生命之謎，是定義問(wèn)題，還是其他？

一個(gè)無(wú)生命的宇宙如何成為有生命的宇宙？長(zhǎng)期以來(lái)，藝術(shù)家、畫家、作家以及科學(xué)家們，對(duì)此爭(zhēng)論不休，也從此問(wèn)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(duì)于大多數(shù)當(dāng)前時(shí)代的人而言仍是如此。然而，科學(xué)的核心假設(shè)是自然結(jié)果有其自然原因。如果我們認(rèn)同生命也服膺于物理法則，就不得不從神圣領(lǐng)域轉(zhuǎn)向世俗，或至少轉(zhuǎn)向自然。

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

(資料圖片)

-Hanna Tsyanea?-

這一事實(shí)啟發(fā)了一些20世紀(jì)的杰出物理學(xué)家思索生命的本質(zhì)、起源及其在宇宙中可能的穩(wěn)健性（robustness）。量子力學(xué)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(gè)有志成為鳥類學(xué)家的年輕學(xué)生將目光投向遺傳學(xué)。這個(gè)名叫詹姆斯·沃森（James Watson）的學(xué)生，之后發(fā)現(xiàn)了生命遺傳編碼的基礎(chǔ)——DNA的雙螺旋性質(zhì)。（沃森的合作者弗朗西斯·克里克[Francis Crick]是一位訓(xùn)練有素的物理學(xué)家。）

后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，薛定諤是受到物理學(xué)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(zhuǎn)向遺傳學(xué)研究。他在1935年關(guān)于分子遺傳學(xué)的研究對(duì)薛定諤產(chǎn)生了極大的影響。這是一項(xiàng)關(guān)于細(xì)菌和病毒的研究，德爾布呂克因?yàn)檫@項(xiàng)研究獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。而在完成這項(xiàng)研究時(shí)，德爾布呂克仍持有物理學(xué)教席。直到1947年，他才成為一名生物學(xué)教授。

在21世紀(jì)，回答生命本質(zhì)及其起源這一基本謎題的必要工具可能會(huì)再次出現(xiàn)于物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，甚至可能是在天體物理學(xué)系。這些問(wèn)題太重要也太基本了，不能將之僅僅歸入某個(gè)科學(xué)領(lǐng)域。

-?Hanna Tsyanea?-

首先讓我們看看薛定諤的問(wèn)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(huì)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(shí)所說(shuō)的話：“當(dāng)我看到它，我就知道是不是”。

比如，可能會(huì)有人給出如下定義：有生命的系統(tǒng)忠實(shí)地進(jìn)行繁殖，并存在內(nèi)部的新陳代謝，通過(guò)從環(huán)境中汲取能量，存儲(chǔ)并消耗這些能量以生長(zhǎng)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(shí)地繁殖，這取決于火的性質(zhì)和可獲得的可燃物?；甬?dāng)然也會(huì)新陳代謝，消耗能量以生長(zhǎng)和繁殖。

我不認(rèn)為有人會(huì)認(rèn)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(duì)生命的定義是這樣的：有生命的有機(jī)體通常被視作一個(gè)維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的開放系統(tǒng)，它由細(xì)胞構(gòu)成，具有生命周期，進(jìn)行新陳代謝，能夠生長(zhǎng)，適應(yīng)環(huán)境，對(duì)刺激做出反應(yīng)，繁殖和演化。

這個(gè)定義無(wú)疑更完整，也更加精確地涵蓋有生命之物。內(nèi)穩(wěn)態(tài)是指一種必要的生物平衡的維持，法國(guó)生理學(xué)家克勞德·伯納德（Claude Bernard）于1849年首次對(duì)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(nèi)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?yàn)榛鸬拇_沒有維持靜態(tài)平衡的反饋回路。但我們卻有理由認(rèn)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(gè)方面是，歷史早期的星球上并沒有自由氧。這是一種幸運(yùn)，因?yàn)檠趸^(guò)程會(huì)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(huì)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(zhǎng)過(guò)程中所必需的珍貴的存儲(chǔ)能量，就會(huì)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(huì)調(diào)節(jié)對(duì)能量的攝入，以維持對(duì)于生存和最終的繁殖而言至關(guān)重要的內(nèi)穩(wěn)態(tài)。

-?W.illus Illustration?-

說(shuō)到繁殖，繁殖是生命的本質(zhì)嗎？那么病毒是生命嗎？比如在過(guò)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(duì)我來(lái)說(shuō)，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(jī)體，但它們已經(jīng)形成了一套在其他活的有機(jī)體環(huán)境中繁殖所必需的復(fù)雜生物化學(xué)機(jī)制。此外，如果說(shuō)病毒沒有生命，我很難認(rèn)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(gè)無(wú)生命之物隔離開。因此，我認(rèn)為病毒也是活著的。但我也會(huì)說(shuō)冥王星是一個(gè)行星?????

無(wú)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(huì)對(duì)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(xué)特征可能會(huì)被整合進(jìn)更復(fù)雜的細(xì)胞，以此擴(kuò)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(xì)胞的一部分，其功能是控制呼吸時(shí)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(cè)那樣，線粒體極有可能是將被同化進(jìn)其他細(xì)胞的自主有機(jī)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(guò)程中可以釋放的能量，是光合作用下所釋放能量的35倍）。

對(duì)于《星際迷航》的粉絲來(lái)說(shuō)，線粒體的同化與博格集合體（Borg collective）這種更復(fù)雜的同化并無(wú)不同。博格人是一種高級(jí)文明，它們通過(guò)適應(yīng)和利用其他文明中最好的特征，并吸收進(jìn)自身的生物學(xué)和科技中來(lái)征服其他文明。第一個(gè)吞噬線粒體的真核細(xì)胞沒有能力說(shuō)出“抵抗就是徒勞的”，但事實(shí)可能就是這樣。

定義是有用的，但定義不是科學(xué)的核心（盡管初級(jí)科學(xué)的課堂，不幸時(shí)常給人留下這種印象）。科學(xué)關(guān)乎過(guò)程，關(guān)乎理解動(dòng)態(tài)性，這也是我想要關(guān)注的地方。地球上各種生命的演化確實(shí)是豐富且令人振奮的研究領(lǐng)域，這一領(lǐng)域有其自身的謎題，但關(guān)于生命的主要未決問(wèn)題不在這一領(lǐng)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/

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