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《塑造生命的4大物理原理》【美】拉古维尔·帕塔萨拉蒂【文字版_PDF电子书_】

内容简介：

细菌为什么不能像鲸鱼一样游泳?

蚂蚁为什么没有肺?

大象为什么有大得多的骨头?

新锐生物物理学家揭示了大自然令人惊叹的复杂性背后隐藏的统一性。

奔跑的猎豹的身体形状和身体功能与扎根的树木非常不同，人类与细菌或斑马也非常不同。我们生活的世界是一个五花八门的生物王国，但一套共同的物理原理塑造了其中每一种生物的形状和行为。《塑造生命的4大物理原理》表明，新兴的生物物理学正在改变人们对地球生命的理解，并使潜在的可以拯救生命但有争议的技术成为可能，如基因编辑、人造器官和生态系统工程。

帕塔萨拉蒂解释了4大物理原理是如何从微观分子尺度到巨型大象尺度塑造生命机器的，这4大物理原理分别是：自组装、调节回路、可预测的随机性和尺度推绎。他描述了生物物理学如何有助于解开一系列自然现象的秘密，比如：你的四肢如何知道在适当的位置长出?为什么人类需要肺而蚂蚁不需要?帕塔萨拉蒂还探索了未来的尖srcan生物技术如何使我们能够以微妙和深刻的方式改变生物体。

作者简介：

拉古维尔·帕塔萨拉蒂

生物物理学领域新锐科学家。现为俄勒冈大学物理学教授，主要研究方向是生物物理学、微生物群落、宿主-微生物相互作用和先进显微技术。

2020年，他因在生物物理学，特别是在对肠道微生物群和脂双层的理解方面的创造性和创新性贡献，被选为美国物理学会会员。

[译者简介]

范克龙

贝时璋青年生物物理学家奖、中源协和生命医学创新突破奖、国jia级青年人才项目获得者;现为中国科学院生物物理研究员、博士生导师;主要研究方向是疾病靶向药物载体的开发、纳米酶的仿生设计及其生物医学应用等。

目  录：

推荐序 生物物理学：一沙一世界

叶 盛

生物学家，科普作家

北京航空大学医学科学与工程学院教授

引言 所有生命皆被4大物理原理塑造

第一部分：生命的主要成分：从 DNA 到细胞膜

第 1 章 DNA：构建生命体的代码和绳索 015

第 2 章 蛋白质：分子如何自组装 031

第 3 章 基因：DNA 与蛋白质的结合 047

第 4 章 基因的编排艺术：从简单的基因到复杂的生命体

第 5 章 细胞膜：液态的皮肤

第 6 章 可预测的随机性：所有生命过程的独特背景

第二部分 更大尺度下的生命：从细胞到生物体

第7章 组装胚胎：从受精卵到生命体

第8章 设计出的器官：物理特性如何引导细胞群的发育

第9章 体内的生态环境：人体细胞与“反客为主”的微生物

第10章 感受尺度：尺度推绎的魔力

第11章 在表面的生命：与呼吸相关的尺度推绎

第12章 尺寸和形状的秘密：尺度推绎的局限性

第三部分 设计生物体：从读取DNA到编辑DNA

第13章 我们如何读取 DNA

第14章 基因重组：基因组可能和实际的物理重排

第15章 我们如何编写 DNA：21 世纪的革命性技术 CRISPR

第16章 设计生命，设计未来

致 谢

译者后记 生命如此纷繁多样

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生命

有需要联系v；hx-hx4

摘要：《塑造生命的4大物理原理》是美国科学作家拉古维尔·帕塔萨拉蒂的力作，深入探讨了物理学在生命起源和进化过程中的关键作用。书中详尽介绍了四大物理原理：热力学、量子力学、相对论和引力，并解释了它们如何影响分子层面的生物学过程，从而揭示了生命如何在物理定律的支配下形成和演化的奥秘。

1、热力学的生命意义

热力学作为研究能量转化和传递的科学，对生命起源和维持至关重要。帕塔萨拉蒂通过分析生物体内的能量流动和代谢过程，阐述了热力学在维持生命稳态中的角色。他还探讨了热力学第二定律如何限制了生命系统的可能性，从而引导了生命进化的方向。

热力学原理不仅解释了生物体内的各种化学反应为何如此有效，还揭示了生命在全球范围内如何适应不同的环境温度和压力。

帕塔萨拉蒂特别强调了生物体内能量传递的高效性，以及这种高效性如何与热力学定律相互作用，进而推动了生物进化的理论。

2、量子力学与生物分子

量子力学不仅仅适用于微观粒子，它在生物体系中也发挥着重要作用。帕塔萨拉蒂详细探讨了量子效应如何影响生物分子的结构和功能。他解释了量子隧穿效应在生物体内电子转移中的关键作用，以及量子纠缠如何可能在生物体系中起到协同作用。

作者还研究了量子计算的潜力，探索了生物体系是否能够利用量子计算来完成某些特定的生物学任务。

通过量子力学的透视，帕塔萨拉蒂使读者深入理解了生命在分子水平上如何利用量子效应进行信息处理和能量转换。

3、相对论与生物体系的演化

相对论在宏观世界中被广泛接受，但在生物体系中其影响却常常被忽视。帕塔萨拉蒂提出了相对论对生物体系演化的影响假设，并探讨了生物进化在时间和空间尺度上如何响应相对论效应。

他进一步阐述了生物体系如何适应高速运动和重力场变化，从而适应地球不同的生态环境。

通过相对论的角度，帕塔萨拉蒂揭示了生命体系如何利用时空的变化来实现更高效的生存策略和进化路径。

4、引力的宇宙连结

引力不仅是宇宙中物体相互吸引的力量，它也深刻影响着生物体系在地球和宇宙尺度上的演化。帕塔萨拉蒂通过分析地球引力对生物体系形态和行为的影响，以及宇宙引力对生物体系起源和扩散的可能性，探索了引力如何塑造了生命的多样性和适应性。

他进一步研究了生命体系如何在地球引力的基础上适应微重力和零重力环境，并探讨了引力对生物进化和种群分布的潜在影响。

通过引力的视角，帕塔萨拉蒂使读者领略到了生物体系如何在宇宙中的引力场中演化和扩展的复杂性。

总结：

《塑造生命的4大物理原理》通过对热力学、量子力学、相对论和引力的深入探讨，揭示了物理定律如何塑造了生命的起源、进化和多样性。作者拉古维尔·帕塔萨拉蒂通过生动的案例和深刻的分析，使读者深入理解了这些物理原理在生物学中的应用和意义。

文章总结内容第一自然段

文章总结内容第二自然段

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