生命之謎，是定義問題，還是其他？

一個無生命的宇宙如何成為有生命的宇宙？長期以來，藝術家、畫家、作家以及科學家們，對此爭論不休，也從此問題中獲得靈感。

相較于其他可觀察的物理現(xiàn)象，生命更像是一種神跡。對于大多數(shù)當前時代的人而言仍是如此。然而，科學的核心假設是自然結果有其自然原因。如果我們認同生命也服膺于物理法則，就不得不從神圣領域轉向世俗，或至少轉向自然。

嘗試回答宇宙中那些著名未解之謎的對談，必須要提及自然中最令人敬畏的兩個謎題——生命與意識，否則它便是殘缺不全的。盡管這些領域通常被歸入生物科學領域，但自然本身并不依循19世紀的學科分類劃分自身。生物學規(guī)律由化學規(guī)律決定，化學規(guī)律又轉而由物理規(guī)律決定。任何對生命的基本理解，最終也會反映出這些物理和化學規(guī)律的運作。

(資料圖片)

-Hanna Tsyanea?-

這一事實啟發(fā)了一些20世紀的杰出物理學家思索生命的本質、起源及其在宇宙中可能的穩(wěn)健性（robustness）。量子力學的奠基人之一薛定諤（Erwin Schr?dinger）在1946年寫了一本頗具影響力的書——《生命是什么？》（What is Life?），這本書促使一個有志成為鳥類學家的年輕學生將目光投向遺傳學。這個名叫詹姆斯·沃森（James Watson）的學生，之后發(fā)現(xiàn)了生命遺傳編碼的基礎——DNA的雙螺旋性質。（沃森的合作者弗朗西斯·克里克[Francis Crick]是一位訓練有素的物理學家。）

后來人們發(fā)現(xiàn)，薛定諤是受到物理學家馬克斯·德爾布呂克（Max Delbrück）的影響。德爾布呂克已經(jīng)在基本的物理相互作用方面，做出了開創(chuàng)性工作，之后卻轉向遺傳學研究。他在1935年關于分子遺傳學的研究對薛定諤產(chǎn)生了極大的影響。這是一項關于細菌和病毒的研究，德爾布呂克因為這項研究獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。而在完成這項研究時，德爾布呂克仍持有物理學教席。直到1947年，他才成為一名生物學教授。

在21世紀，回答生命本質及其起源這一基本謎題的必要工具可能會再次出現(xiàn)于物理學實驗室中，甚至可能是在天體物理學系。這些問題太重要也太基本了，不能將之僅僅歸入某個科學領域。

-?Hanna Tsyanea?-

首先讓我們看看薛定諤的問題：

生命是什么？

辨別某物是否有生命似乎輕而易舉，然而稍加思考，生命的定義便會變得含糊不清。最終，我們或許不得不借用斯圖爾特法官（Potter Steward）談及色情制品時所說的話：“當我看到它，我就知道是不是”。

比如，可能會有人給出如下定義：有生命的系統(tǒng)忠實地進行繁殖，并存在內部的新陳代謝，通過從環(huán)境中汲取能量，存儲并消耗這些能量以生長和繁殖。

那么根據(jù)這一定義，火是有生命的嗎？

火符合以上所有條件。森林大火從環(huán)境中汲取能量，在某種意義上它也忠實地繁殖，這取決于火的性質和可獲得的可燃物?；甬斎灰矔玛惔x，消耗能量以生長和繁殖。

我不認為有人會認同火是有生命的，因此，我們需要給出更好的定義。

-Murat Kalkavan?-

維基百科對生命的定義是這樣的：有生命的有機體通常被視作一個維持內穩(wěn)態(tài)的開放系統(tǒng)，它由細胞構成，具有生命周期，進行新陳代謝，能夠生長，適應環(huán)境，對刺激做出反應，繁殖和演化。

這個定義無疑更完整，也更加精確地涵蓋有生命之物。內穩(wěn)態(tài)是指一種必要的生物平衡的維持，法國生理學家克勞德·伯納德（Claude Bernard）于1849年首次對其予以描述。1920年，沃爾特·布拉福德·坎農(nóng)（Walter Bradford Cannon）創(chuàng)造出此概念以描述這一生物必要條件。

如果視內穩(wěn)態(tài)為生命的必要條件，火大概就能被排除在生命之外，因為火的確沒有維持靜態(tài)平衡的反饋回路。但我們卻有理由認為生命是可控的燃燒——至少可呼吸的生命是這樣。地球最令人吃驚的一個方面是，歷史早期的星球上并沒有自由氧。這是一種幸運，因為氧化過程會釋放能量，就像多數(shù)火焰的燃燒都需要氧氣。若氧氣在早期就存在，許多生命的原材料就會在早期被氧化。那些如今遍及全球的生命在起源、演化和生長過程中所必需的珍貴的存儲能量，就會被這樣釋放掉。

生命介于氧化和火焰之間。不同于二者，生命會調節(jié)對能量的攝入，以維持對于生存和最終的繁殖而言至關重要的內穩(wěn)態(tài)。

-?W.illus Illustration?-

說到繁殖，繁殖是生命的本質嗎？那么病毒是生命嗎？比如在過去幾年控制著我們生活的新型冠狀病毒。

盡管病毒沒有滿足上面定義中給出的生命體的所有條件，但對我來說，病毒肯定是活著的。雖然它們的生存策略要求其依附于其他有機體，但它們已經(jīng)形成了一套在其他活的有機體環(huán)境中繁殖所必需的復雜生物化學機制。此外，如果說病毒沒有生命，我很難認為自己必須戴口罩或注射疫苗的原因是為了將自己與某個無生命之物隔離開。因此，我認為病毒也是活著的。但我也會說冥王星是一個行星?????

無論病毒是否擁有生命，病毒都很有可能幫助生命演化至如今的形式。一些病毒不會對宿主產(chǎn)生有害影響，在這種情形中，我們可以將其視作共生體。最后，它們的生物化學特征可能會被整合進更復雜的細胞，以此擴展生命系統(tǒng)的能力。

-?Design Cells?-

或許最著名的的融合案例是線粒體。線粒體是現(xiàn)代活體細胞的一部分，其功能是控制呼吸時氧氣的攝入和加工。如馬古利斯（ Lynn Margulis）和其他人首次提出的猜測那樣，線粒體極有可能是將被同化進其他細胞的自主有機體，這種同化提升了后者加工能量的能力（呼吸作用在電子處理過程中可以釋放的能量，是光合作用下所釋放能量的35倍）。

對于《星際迷航》的粉絲來說，線粒體的同化與博格集合體（Borg collective）這種更復雜的同化并無不同。博格人是一種高級文明，它們通過適應和利用其他文明中最好的特征，并吸收進自身的生物學和科技中來征服其他文明。第一個吞噬線粒體的真核細胞沒有能力說出“抵抗就是徒勞的”，但事實可能就是這樣。

定義是有用的，但定義不是科學的核心（盡管初級科學的課堂，不幸時常給人留下這種印象）。科學關乎過程，關乎理解動態(tài)性，這也是我想要關注的地方。地球上各種生命的演化確實是豐富且令人振奮的研究領域，這一領域有其自身的謎題，但關于生命的主要未決問題不在這一領域。最大的未解之謎仍然存在：生命最初是怎樣開始的？只有地球上有生命嗎？所有生命的形式都類似于地球上的生命形式嗎？

-Hanna Tsyanea?-

作者：Lawrence M. Krauss |?譯者：Muchun

審校：安靜蟲?|?編輯：宴梁

排版：騏跡?|?封面：W.illus Illustration

原文：

https://quillette.com/2023/04/17/how-do-we-define-life/

關鍵詞：