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当我们谈论生命时，我们在谈论什么？

来源：晰数塔互联网快讯时间：2023年06月18日 20:06

本文来自微信公众号：神经现实（ID：neureality），作者：Lawrence M. Krauss，译者：Muchun，审校：安静虫，编辑：宴梁，原文标题：《生命之谜，是定义问题，还是其他？》，题图来自：《普罗米修斯》

一个无生命的宇宙如何成为有生命的宇宙？长期以来，艺术家、画家、作家以及科学家们，对此争论不休，也从此问题中获得灵感。

相较于其他可观察的物理现象，生命更像是一种神迹。对于大多数当前时代的人而言仍是如此。然而，科学的核心假设是自然结果有其自然原因。如果我们认同生命也服膺于物理法则，就不得不从神圣领域转向世俗，或至少转向自然。

尝试回答宇宙中那些著名未解之谜的对谈，必须要提及自然中最令人敬畏的两个谜题——生命与意识，否则它便是残缺不全的。尽管这些领域通常被归入生物科学领域，但自然本身并不依循19世纪的学科分类划分自身。生物学规律由化学规律决定，化学规律又转而由物理规律决定。任何对生命的基本理解，最终也会反映出这些物理和化学规律的运作。

这一事实启发了一些20世纪的杰出物理学家思索生命的本质、起源及其在宇宙中可能的稳健性（robustness）。量子力学的奠基人之一薛定谔（Erwin Schrödinger）在1946年写了一本颇具影响力的书——《生命是什么？》（What is Life?），这本书促使一个有志成为鸟类学家的年轻学生将目光投向遗传学。这个名叫詹姆斯·沃森（James Watson）的学生，之后发现了生命遗传编码的基础——DNA的双螺旋性质。（沃森的合作者弗朗西斯·克里克[Francis Crick]是一位训练有素的物理学家。）

后来人们发现，薛定谔是受到物理学家马克斯·德尔布吕克（Max Delbrück）的影响。德尔布吕克已经在基本的物理相互作用方面，做出了开创性工作，之后却转向遗传学研究。他在1935年关于分子遗传学的研究对薛定谔产生了极大的影响。这是一项关于细菌和病毒的研究，德尔布吕克因为这项研究获得诺贝尔生理学或医学奖。而在完成这项研究时，德尔布吕克仍持有物理学教席。直到1947年，他才成为一名生物学教授。

在21世纪，回答生命本质及其起源这一基本谜题的必要工具可能会再次出现于物理学实验室中，甚至可能是在天体物理学系。这些问题太重要也太基本了，不能将之仅仅归入某个科学领域。

首先让我们看看薛定谔的问题：

生命是什么？

辨别某物是否有生命似乎轻而易举，然而稍加思考，生命的定义便会变得含糊不清。最终，我们或许不得不借用斯图尔特法官（Potter Steward）谈及色情制品时所说的话：“当我看到它，我就知道是不是”。

比如，可能会有人给出如下定义：有生命的系统忠实地进行繁殖，并存在内部的新陈代谢，通过从环境中汲取能量，存储并消耗这些能量以生长和繁殖。

那么根据这一定义，火是有生命的吗？

火符合以上所有条件。森林大火从环境中汲取能量，在某种意义上它也忠实地繁殖，这取决于火的性质和可获得的可燃物。火当然也会新陈代谢，消耗能量以生长和繁殖。

我不认为有人会认同火是有生命的，因此，我们需要给出更好的定义。

维基百科对生命的定义是这样的：有生命的有机体通常被视作一个维持内稳态的开放系统，它由细胞构成，具有生命周期，进行新陈代谢，能够生长，适应环境，对刺激做出反应，繁殖和演化。

这个定义无疑更完整，也更加精确地涵盖有生命之物。内稳态是指一种必要的生物平衡的维持，法国生理学家克劳德·伯纳德（Claude Bernard）于1849年首次对其予以描述。1920年，沃尔特·布拉福德·坎农（Walter Bradford Cannon）创造出此概念以描述这一生物必要条件。

如果视内稳态为生命的必要条件，火大概就能被排除在生命之外，因为火的确没有维持静态平衡的反馈回路。但我们却有理由认为生命是可控的燃烧——至少可呼吸的生命是这样。地球最令人吃惊的一个方面是，历史早期的星球上并没有自由氧。这是一种幸运，因为氧化过程会释放能量，就像多数火焰的燃烧都需要氧气。若氧气在早期就存在，许多生命的原材料就会在早期被氧化。那些如今遍及全球的生命在起源、演化和生长过程中所必需的珍贵的存储能量，就会被这样释放掉。

生命介于氧化和火焰之间。不同于二者，生命会调节对能量的摄入，以维持对于生存和最终的繁殖而言至关重要的内稳态。

说到繁殖，繁殖是生命的本质吗？那么病毒是生命吗？比如在过去几年控制着我们生活的新型冠状病毒。

尽管病毒没有满足上面定义中给出的生命体的所有条件，但对我来说，病毒肯定是活着的。虽然它们的生存策略要求其依附于其他有机体，但它们已经形成了一套在其他活的有机体环境中繁殖所必需的复杂生物化学机制。此外，如果说病毒没有生命，我很难认为自己必须戴口罩或注射疫苗的原因是为了将自己与某个无生命之物隔离开。因此，我认为病毒也是活着的。但我也会说冥王星是一个行星……

无论病毒是否拥有生命，病毒都很有可能帮助生命演化至如今的形式。一些病毒不会对宿主产生有害影响，在这种情形中，我们可以将其视作共生体。最后，它们的生物化学特征可能会被整合进更复杂的细胞，以此扩展生命系统的能力。

或许最著名的融合案例是线粒体。线粒体是现代活体细胞的一部分，其功能是控制呼吸时氧气的摄入和加工。如马古利斯（Lynn Margulis）和其他人首次提出的猜测那样，线粒体极有可能是被同化进其他细胞的自主有机体，这种同化提升了后者加工能量的能力（呼吸作用在电子处理过程中可以释放的能量，是光合作用下所释放能量的35倍）。

对于《星际迷航》的粉丝来说，线粒体的同化与博格集合体（Borg collective）这种更复杂的同化并无不同。博格人是一种高级文明，它们通过适应和利用其他文明中最好的特征，并吸收进自身的生物学和科技中来征服其他文明。第一个吞噬线粒体的真核细胞没有能力说出“抵抗就是徒劳的”，但事实可能就是这样。

定义是有用的，但定义不是科学的核心（尽管初级科学的课堂，不幸时常给人留下这种印象）。科学关乎过程，关乎理解动态性，这也是我想要关注的地方。地球上各种生命的演化确实是丰富且令人振奋的研究领域，这一领域有其自身的谜题，但关于生命的主要未决问题不在这一领域。最大的未解之谜仍然存在：生命最初是怎样开始的？只有地球上有生命吗？所有生命的形式都类似于地球上的生命形式吗？

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

本文来自微信公众号：神经现实（ID：neureality），作者：Lawrence M. Krauss，译者：Muchun，审校：安静虫，编辑：宴梁