生命是什么?千百年来,人类对生命之谜的探索从未停止。你也许会认为,这根本不能算是一个问题,因为我们看到一个物体时,马上就可以凭直觉和经验得出答案。但其实如果我们深入一点去想的话,就会发现问题远没有看起来那样简单。比如说病毒,它必须依赖宿主才能存活和增殖,那么单独的病毒是不是生命体呢?还比如植物的种子、人类的精子,它们无疑可以发展成活生生的生物,但是它们自己又是不是生命体呢?另外,今天,科学家已经培育出了iPS细胞,也就是诱导性多能干细胞,在不久的将来,我们也许就可以利用一个体细胞来培育出一个崭新的生命体,那么我们可以把皮肤细胞这样的体细胞单独称为生命体吗?更深入地去想,万事万物都由原子组成,如此看来,人类和岩石其实都应该遵循相同的物理定律,但显而易见的是,身为生物的人类与非生物的岩石,拥有者截然不同的特征,那么这种差异性究竟体现在哪呢?

可见,毫无疑问,当我们判断某一物体是不是生命体时,首先就要存在一个判断标准,为了寻找这个标准,1944年,奥地利大物理学家、量子力学的奠基人之一薛定谔,率先向生命之谜发起了挑战。在《生命是什么》一书中,薛定谔提出了一系列天才的观点和大胆的设想,他试图从物理学和化学原则上,对生命现象加以诠释。

世间万物为什么有生就死(万物哲理什么是生命)(1)

薛定谔

正是这一部石破天惊的书,奏响了解释生命奥秘的序曲。在薛定谔的感召下,一批物理学家放弃了熟悉的研究领域,投身到生物学研究的洪流中,立志献身于揭开生命的奥秘。詹姆斯-沃森便是其中一个,1953年,沃森与克里克发现了DNA双螺旋结构,从此开启了分子生物学时代,推动了近代生命科学的飞跃发展。如今,《生命是什么》已经走过了70余个春秋,生命科学与物理学都已经取得了长足的进步。那么今天,当我们面对“生命是什么”这一古老又难解的问题时,又能回答出多少呢?

其实,做这样一期节目,怎样来开头是万分困难的,因为常识告诉我们,地球并非生命体,那么为什么地球不是生命体呢?因为地球不符合生命体的定义,但问题的症结正在于此,标准与定义都是人制定的,人类是对生命体有了先入为主的概念,之后对我们所认为的生命体归纳了共同特征,而地球显然不具备这些特征,于是它便被排除在外了。所以事实上,不是先有的生命,而后有的定义,而是先有的定义,之后才有的生命。这与其他科学问题的逻辑是反其道而行之的,比如在英国环境学家詹姆斯-拉夫洛克看来,如果我们改变对生命的看法,那么地球就是生命体。由于有这样一个棘手的问题存在,所以,当我们讨论生命是什么的时候,是很难给其下一个真正的定义的。也就是说,在人类语言系统中,“生命”这个词并非先验的。那么我们今天怎么来解决这个问题呢?我的意见是:去他个娘,不管,管也管不过来。毕竟,要是心情好的话,谁都可以给生命下个定义,如此一来,说不定宇宙万物都是生命体,我们还找个毛外星人,月球上那无孔不入的灰尘也可以说是生命体了。所以今天,我们就按照目前生物学的基本法,来看看在基本法框架之内的,生命体的共同特征。

首先需要明确的是,在如今的生物学框架内,生命体与生物是两个不同的概念,今天我们讨论的是生命体的共同特征,总的来看,其具有四大基本特征。

第一大特征是“都能对外界刺激做出反应”。我们知道,我们的人体可以感受力、热、声、光、电等来自周围环境的刺激,并做出相应的反应。比如在夏天的北京,黄博士就会出汗来散热。而当马路对侧的二逼在照明条件良好的城市打开远光灯时,黄博士就会不自觉的眯起本来就没多大的眼睛,同时,他的瞳孔也会不自觉地缩小。还比如说,当你没来由地揍了黄博士一拳时,那就祝你平安了。可见,人类总会有意或无意地“趋利避害”,使自己处于更加有利的地位。

同样的,大肠杆菌虽然与黄博士千差万别,更没有黄博士那样高级,但事实上,它们也能对周围环境的刺激做出反应,并顽强地活下来。大肠杆菌的全身遍布“鞭毛”,可以在鞭毛的驱动下有目的地运动。鞭毛是一种细长的丝状结构,由蛋白质构成,通过根部的“发动机”进行控制。鞭毛向同一方向旋转时,大肠杆菌就会前进,反之,当部分鞭毛逆向旋转时,推进力便会失去平衡,从而使得大肠杆菌改变行进方向。就这样,大肠杆菌便可以不断地改变行进方向,在大肠中自由自在地游来游去。此外,大肠杆菌的表面还有感受有害物质的受体,当受体感知到有害物质时,就会把这一信息传递给鞭毛的发动机,此时,让鞭毛逆向旋转的开关就会打开,从而改变大肠杆菌的行进方向。也就是说,大肠杆菌可以感知危险,并赶紧躲得远远的。利用这一机制,大肠杆菌就能成功避开有害物质、逃离危险。不但如此,大肠杆菌还可以利用身体表面的受体,来靠近营养成分多或是温暖的地方,这些都更有利于大肠杆菌的生存。

世间万物为什么有生就死(万物哲理什么是生命)(2)

大肠杆菌

世间万物为什么有生就死(万物哲理什么是生命)(3)

细菌的鞭毛

动物与细菌都可以跑,事实上,不会动的植物也能对周围环境的刺激做出反应。比如说,在黑暗的房间中栽培萝卜苗,那么如果只从一个方向照射灯光的话,萝卜苗的茎尖便会慢慢地向光线方向倾斜生长,这就是植物对光刺激做出反应的证据。

可见,对周围刺激做出反应,是所有生命体共有的一个特征。这一机制不断进化,最终便造就了最高级的生物——人类。

生命体的第二大特征是“从外界获取营养”。我们知道,人类的生存离不开氧气、水和食物,事实上,没有这三种物质,任何动物都将无法生存。具体来看,动物依靠摄取植物所制造的氧气和有机物生存,并将其转化为自身物质或是维持生命活动所有的能量,并把不需要的二氧化碳、热量,以及从外界摄取的有机物所分解成的无机物或有机物排出体外。

同动物一样,植物也需要从外界获得营养。植物利用太阳光能,以水和二氧化碳为原料,生成有机物以及生命活动所必需的能量。这个反应过程就是光合作用。氧气是光合作用的副产物,光合作用所合成的有机物主要有两大类,一类使植物具有一定的形状,另一类则可以作为自身能源使用,比如淀粉。

事实上,所有的生命体都必须从外界获得营养才能生存下去,营养就是指生物维持机体功能以及生长发育所必需的物质。尽管不同生物所需的营养各不相同,但世界上根本不存在完全不需要营养的生物。所有的生物体都要把从外界摄取的营养,通过化学反应,转变成自身的组成物质或是维持生命活动所必需的能量。这一转变过程就被称作“代谢”。同时,生物体在通过代谢活动充分吸收和利用从外界环境中获取的营养后,还要把不需要和不能利用的废物再次排出体外。用高档次的话来说,所有的生物体必须与外界环境之间,进行物质的交换和能量的流动,否则就无法生存。

以上便是生命体所共有的第二个特征。而作为从外界获得营养的先决条件,所有的生命体还都具备一个特征,这便是今天要说到的第三个特征——区分自身与自身之外,也就是区分内部与外部的界限。这个特征看似跟废话一般,但却万分重要,因为如果没有内外之分的,生命体就压根不能从外界摄取营养了。

生命体所具备的最后一大特征便是“繁殖”。

猪每胎产仔10只左右;翻车鱼更是具有超强的生殖力,一次可产卵几亿粒;蒲公英的种子带着绒毛,好似小小的降落伞,随风飘扬、落地生根。青霉菌则依靠孢子进行生殖。总之,生物的繁殖方式是五花八门、不一而足,但毫无疑问,任何一个生物体都会以自己特有的方式来繁殖后代从而延续生命,简称续命。

世间万物为什么有生就死(万物哲理什么是生命)(4)

翻车鱼

繁殖是所有生命都必须具有的基本现象之一,其中最重要的一点是,子代与亲代在形态构造、生理机能上非常相似。俗话说得好:龙生龙,凤生凤,老鼠的儿子会打洞。亲代将自己的特征传递给子代,繁殖出与自己性状相似的后代,这就是“遗传”。

好了到此为止,我们便介绍完了生命体所必须具备的四大特征,对于一个可以称得上生命的存在来说,这四个特征缺一不可。比如自动门可以对外界环境做出反应,但它显然不是生命。那么是不是说,一个物体具体了这四种特征,它就一定是生命呢?答案是肯定的。于是,生命的定义便诞生了,这便是“具有内外之分、能回应刺激、能从外界摄取营养、能进行自我复制,繁殖出与自己相似的后代的物质系统”。

知道这四点之后,我们就可以发现,除了生物之外,病毒其实也算是生命体,因为它也具备上述四条特征。那么机器人能不能被称作生命呢?我们来一一对照一下这四个特征,对外界环境做出反应、趋利避害,显然机器人可以做到。从外界摄取营养,这就更是必然的了,机器人总得充电吧?内外之分,这就不用提了。那么机器人可以繁殖吗?在未来,这也完全是可以办到的。ControlC ControlV就可以了,当然了,他们也可能利用其他我们现在想象不到的方法,来复制自身的遗传信息。

当然了,这种机器人在现在的技术条件下还无法实现。但总有一天,和人类没有任何区别的高智能机器人,将正式登上历史舞台,当这一天到来之时,我们的生命观也必将改写。不过,即便出现这样的机器人,按目前的生物学理论来看,机器人与病毒虽然可以称得上生命体,但却无法被称为“生物”,那么地球上形形色色的生物,其作为生物,还要满足哪些条件呢?

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