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管理人員 | 文章數:2351 | 文章發佈時間:2016-03-16

G.最小的生命單元──細胞
作者:邱恆德博士

要了解生命的奧祕,要從細胞說起。細胞是活體,是最小的生命單元,是由許多不同的原子和分子組成。怎麼由無生命的原子和分子變成有生命的細胞呢?這要從細胞奇妙的構造和功能說起。

生物學者認為生物都是由細胞構成的,細胞的種類很多,但是基本構造很相似,許多生物學者認為這是所有生物都有共同祖先的証據。但是如果詳細研究,植物與動物的細胞不同,一種植物之各部門如葉子、枝子、根的細胞也不同。一種動物之各部門因功能不同組成的細胞也不同,這些不同彰顯出造物主奇妙的設計。基本構造相同指向創造的智慧,最好的設計是通用的設計。如果植物與動物的組成完全不同,生態如何維持呢?

細胞很小,雖然一個細胞有上兆的原子,但是肉眼仍無法看到。1673年荷蘭人李文霍克(Anton van Leeuwenhoek, 1632-1723)是第一位以改良的顯微鏡發現血液細胞,精蟲及細菌,英國人虎克(Robert Hooke, 1635-1703)証實李氏的發現,並首度使用細胞(cell)一詞。十八世紀中生物學者及醫生辦識出不同組織,如黏液組織,纖維組織及發現三種細胞:肌肉細胞,神經細胞及生殖器官細胞。

無生命的原子結合在一起成為細胞。細胞本身成為生命體或一群細胞組成生命體,需要具備有能力吸收養分,將養分變成能量以維持生命體的活動,傳送信息,並自行分裂的功能。我們可以將細胞看成小型的化工廠。因此,細胞構造很複雜。

1831年蘇格蘭植物學家布朗(Robert Brown, 1773-1858)以較先進的顯微鏡才觀察到細胞核,並且確定所有植物細胞都有細胞核。以後又發現所有動物細胞也有細胞核(原核生物的細菌不具細胞核),細胞核是細胞的腦部,約只有細胞的十分之一大小。1835年發現活細胞內原生質的流動,1840年代,出現多種細胞產生學說,其中細胞分裂說取得優勢,一個細胞能夠分裂成為二個相同的子細胞。

細胞的詳細構造到現代電子顯微鏡發明以後才真正被了解。細胞含有細胞壁(Cell wall),包著細胞質及細胞核,其間隔著核套(Nuclear envelope),細胞有些部份也被膜包著,形成功用不同的胞器(Organelles),如核糖體(Ribosome),高爾基體(Golgi Aparatus),內質網(Endoplasmic reticulum),溶素體(Lysosomes),微小體(Microbodies),及粒線體(Mitochondria)。植物細胞含有葉綠體(Chloroplast)。這些細胞內的細結構要用電子顯微鏡放大一萬倍以上,甚至十萬倍以上才看得清楚。

細胞核由有孔的雙層膜核套包著染色質(Chromatine)及核仁(Nucleoli)所組成。染色質是浸潤在稱為核質(Nucleoplasma)的半流體基質中。染色質在細胞分裂前由線狀變成高度盤繞與濃集易辦認的桿狀構造稱為染色體(Chromosomes)。染色體含有基因,組成基因的DNA,蛋白質及一些RNA。另一種RNA:核糖體RNA(稱為rRNA)由核仁製造出來。細胞核是細胞的操控中心。核糖體是參與蛋白質合成的小胞器。高爾基體將分子(脂肪、蛋白質)加工、貯存、包裝及分佈到細胞內部及周圍。內質網有分離隔間的作用,確定蛋白質最後化學形式,將蛋白質加上糖類,磷酸鹽及其他分子。溶素體能產生水解酵素,分解食物成最小單位供利用。有些白血球保衛身體的方式是吞食細菌把它們裝在囊泡裡,然後由溶素體與囊泡融合將細菌消化。粒線體能吸收碳水化合物、脂肪、蛋白質的能量以補充胞器消耗的能量。

由以上知道細胞的構造、功能相當複雜,不是本書詳述的範圍。生物怎麼會由不同的細胞而形成個體呢?細胞又怎能自己複製呢?卵子和精子的細胞與其他細胞遺傳染色體(chromosomes)數為什麼不一樣呢?子代的特徵怎麼遺傳自親代呢?若說這一切都是由生物進化來的,有可能嗎?如果達爾文有現代科學家的知識,他會不會修改他的理論?

真核生物的細胞有二種分裂:有絲分裂(Mitosis)與減數分裂(Meiosis)當。每個物種都有獨特的染色體數目,人類的染色體數目是46,稱為全套或雙套數目(diploid(2N) number)的染色體,雙套數目是每一組有2個染色體。雙套數目的一半稱為單套數目(haiploid(N) number)。有絲分裂是2N的細胞核分裂成的子細胞核也是2N。減數分裂是2N的細胞核分裂成的子細胞核減半成1N。減數分裂只在製造卵或精子等配子(gametes)的細胞核分裂,當精子使卵受精時,產生的合子(zygote)又成為2N數目的染色體。如此子代能夠得到雙方親代的遺傳基因。奇妙嗎?

思考問題

  1. 由本章的討論,我們知道細胞的構造非常複雜,好像袖珍型化工廠。是現代奈米生物科技(Nano bio-technology)望塵莫及的。而且形成各器官的細胞也不同。若按照進化論的觀點,單細胞是自己由非衍生物質的高分子演化而成。有此可能嗎?
  2. 當你讀有機化學的書,是否覺得分子構造很複雜呢? 生物細胞是由這些有機物構成的,奇妙的是會具有生命的特質,請問這背後是什麼力在主宰?
  3. 聖經中記載耶穌是由童女受聖靈懷孕生的,這段經文常被非基督徒攻擊取笑,認為不可能。自從複製羊成為事實之後,才被認為可能。耶穌罵猶太人中的知識份子求神蹟才肯信。其實“人體”處處都是神蹟,你認為如何?

本文章由知本家文化~天地密碼提供

延伸閱讀:
願做拍翅蝴蝶 【白培英】


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