為什麼細胞沒有能量就會死亡,它不能像電腦一樣隻關機嗎?

我們不妨先來看看,人類『關機』的24小時中會發生什麼。

關機後1秒。

呼吸和心跳停止,中樞神經雖然不再運轉,但功能尚且正常,可以立即原地『開機』復活。

雖然關機了,但無論大腦還是身體的各個部位,依舊在發生著豐富的生物化學反應。

是否可逆,與反應程度和時間高度相關。

關機後3分鐘。

雖然機體的其它部位依舊還可逆,但大腦內部就會發生不可逆的化學變化,此時『開機』,大腦已出現不可逆的損傷。

關機後5分鐘。

大腦出現明顯損傷,此時再『開機』,會出現明顯的後遺症。

關機後30分鐘。

核心處理器已經壞掉了,抱歉,已無法『開機』,不過絕大部分的器官組織,都還能開啟,可用於器官移植。

關機後1小時。

由於體內沒有氧氣生成ATP,提供能量給肌肉,肌肉纖維內部的肌球蛋白和肌動蛋白結合在一起,形成肌動球蛋白,發生強直、僵硬,關節固定等現象。

這在法醫學上稱為屍僵。

關機後2小時。

血液下沉,身體接觸地面的部位形成,雲霧狀或條紋狀的斑塊,這是屍斑。

此時,如果通過電刺激肌肉,還能發生超生反應。

但這個時間之後,組織器官內部,將逐漸發生不可逆的化學反應。

在降低溫度的季節,一些器官還能移植。

關機後3小時。

身體內存在100萬億的細菌《人體總細胞數的10倍》,在人體免疫系統關機的情況下瘋狂繁殖,並在身體內產生大量的腐臭氣味,從口、鼻、肛門溢出,這便是屍臭。

關機後6小時。

體溫徹底失去《時間和環境高度相關,雪地可快至1小時之內》。

關機後12小時。

身體內的組織、細胞紛紛失去活性,其內部釋放的酶開始溶解自身,此謂自溶。

各個器官組織的自溶時間不同。

混合腐敗物質的血水可能會從口鼻流出,吸引來的一些小動物,開始打上了你身體的注意。

此時,如果拿來和電腦對比的話,可能已經相當於隻有優盤《精子活性還在》的一堆廢鐵了。

關機後24小時。

血液中的鐵元素生成硫化亞鐵,屍斑逐漸轉變成綠色,被稱為屍綠。

如果是站立死亡,或者俯身死亡,男性會發生生命中最後一次持久勃起,又被稱為盎格魯人欲望。

關機24小時之後,基本上除了精子還能用之外,其它器官組織基本都沒有了利用價值。

最高紀錄是澳大利亞,一名車禍去世的男子,死後48小時,妻子通過試管嬰兒技術,成功第二年產子。

為什麼細胞沒有能量就會死亡,它不能像電腦一樣隻關機嗎?

那麼,為什麼人《以及細胞》『關機』之後,就會發生這樣的不可逆變化,而電腦則不會?

本質上來說,如果人體所有的細胞能做到關機,實際整個人體也就能關機了。

薛定諤在《生命是什麼》一書中,提出了生命以負熵為食的觀點。

生命體,也是熱力學上的耗散結構。

不清楚概念的,可以簡單理解為:這是一種動態的穩定有序結構。

首先在無論生物小分子還是生物大分子,相對於無機物,它們都是足夠不穩定的。

雖然演化成生命後,逐漸變得穩定,甚至可以有數十年,甚至數百年的壽命。

這靠的是什麼?靠的是身體內不斷地新陳代謝。

就拿人體來說,無論你吃喝拉睡,處於什麼樣的狀態,隻有你活著,機體內就存在能量和物質的損耗,你就必須通過新陳代謝不停地更新補充。

你身體內的各種復雜的化學反應,遠遠比一臺電腦內部的化學反應豐富復雜了成千上萬倍。

為了維持動態平衡,哪怕在你睡覺的時候,身體內部也必須保證最基本的活動狀態。

才能修復損傷,清除代謝廢物、消滅增殖的細菌,以及維持細胞內的代謝平衡。

例如,就細胞層面來說。

細胞內存在,專門分解蛋白質、核酸、多糖等生物大分子的細胞器——溶酶體。

溶酶體大約0.025~0.8微米,相當於細胞層面的『消化器官』,可以分泌60多種水解酶。

在正常的細胞內部,溶酶體具有穩定的單層膜,可選擇性地分解外來有機大分子,以及局部的細胞質和細胞器。

當細胞衰老、受損,或者觸發凋亡機制,溶酶體便會破解,釋放出所有的水解酶《對於屍體來說,這就是一個自溶的過程》。

即便細胞中沒有溶酶體,內部發生的化學反應,也比由金屬、塑料、矽組成的電腦內部活躍得多。

也正是因為內部化學性質的活躍,要維持生命體,無論細胞還是整個生命體層面,都必須維持一個物質和能量的動態平衡呢?

當然,你要真的能像電腦那樣關機,也並不是不可以,只要把身體內的化學反應速度降低到電腦內部的化學反應速度。

這如何做到?

當然是降溫了。

當前的技術,對於細胞層面的冷凍保存,已經完全成熟。

至於整個生命體,人類當前沒有掌握能長久冷凍蘇醒任何哺乳動物的技術《通常隻能存活幾天》。

不過,當前所有的冷凍人,都是在臨床死後冷凍的。

如果是直接活體冷凍的話,未來幾十年並不是沒有可能突破,讓我們能看到人體『關機再開機』的可能性。

第一個吃螃蟹的人《活體冷凍》,根據結果不同,人生可能會走向兩個不同的極端。

附錄1:

為什麼常溫下,生命體內部的化學反應比電腦內部更活躍呢?

這就在於構成細胞的有機物分子的性質,有機分子的性質又源於C的性質。

這是碳原子,它最外層是4個電子,既不容易失去電子成為陽離子,也不容易獲得電子形成陰離子。

這個特性,令它主要以共價化合物的形式存在。

它不僅可以與氫、氧、氮、硫、磷,等多種非金屬形成共價化合物《共4個共價鍵》,它自己和自己也能形成共價化合物。

自個與自個共價結合也就罷了,還能形成單鍵、雙鍵,三鍵等不同的形式。

這些特性可以讓碳為中心的有機物,形成穩定而無比豐富的碳鏈和碳環。

已知的有機化合物多達3000萬種,每年新發現或合成的種類多達數百萬種。

例如:

開鏈烴、脂肪烴、飽和烴、烷烴、不飽和烴、烯烴、二烯烴、炔烴、閉鍵烴、環烷烴、芳香烴、稠環芳香烴、雜環化合物、鹵代烴、醇、芳香醇、酚、醚、醛、芳香醛、羧酸、羧酸衍生物、酯、油脂、硝基化合物、胺、腈、重氮化合物、偶氮化合物、磺酸、氨基酸、肽、多肽、蛋白質、糖類、單糖、低聚糖、多聚糖、高分子化合物。

有機物的種類不僅豐富多樣,互相之間還有極其復雜繁多的反應。

這也註定了有機物相對於無機物的不夠穩定《相對穩定》,但這卻是生命能夠誕生的關鍵之一。

附錄2:

生物從有機小分子到原始生命的演化過程,以及能量和物質動態平衡的建立過程:

以下內容,結合化學起源假說、生物演化,進行了合理的推演:

要知道,生命演化之初,有機小分子《例如氨基酸、蛋白質》之間,僅僅隻是按照分子極性,隨機結合在一起,形成有機大分子。

最初的有機小分子可能是地球上自己生成,也有可能部分來自外太空。

[1]

那些穩定的有機大分子《例如蛋白質和核酸》,由於能存在的時間更久,自然會淘汰那些壽命更短不夠穩定的有機大分子。

但有機大分子再穩定,也可能會被其它分子奪走元素,或者遭到自然不可抗力破壞分解。

C的屬性就決定了,它形成的分子再穩定,也僅僅隻是一定溫度和壓強范圍之內,超出相應的溫度和壓強,分子就會分解。

絕大部分的有機分子《如蛋白質等》在超過100℃之後就會變性。

相反,一些無機物可高達數百度不變形,而且由於化學反應大多簡單,一些變性也是可逆的。

但對於擁有復雜變化的有機物來說,就很難再做到可逆。

總之,在生命誕生的海洋,早期分子雖然取得了優勢,但終究會有解體的一天。

當隨著原始海洋中的有機大分子越來越多,總有一些有機大分子會互相結合在一起。

例如核苷酸和蛋白質的結合,形成更加復雜的大分子復合體。

這些復合體的內部,越是更加的有序化,壽命自然更長。

但復合體內某些小分子或大分子遭到破壞,能夠替換相應分子的復合體,自然而然能『存活』更久。

但替換本身,就代表著『配對』

當相應的匹配已經形成一定的體系,這些復合體就逐漸有了『新陳代謝』的能力。

於是團聚體便形成了。

團聚體屬於有機大分子形成的『團聚小滴狀』的凝膠結構。

蘇聯生物化學家,奧巴林將明膠水溶液和阿拉伯膠水溶液混在一起,得到了團聚體模型。

明膠:蛋白大分子的親水膠體阿拉伯膠水溶液:高分子多糖類及其鈣、鎂和鉀鹽,主要包括有樹膠醛糖、半乳糖、葡萄糖醛酸等

它有如下近似生命的性質:

1、具有邊界膜隔離內外環境。

2、可通過膜吸吸外界物質在內部合成新物質,再從邊界排出廢物[2]。

3、分解自己的合成物提供能量,維持系統的存續。

4、內部合成速度更快時,生長。

更慢時,凋亡。

5、可通過分裂,進行『繁殖』。

但團聚體相比較最原始的生命,細菌的復雜程度依舊還相差得很遠。

但可以窺得生命演化之一斑。

在團聚體或者更加復雜的復合物中,一些獲得原始催化作用的多肽,催化其中的葡萄糖或者氨基酸,就可以形成原始的代謝。

如果團聚體吸收外界物質,它便可以增長。

[3]

富含賴氨酸殘基的堿性蛋白,能有選擇性地和多聚C《胞嘧啶》,以及多聚U《尿嘧啶》結合。

而富含精氨酸的類蛋白能選擇性地與多聚A《腺嘌呤》,以及多聚G《鳥嘌呤》結合……

諸如此類的聯系,原始蛋白可以把信息傳遞給原始核酸,在一系列相互作用中,原始的遺傳密碼可能由此開端。

不過也有依據證明,RNA的復制,不依靠酶也能完成。

例如,1967年,美國植物病毒學家Diener發現,馬鈴薯紡錘形塊莖病的致病因子,是一種沒有外殼蛋白的RNA裸體分子。

早期的原始生命起源,可能先有蛋白質,也而可能先有核酸。

無論怎麼樣,蛋白質和核酸的相互作用,誕生了最初一批能夠自我復制,傳遞遺傳信息的介於生命和非生命之間的物質。

這些原始類生命物質最開始,是不存在真正細胞膜的。

當遇到環境的變動,它們極其容易分肢解體,遺傳信息便無法傳承下去。

但一些原始類生命物質,和一類薄層膜狀,封閉流體的有機化學物質結合在了一起。

這些類似脂的物質,也是自我匯聚形成。

但與類生命結合之後,成為了更有優勢的組合。

細胞膜誕生了。

[4]

細胞膜的形成,也標志著真正生命的誕生。

原始細胞膜,令原始生命在與環境的物質、能量交換,還是自我新城代謝、生長復制,都更加的具有優勢。

當前所有生命理論上的共同祖先LUCA,極有可能隻是無數原始生命中的一個。

參考^http://www.cas.cn/kj/201712/t20171205_4625778.shtml^Xiao-Hong, Zhang,Cheng Luo. L-半胱氨酸對乙醛消除及A549細胞內環境抗氧化作用 Effect of L-Cysteine on Elimination of Acetaldehyde and Intracellular Redox Status in Lung Cancer Line A549[J]. 2013.^何自珍.蛋白質和核酸起源的研究進展[J].雲南農業大學學報,1989(04):316-320.^濱. 基於十二烷基硫酸囊泡、蛋黃卵磷脂質體的原始細胞膜模型研究[D].山東大學,2018.