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第7章 生命的曲線

“螺旋——生命的曲線”,英國著名科學(xué)家何克在研究了螺旋線與生命現(xiàn)象的關(guān)系后,曾感慨地說。此言不謬。

假若你是個有心人,你便會發(fā)現(xiàn)在生活中,應(yīng)用螺旋線的例子俯拾皆是。

許多瓶與蓋子的結(jié)合,靠的就是螺旋;欲開啟一瓶法國干紅,你必須借助一件帶有螺旋線的工具;節(jié)假日去游樂場,你會發(fā)現(xiàn)你的孩子對高大的盤旋式滑梯很感興趣,而那盤旋的軌跡便是螺旋;槍膛中的膛線、自來水龍頭、鋼筆、手電筒,以及自行車上的螺桿、螺釘、螺母等聯(lián)接件和緊固件,也都離不開螺旋。

早在2000多年以前,古希臘數(shù)學(xué)家阿基米德就對螺旋線進行了研究。公元1638年,著名數(shù)學(xué)家笛卡爾首先描述了對數(shù)螺旋線,并列出了螺旋線的解析式。這種螺旋線有很多特點,其中最突出的一點則是它的形狀,無論你把它放大或縮小都不會改變,就像我們不能把角放大或縮小一樣。

這種螺旋線在自然界中分布廣泛。一只螞蟻以不變的速度,在一個勻速旋轉(zhuǎn)的唱片中心沿半徑向外爬行,螞蟻本身就描繪出一條螺旋線;一個停在圓柱表面上的蜘蛛,要撲食圓柱表面上的一只蚊子,它在圓柱表面上的最佳路徑也是一條螺旋線;蝙蝠從高處往下飛,卻是按著另一種空間螺旋線——錐形螺旋線的路徑飛行的。甚至星體的運轉(zhuǎn)軌跡,有的也是螺旋線。

在對銀河系中部的氣體密度進行為期3年的觀察研究之后,日本國家天文臺的中井直政博士認(rèn)為,銀河系是呈螺旋形的,即星體以圓心呈螺旋狀向外擴展。

倘若你留心,你該知道牽牛花的藤總是向右旋轉(zhuǎn)著往上爬的。科學(xué)上把這種右旋叫做“順時針方向”。車前草的葉片也是螺旋狀排列的,其間夾角為137度、30度、38度,這樣的葉序排列,可以使相同的葉片獲得最大的采光量,得到良好的通風(fēng)。

其實,植物葉子在莖上的排列一般都是螺旋狀。此外,向日葵子在盤上的排列也是螺旋方式。

牛角同蝸牛殼一樣,它們增生組織的幾何順序,竟是標(biāo)準(zhǔn)的對數(shù)螺旋線。奇怪的是,它們新增生出來的每一部分,都嚴(yán)格按照原先已有的對數(shù)螺旋結(jié)構(gòu)增生,從不會改變,就像地球固定軌道圍繞太陽旋轉(zhuǎn)一樣。

人的頭發(fā)是從頭發(fā)主囊中斜著生長出來的,它循著一定的方向形成旋渦狀,這就是發(fā)旋,且有右旋和左旋之別。實際上,發(fā)旋是長在體表的毛旋,能使毛發(fā)順著一定的方向生長。在野生獸類動物中,發(fā)旋(毛旋)具有保護自身和適應(yīng)環(huán)境的作用。它可以使雨水順著一定的方向消掉,就如披上了一層蓑衣,它們排列緊密,可避免有害昆蟲的叮咬。此外,還有良好的保溫作用。人類頭發(fā)的這些作用雖然已經(jīng)退化到微不足道的地步,其形式卻保留了下來。

在自然界中,還有一些微觀的生命螺旋需借助于電子顯微鏡方能看到。像我們平時吃的糖,無論它是用甘蔗汁制成的,還是用甜菜汁做的,它們的分子幾何形狀都是右旋的。近年來,人們合成了左旋糖,說也奇怪,這種糖只有甜味,卻不產(chǎn)生熱量。這是什么原因呢?科學(xué)家為我們揭開了這一秘密。原來,我們身體里的代謝酶只接受存在于自然界的右旋糖。

在人體內(nèi),一切氨基酸分子均是左旋,而淀粉分子則是右旋。傳遞生物遺傳信息的脫氧核糖核酸(DNA),它巨大的分子有著盤梯式的雙螺旋形狀,這種螺旋從底部到頂端,一路都呈右旋。獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)生理學(xué)獎的沃森,曾繪制出脫氧核糖核酸(DNA)雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型,成為20世紀(jì)以來生物科學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。

難道螺旋線同生物的生長有什么內(nèi)在的聯(lián)系嗎?為什么自然界中有這么多螺旋狀的物體?它們?yōu)槭裁床荒苁瞧渌螤睿?

科學(xué)家們尚無法解釋,他們正從不同角度對自然界中的生命螺旋進行探索。

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