生命的本质怎么理解（生命的定义不仅仅是哲学上的问题）

生命的定义

尝试定义生命不仅仅是一个哲学问题。我们声称在宇宙的其他地方发现生命之前，我们需要理解将生命物质与非生命物质区分开来的是什么。

1944年，物理学家艾尔文·施汀格就将生命物质定义为“避免腐败到达平衡状态的物质”。该定义参考了热力学第二法则：熵总是在增加。

熵通常是指混乱或无序状态，但实际上，它是能量向一种均匀状态扩展的过程。一杯冷水会慢慢变温，直到与周围空气的温度一样，这就可以看出该法则。因为这个趋势是趋向平衡状态，宇宙最终将会是一种完全无结构的状态，由均匀分布、具有相等热度的原子组成。

生物通过摄入营养物来抵抗熵。这种摄入能量进行活动并排出废弃副产品的生物化学过程叫做“新陈代谢”。如果新陈代谢是生命的一种迹象，科学家在探索其他世界的生命时，可以寻找新陈代谢的废弃副产品。

至少，这是1976年“海盗”号探测器在火星上进行标志释放实验之后的观点。这个实验是通过给火星土壤样品增加有放射性标记的液态营养物来检测生命的新陈代谢线索。如果这些营养物被生命体消耗了，作为废弃副产品释放的任何气体均可以得到放射性标记。

营养物被摄入后，二氧化碳气体会快速增加。由于这种气体具有放射性标记，科学家开始断定火星土壤内的有机体在摄入营养物并释放二氧化碳这种废弃副产品。但是，火星土壤被证明具有一种独特的土壤化学作用，能够产生一种类似新陈代谢的反应。尽管这个实验仍未得出结论，但是大多数科学家认为是火星土壤内的非生命化学过程引起了这种“新陈代谢”反应。“海盗”号实验表明，新陈代谢可能是生命的一个特性，而不是探索异域生命的一项适用准则。

地球上所有生命的另一个特性是对水的依赖性。

由于水在所有已知生命形式中均起着非常关键的作用，许多科学家认为水的使用将是所有生命普遍存在的一个特性。但是，科罗拉多大学和洛克希德一马丁公司的太空生物学家伯顿·克拉克说，水实际上是一个次要问题。

克拉克说：“水不能定义生命，它只是我们环境的一个方面。”

地球上的生命在水中进化，因此，如今地球上的生命就依赖于这种资源。但是我们不能说，没有水生命就不可能存在。在地球上，生命已经能够适应最恶劣的环境，因此，生命可能已经找到一种在无液态水的环境中生存的方式。

佛罗里达大学的太空生物学家史蒂文·伯纳也认为，水不一定是生命的一个普遍特性。

伯纳说：“我们可以设想一种溶剂——硫酸在金星上可能发生的化学作用。这些作用的发现对于我们的生命观点具有深厚的影响，并且还影响着NASA寻找生命的方式。”斯克里普研究所的盖德尔-乔伊最近创立的生命定义既未提及新陈代谢，也没提及水。该定义认为，生命是“一个能够进行达尔文式进化的自我维持系统”。

但是，克拉克说大多数生命形式在技术上并非是自我维持的。动物吃植物或其他动物，植物在其根部需要微生物来摄入养分，而细菌通常生活在其他有机体内部，依赖其寄主的内部环境。他说，完全自我维持的有机体只有化学能无机自养生物和光能无机自养生物，且它们都相对罕见。

克拉克说，达尔文式进化是此问题的另一个准则。

怎么能知道某物是否已经进行达尔文式进化?所涉及的时间尺度是巨大的：在能够宣布一个有机体确实活着之前，科学家可能需要对该物体的化石历史有一个全面了解。

根据克拉克的观点，活的有机体至少能显示出102种可观测的特性。将所有这些特性一起叠加到一个单独定义中(假如非常长)仍然不能获得生命的本质。但是，克拉克从这个特性清单中选出了他认为在创立一种生命新定义时具有普遍性的三项特性。这个定义说：“生命能繁殖，生命消耗能量，这些功能遵循一套有机体内含的指令。”

这些指令就是地球上所有有机体内组成基因代码的DNA和RNA“字母”。有人可能会说，一团野火也能繁殖和消耗能量，结晶和各种化学反应也是这样。事实上，伯纳说：“不管是否为活体，每一个自然的化学过程均要消耗自由能量。”克拉克说，这些现象没有一个是“活着的”，因为没有任何一个具有内含的基因代码指令(因为长时间以来并没有任何变化，我们就可以知道不存在任何指令)。它们遵从的是物理规则，而不是内含的指令，因此它们在任何时间均表现一样。克拉克说，变化是了解某物是否具有内含指令的关键。

但是，并非所有的生物均能够繁殖。骡子天生就不能繁殖，大多数蜜蜂都不能繁殖：只有蜂后才拥有此荣耀。许多人类在整个生命过程中也未繁衍下后代，也没有人会认为这种人就不是活着的。

克拉克认为繁殖和能量消耗对于生命存在并不需要同时出现。他将生命划分为两类：“有机体”和“生命体”。有机体按照内含指令引导能量，这种能量可以让有机体完成某些活动。克拉克说，生命体是一个更宽泛的分类，包含有机体且能够进行繁殖。

克拉克说：“我的主张是单独的物理实体应叫做‘有机体’，但多个有机体组合即产生‘生命体’，从而可以实现繁殖。”

多年来已经创立了许多种生命的定义，但是还没有一个所有人都接受的单独定义。每种定义的有效性均受到了各种挑战。按照科罗拉多大学盖尔·克兰德的观点，这是因为定义仅涉及语言和概念，它们并不能扩展我们对世界的了解。我们只能定义已经了解的事物。

克兰德说，17世纪的科学家在试图给水下定义时遇到了同样的问题。水有许多种描述：它是湿的、能解渴。它会结冰、变成蒸汽，但是其他物质也具有这些特性。在科学家发现了分子化学之后，他们就能够将水定义为一个氧原子加上两个氢原子，这是每个人都认同的定义。我们在科学思考中可能需要一种类似的革命来定义生命。

克兰德说：“目前，通过新陈代谢或繁殖之类的特征(我们通常用来识别地球生命样本的特征)来定义生命并试图回答‘什么是生命’这个问题，是不可能成功的。回答‘什么是生命’这个问题我们所需要的是生命系统的基础理论。”

下一步工作是什么呢?

我们能不能使用克拉克的定义发现其他世界上的生命?“海盗”号探测器已经找到新陈代谢形式的能源消耗，但结果是不确定的。要将这个定义作为一种寻找生命的方式，我们可能需要考虑生命消耗能量的其他方式。

克拉克说，探索有内含指令的生命形式的问题在于，标准可能过于具体。我们所知道的指令仅有DNA和RNA。宇宙中可能存在其他基因系统，与地球上已发现的系统并不相似。