断地修改自身原来的程序代码，必须把自己编写得更复杂才能生存下去，就像软件公司对自己开发的软件产品所干的事情一样，每隔一段时间都必须推出新版本，否则就会被淘汰。10 孩子最想知道的生命科学生物要想变得复杂，毫无疑问是从基因的复杂开始的。基因有一些使自己变得更复杂的方法，其中之一就是重复。基因在复制的过程中，可能会出现把一段基因复制两遍、三遍、甚至更多遍的疏忽。这就像是你抄写行为守则，不小心把第四条中的“注意安全”抄了两遍，甚至更多遍。尽管看起来有些不雅，但原则上说也没有什么坏处。对于物种来说也是一样，假如某个基因被复制了两遍，你完全没有必要担心会出什么毛病，不会有什么不好的事情发生。事实上，重复对生命而言是非常重要的。想想你为什么有两个肾？那可不是为了让你捐的；为什么你有好几叶肺片？那也不是为了让你潜水时可以多憋会儿气。只要可能，任何一个物种都希望给自己的每一个部分留下一个备份，只要那样做不会带来太高的成本。11 生命如歌基因复杂的另一个途径基因变复杂的另一个途径就是变异。基因在复制时，如果受到类似紫外线照射的外界刺激，可能会发生变异。生活所迫，基因需要变得越来越复杂，但越来越复杂的基因也给复制带来了麻烦。很显然，如果只让你抄写“鹅鹅鹅”这首古诗，你可能一个抄写错误都不会犯，但如果让你抄写整本唐诗三百首，不出错的可能性几乎没有。你不但会出错，而且可能会出很多错！在没有任何纠错机制的情况下，基因的复制错误率其实是很高的，大约为百分之一。为了避免错误，生命进化出一种酶，它的职责是挑错误。这样，基因的复制错误率降低到了三万分之一，生命的复杂度也因此得以提高300倍。然而，在基因试图变得更复杂时，三万分之一的复制错误率又显得不够用了，况且错误不仅会在复制时发生，基因本身有时候也会发生突变的状况。为了应付这些状况，生命经过反复尝试，在付出了高昂的代价之后，进化出了一整套修复酶和校对酶。校对酶会24小时不间断地巡逻，一旦发现情况，就会通知修复酶，让它进行修复工作。这样一来，错误率又降低了，降低到了三十亿分之一。如此低的复制错误率对于生命周期很短的低等生物而言就足够用了。但是对于那些高等的寿命很长的生物而言，它们的细胞必须分裂很多次，才能维持这些生物长久的寿命，然而每一次分裂都会导致复制错误的累积。当这些生物开始繁殖后代时，太多的复制错误和突变已经远远超出了生物的承受能力，如果不采取适当的措施，这类生物将无法产生没有错误的后代！采取什么措施才能避免将复制错误和基因突变传递给下一代呢？答案就是有性繁殖这也是所有长寿的高等生物所必须采取的降低错误率的措施。原先科学家认为人有10万个基因。人类基因图谱出来后，却显示人类只有不到3万个基因。而最新的反对意见来自美国加州圣迭戈诺华研究所的研究人员，他们认为人类只有1.7万个基因。无论人类拥有多少基因，随着人类的寿命越来越长，基因会越来越复杂。将来是否会出现所有纠错手段都不够用的时候？到那时，人类是会在基因熔毁中把自己撕成碎片？还是靠进化出新的纠错机制，达到百亿甚至千亿分之一的错误率，从而迎来进化成超级生命的可能？总之，人类所做的一切，都是在和基因较劲，因此我们不得不说：复制基因，是生命永恒的大工程！基因那些事儿古怪比较人类的基因有98%与黑猩猩相同。有70%和海胆相同。有60%与果蝇相同。但是我们与黑猩猩只有一点点像，与海胆和果蝇则毫无相同之处！脚本：晓晓 绘画：翾羽我是小基大家好，我叫基因，这是我的英文名字。我的中文名字呢，叫遗传因子。“其实它是编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的遗传信息的基本单位，是染色体或基因组的一段 DNA序列”这是字典里的解释听不懂！Gene孩子最想知道的生命科学12 千人千面很 多 人 把 我 和DNA混为一谈，其实我们不是一个东西。DNA和小基你才不是个东 西 呢 我是用来传递遗传信息的物质，而基因则是具有遗传效应的一段DNA片段。打个比方吧，DNA就好比菜谱，而我就是菜谱中的某道 菜的做法。或者说我是windows操作系统，而基因就是我自带的某个软件程序！同样，地球上任何两个人之间，有99%的基因是相同的。但是人与人之间却千差万别！虽然父母将他们的信息遗传给了你，但你和父母的长相也不会完全一致！所以你们每个人在世界上都是独一无二的！生命如歌13 黑社会老大在宾馆中枪身亡。是意