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所有的生命系统,包括我们的身体,都是非常复杂的有机体。在这种有机体中,需要极为良好的通信系统,才能维持这一复杂系统的稳定、和谐,并抵抗外界的干扰等。我们可以把所有的通信系统分成三大类。
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邮政通信系统:通过化学物质的通信
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有机体内的第一类通信系统就是生物学和医学讨论最多的,即通过化学物质的通信,例如激素和受体的通信、抗原和抗体通信、药物受体的通信等都是这一类。
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这种以化学物质为基础的通信很像传统意义上的邮政通信。这类通信与邮政通信有些共同的特点,例如通信的载体都是很实体的东西,如激素、抗原、抗体、药物等,就如信件、明信片、邮包等一样。同时,在这些通信的载体上有明确的收件人地址,生理学上称为“受体”。
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也许,邮政通信是人类各种通信系统中最古老的一种。同样地,以化学物质为基础的通信系统,也是科学家们最早在生物体发现的通信系统。
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当然,这种邮政通信的地址不是用中文写的,也不是用国际上通用的英文或其他文字写的。在这儿,科学家认为,发信人和收信人的关系就与锁和钥匙一样,也就是教科书上常用的“锁和钥匙模型”(图9-1)。
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图9-1有机体内的邮政通信:经典的化学物质通信的“锁和钥匙模型”
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根据“锁和钥匙模型”,某些“发信人”(sender),如分泌激素的腺体、产生抗体的淋巴细胞或DNA分子等,含有某些特殊的信息,作为原始的模板。再从这些原始的模板上,产生出了一些信息产品,如激素、抗体或信使核糖核酸(mRNA)等等。这些信息产品又可称为“信使”(messenger)。在这些“信使”上面,写有“收件人”(receptor)的地址。当然,这些地址不是用中文,也不是用英文写的,而是有点像钥匙上的齿纹。有了钥匙上的齿纹,就可以找到对应的锁了。
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这种“锁和钥匙模型”,不但适用于内分泌系统,也适用于免疫系统、蛋白质合成系统等。也就是说,适用于所有的以化学物质为媒体的通信系统。
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这种“锁和钥匙模型”是一种纯机械模型,但简明易懂。这种简明易懂的模型是每一个学医的学生都必学的。它统治了每个医学生的脑袋,也统治整个西医行业和整个药物工业。
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有线通信系统:通过神经纤维的通信
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自从美国人摩尔斯(Samuel Morse,1791—1871)发明了两百多年来国际通用的“摩尔斯电报码”(Morse code)以来,尤其是出生于苏格兰的美国人贝尔(Alexander Graham Ball,1847—1922)发明了电话以来,人类社会中又出现了第二种通信系统。这种通信系统不需要信啊、明信片啊等实实在在的纸张作为信息载体,而是用电缆线内肉眼看不见的电流作信息载体。并且这种通信速度更快,更方便。拿起电话,就可以与另一城市的朋友愉快地聊天,不用写信,也不用苦苦地等待回信。
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相应地,科学家也在人体发现了第二种通信系统,即有线电通信系统,并把人体内的有线电通信系统称为“神经系统”(图9-2)。神经系统与电话一样,信息是在绝缘的电缆内传送的,电缆的两头连着发话人与受话人,非常明确,不干扰别人,别人也不太好偷听。
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看不见的彩虹:人体的耗散结构
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图9-2人体内的有线电通信系统:神经系统
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无线通信系统:通过“幽灵”的通信
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然而,自从意大利人马可尼(Marchese Guglielmo Marconi,1874—1937)发明第一台无线电收发报机以来,人类社会的通信又进了一大步。于是,人类社会出现了第三类通信系统。它既不需要用第一类通信系统中那样的笔、信笺、信封等信息载体,也不要用高度绝缘的电缆。它的信息载体就是看不见、摸不着的电磁波,用古人的话来说就是幽灵,或者说就是幽灵波。
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也正如我们第三章中已经讨论过的,电磁场与幽灵并没有实体的差别。唯一的差别只是古人还没有写出描写幽灵的数学方程,而物理学家写出了“麦克斯韦方程组”,可以定量地描述和计算电磁场和电磁波的运动。于是,我们就有了严格的技术标准来处理这种幽灵一样的东西,从而让这种“幽灵”为人类干活。
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电磁场和电磁波是看不见、听不见的“幽灵”。但通过一些电子技术,就可以让它们变成看得见也听得见的东西。这种化“幽灵”为实体的神奇技术就是我们天天看见的电视机、收音机、手机等。
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如今,这种以“幽灵”为信息载体的通信是越来越普及了。手机在二十世纪八九十年代还是大老板和大经理的象征,今天却已成了众多中小学生的通信玩具。所以,在社会上,以“幽灵”为信息载体的通信也是越来越不足为奇了。事实上,现代社会中无线电通信的工作量和重要性,已经远远超过了邮政通信和电缆通信的总和。
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然而,科学家对生物体内“无线通信”的认识,却不如对体内的“邮政通信”——“化学通信系统”和“有线通信”——“神经通信系统”来得熟悉。甚至可以说,对这个广阔的通信领域所知甚少。如果说我们已经知道了些什么,那也只不过是一个开头,还有大量的研究工作要我们去做。
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