得到：王立铭·生命科学50讲
2019-05-13 14:35:38 1 举报AI智能生成
思维导图来自得到课程《王立铭：生命科学50讲》。
作者其他创作
大纲/内容
学习
我们为什么要学习
随机应变的模式：刺激-反射
1.可以提前准备好行动预案
2.不需要记忆太多的信息
刺激-反射的实现：只需要两个细胞
感觉神经细胞
运动神经细胞
刺激-反射模式的两大缺陷
1.局限性
遗传物质编码有限，只能留下简单的模式
觅食
交配
逃跑
攻击
防御
复杂任务无法生成模式
演算
唱歌
写字
2.盲目性
反射错了，不会改进
反射对了，无法记住
学习是什么
巴甫诺夫：被动学习
条件反射
需要学习
非条件反射
不需学习
斯金纳的鸽子：主动学习
学习就是建立新联系的过程
学习的本质：单身派对定律
大脑是复杂的三维信号网络
树突是信号的接受端，轴突是信号的输出起，彼此相连，形成一张异常复杂的三维信号网络
赫布定律：解释学习的完美微观模型
如果脑袋里的两个神经细胞总是同时被激发，那么它们之间的连接就可能变得更强，信号传递就可能更有效率
有点像“公司组织的单身派对”
假如记忆可以移植
两种记忆：定位记忆和唤醒记忆
移植记忆：身临其境的现实
社交
社会：繁衍与竞争的新策略
发光细菌：初级的社交模式
社交产生的双赢结果
团结就是力量
竞争力来自社会协作
利他主义的生物学原理
语言：伟大社会的基础
语言能力并不特别
人类独特的语法能力
人类的语言能力源于基因突变
性的生物学
繁琐低效的两性繁殖
性别提高了生物的存活概率
两性的核心差异：生殖细胞
同性竞争：暴力的逻辑
同性竞争源于生殖策略
雄性的策略是广撒网
雌性的策略是钓大鱼
同性竞争的准备
更大的体型
暴力的生物学逻辑
更强的攻击性
求偶社交：对面的女孩看过来
主动求偶的雄性
雄性示好的方式是“送礼”
自我意识
镜子里的自我
自我意识并非与生俱来
自我意识让行为有目的
有更复杂的功能和情感
自我意识的基础：镜像神经元
黑手党实验：自我意识的新思路
镜像神经元：可能的生物学基础
吃药片的机器人：人工创造自我意识
我能被完美复制吗？
自我意识：顽固还是灵活？
忒休斯之船
自我意识的物理存在
自我意识的疾病：多重人格
自由意志
自由意志，最重要的幻觉
假如自由意志是假象？
自由意志就算是幻觉，也是一个美好的幻觉，一个非常重要的幻觉
本能不自由
饮食不自由
一直进食
不再进食
爱情也不完全自由
人类本来就是一夫一妻的动物
爱情可以被化学物质操纵
血管紧张素受体基因
人类心智：白班还是蓝图？
遗传因素影响高级心智活动
环境因素仍有很大贡献
你的决定由谁做出？
自由决定可能是幻觉
紧急叫停的特权
加餐 | 是什么，让人类与众不同
人类文明的特质
语言
自我意识
自由意志
加餐 | 后天的经验能否遗传
发刊词 | 一个40亿年的奇迹
进化：生命的主人
生命是一场持续了40亿年的无可奈何
对于我们的身体，我们没有话语权
疟疾和镰刀形贫血症
关于人类智慧的形成，我们没有话语权
智慧来自基因变异
在抗衰老和死亡上，我们没有话语权
睾丸酮让雄性有男子气概，也能让他迅速衰老和死亡
逆转进化：人类命运的拐点
基因编辑：重写生命密码
移植记忆：创造智慧
对抗死亡：永生的顾盼
从“博物学思维”到“生物学思维”
博物学思维
分门别类地研究复杂生命现象
生物学思维
寻找生命的普遍规律
物质
过去三种错误的生命认知
1.神秘主义
神魔
灵魂
2.机械论：生命就是一台冰冷的机器
3.活力论：生命是独一无二的独特物质
烧瓶里的原始地球
维勒实验：在实验室里可以制作生命体尿液中才存在的尿素
生命可以被理解，被操作，被预测，被改造
击穿活力论
米勒实验（烧瓶里的原始地球）：生命物质不特殊
能量
制造生命的重大突破
中国合成牛胰岛素
美国合成 DNA 链，并在上面存储了一套计算机系统和一部法国电影
活着就是对抗热力学第二定律
热力学第二定律：在任何一个孤立系统里，总体的混乱程度，只会增大不会变小，直到混乱的最大化。
系统的混乱程度，称为“熵”
生命以负熵为生
如果有能量持续输入，那么在一定空间、时间内，混乱程度有可能持续下降
能量之源：葡萄糖
葡萄糖是身体的蓄电池
太阳几乎是一切地球生命的终极能量供给者
生命体选择葡萄糖的两大原因
分子结构稳定
存储的能量很容易提取
能量货币：ATP
ATP和 ADP 的循环反应
三磷酸腺苷（ATP）（高能量状态）
随时可以断掉一条胳膊（磷酸基团）（变成二磷酸腺苷，ATP）（低能量状态），又可以随时按上
起到宏观调控和发挥规模效应的作用
细胞内的水电站：ATP 合成酶
生产ATP 就如同水利发电
生命来自热泉口
天然的离子浓度差
自我复制
自我复制比永生更重要
地球生命存在两个缺陷
1.抵御意外的能力非常弱
2.地球环境不是永恒不变的
不精确的自我复制（繁殖），保证了地球生命的永续
自我复制的降维打击
一维的 DNA 分子
记录三维的蛋白质信息
自我复制的实现：DNA 双螺旋
DNA双链，本质上是信息完全一致的两个拷贝
DNA复制的两大难题
1.现有 DNA 还是先有蛋白质？
RNA：生命的起源
RNA分子能同时做 DNA 和蛋白质两份工作
病毒：RNA 世界的余晖
RNA是病毒的遗传物质
病毒的两大特点
1.病毒是一种介于生命和非生命之间的东西
2.它的遗传物质是 RNA，而不是 DNA
RNA的缺陷是一种生存优势
极高的遗传复制错误率，能更高速地适应环境，获得生存机会
细胞
生命演化进入快车道
细胞带来蛋白质分子之间的协同效应
有了细胞，达尔文理论里的自然选择才算真正开始工作了
“看不见”的细胞膜
生命体由很多微小的重复单元（细胞）组成的
极小，磷脂双分子层
第一个细胞是怎么形成的
细胞诞生的三种假设
细胞生命像一个巨人诞生在低矮的房间里，他一抬头就会撞到天花板。如果不是因为一个偶然的事件，细胞生命可能会被永远困在这个房间里。
细胞的能量革命：被吞噬的线粒体
细胞的能量天花板
数学约束
细胞膜的表面积越大，消耗能量也越大
线粒体内分布着大量的 ATP 合成酶
在细胞自我复制的时候，线粒体也会进行自我复制，然后一分为二进入后代细胞体内
线粒体有自己的一套遗传物质
线粒体自己会生产一些蛋白质，并不完全以来细胞本身的蛋白质生产机器
细胞间的分工
多细胞生命的诞生
为了更好地吃和避免被吃
生命的演化没有明确的路径和方向，只要能活下来，就是好的生存策略，而多细胞生命仅仅是其中的一种
伟大的分工，沉重的代价
分工的三大价值
专业
协作
创造新功能
神经细胞：传输生物电信号和化学信号
分工
生殖细胞
负责自我繁殖和复制
体细胞
失去繁殖功能，负责专门的其他功能
细胞分工的代价：癌症
分工的实现：”潜能“换”功能“
细胞三次命运的转折
1.胎盘和胎儿的分化
2.细胞功能的分化：某个具体功能的选择
外胚层
中胚层
内胚层
3.成为体细胞：变成了真正无法继续分裂繁殖的体细胞
谁在主宰细胞的命运
细胞的对称破缺，是内因和外因共同作用的结果
外因：环境中化学信号的强度
内因：细胞之间的反复博弈
分工的巅峰之作：人类大脑
神经细胞的连接
安放元器件
连接元器件
调试完善
需要环境信息的持续参与
感觉
缸中之脑：我只是我的感觉？
感觉是智慧的基础
选择性的注意是智慧的基础，而这个基础的基础，是感觉
被人忽略的人体感觉
温度感受器
痛和痒
本体感觉
即使不用眼睛看，也能知道自己胳膊和手的位置
无法推翻的实验-缸中之脑
视觉：要有光
视觉：人类获取的主要的信息源
光从哪里来？
物体的发过和反射
光是怎么进入眼睛的？
中间厚，两边薄的晶状体汇聚光线
眼睛是怎么感受光的？
视网膜；视紫红质；光信号变为电信号
视觉：形状的秘密
人的大脑虽然并不会直接看到光，但是它们却能利用视网膜感光细胞的电信号，进过多次的计算整合，组装出一个生动的虚拟视觉世界
视觉：捕捉色彩
三种色彩感受器
黄绿紫
嗅觉与味觉为什么不“智能”
信号源：光与化学信号的区别
光信号
直线传播
光速传播
不依赖具体的介质
化学信号
速度较慢
方向性弱
信号采集：精度与广度的妥协
光信号
采集简单
化学信号
采集复杂
信号处理：定量与定性
光信号
定量
能够还原信号源的距离、方向、形状等精细信息
化学信号
定性
脑洞大开的奇妙感觉
热成像：温度感受器的极致效果
蛇
感知磁场：动物判断方位的能力
鸽子
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