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生命

  • 拼音:shēng mìng 英文:life
綠色植物-生命
綠色植物-生命

  生命泛指一類具有穩定的物質能量代謝現象(能夠穩定地從外界穫取物質和能量並將體内產生的廢物和多餘的熱量排放到外界)、能回應刺激、能進行自我複制(繁殖)的半開放物質系統。生命個體通常都要經歷出生成長死亡。生命種群則在一代代個體的更替中經過自然選擇發生進化以適應環境。生物學則是以研究生命爲中心的科學。
  具有以上特征的個體均被視爲生物,不過並非所有對生命的定義都以上述條件爲標准。例如新陳代謝和自我複制的能力有時被視判斷生命的根本條件,我們稱之爲生命現象病毒在有寄主可寄生的時候,會表現出生命現象;但在沒有寄主可寄生的時候,不會表現生命現象,所以病毒是介於生命無生命之間的一種奇妙的生物
生命沒有公認定義,不同的科學家曾提出過各種定義。

傳統定義

  科學家經常認爲隻有生物體會展現以下全部現象:
  體内平衡:能夠調節體内環境以維持身體處於一個相對恒定的狀態,例如恒溫動物能發汗來降低過熱的體溫,也能靠發抖來產生額外的熱量以保持體溫。

生物存活於石山之上
生物存活於石山之上

  組織性:由一個或以上的生物基本單位──細胞所組成。

  新陳代謝:能夠轉換非生物爲細胞成分(組成代謝)以及分解有機物(分解代謝)來穫取和轉化能量。生物體需要能量來維持體内平衡及產生其他生命現象。
  生長:使組成代謝的速率高於分解代謝的速率來讓細胞體積增大,並在細胞分裂後使細胞成長。一個生長中的有機體增加其細胞的數量和體積,而不止是將得到的物質積存起來。某些物種的個體可以長得很巨大,例如藍鯨。
  適應:對環境變化作出反應的能力,與生物當前的身體構造、生活習性及遺傳有關。這種能力對生存是很重要的。生物可以通過進化適應環境。
  對刺激作出反應:反應可以以很多方式進行,從單細胞變形蟲被觸碰時的收縮到高等生物在不同情況下的複雜反射。最常見的反應是運動,例如植物的葉片轉向太陽以及動物追捕其獵物。
  繁殖:能夠產生新的個體。包括隻需一個親本的無性生殖和需要至少兩個親本的有性生殖。
大部分科學家稱這樣的現象爲生命的表現方式。通常必須具備全部七個特征才能被視作生命。
  但是,這個定義也有局限性[3]。例如:有些生物體不能繁殖,因爲它們是正常物種中自然形成的生殖器官發育不全的類型(例如工蟻、工蜂),或者它們的生殖器官受到了破壞(比如宦官),或者它們是種間雜種而不能產生後代(例如騾、獅虎獸)。這些生物體仍是生命。有些人說生命的特性是可遺傳的;因此,這些不能繁殖的有機體也還是有生命的,它們仍可以通過親屬選擇等機理來產生新個體。

幼兒-生命
幼兒-生命

  有些人認爲病毒和朊毒體(能夠進行自我複制的蛋白質)是可以自行複制的毒素而不是生命體,因爲它們不能在沒有其他細胞的情況下表現出生命現象。但是,立克次體和衣原體等有類似細菌的細胞結構的生物也不能獨立執行很多重要的生化過程,它們也要進入真核生物宿主細胞的細胞質内進行生長和自我複制。另外,幾乎所有的生命都倚賴其他物種提供食物,並且歸根結底需要地球上某些細胞的特殊化學作用來提供能量源,如光合作用和海底熱泉細菌的硫化作用。
  具系統性的生命定義是,生物是自我組織並自我制造的。這些物質不與耗散結構混淆(如:火)。
  這個定義變種包括了斯圖爾特 考夫曼(Stuart Kauffman)定義生命爲能夠複制自己或他人的一種自主主體(autonomous agent)或一種多主體系統(multi-agent system),並最少完成一次熱力學循環。

其他定義

  生命是具自我組織、自相殘殺的系統的特征,而其中包含了可以突變的族群。這定義不包括某些哲學定義爲有生命的火焰,但包括了工蟻、病毒和騾。自我複制以及能量消耗隻是系統要保持延續的方法之一。這解釋了爲何蜂有生命但又會爲了保護蜂巢而自殺。在這個個案中整個群體運作的方式與生物無異。[來源請求]
一種制造不同且可變複雜性的互動物質組織,透過利用物質和能量複制“接近完美”的個體。這個定義中的“接近完美”便是複制中有利於使生物適應環境的突變。[來源請求]

生命的起源

  生命的起源

圍繞黄石公園大棱鏡泉的嗜熱生物
圍繞黄石公園大棱鏡泉的嗜熱生物

  盡管不能准確地找到確實時間,但有證據表現地球上的生命已存在了大約37億年[5]。

  雖然沒有標准表示生命起源的模型,但現時最爲公認的科學模型[6]建立於一個或更多包括下面的發現之上,可以粗略地列出有以下假設:
  模擬真實的史前生物環境以制造形成生命的基本細小分子。這已由米勒-尤里實驗以及Sidney W. Fox的工作所證明。
  磷脂自發地形成脂雙層,而脂雙層是細胞膜的基本結構。

  制造隨機核糖核酸分子的過程可能制造出核酶,而可以在非常特殊的環境下制造更多核糖核酸。
  很多不同的假說認爲早期地球上的簡單有機分子能夠轉變爲原始細胞並進行新陳代謝。很多模型可分爲“先有基因”或“先有新陳代謝”兩類,但最近流行的混合模型並不屬於任何一類[7]。現時所推測的生命歷史還有很多疑點,生命的起源對科學家而言仍是一個很大的謎團。

外星生命

外星生命和天體生物學

  在宇宙中,地球人類已知的唯一存有生命的星球。德雷克公式可以估算其他地方出現生命的機率,但科學家不同意很多公式中變量的值(嚴格地說,德雷克公式計算的是處於銀河系中且我們可能接觸的外星生物的數量,而不是有生命的機率)。取決於不同的值,方程式可以暗示生命的形成是頻繁或稀少的。德雷克計算我們在任何時間可能接觸的外星生命隻有1個。
  有關地球生命的起源,胚種論也被稱爲外源性起源認爲生命來自宇宙,通過隕石、彗星或宇宙塵等天體到達地球。但是這些理論對解釋生命的起源沒有幫助。

生命的終結

  即生命體死亡階段或狀態。以人類爲例,一般以呼吸及心髒跳動停止和腦部完全停止活動(非暫時性的停止)爲判定死亡的標准。詳見(死亡)。
  生命體的死亡可以是因爲細胞分裂的次數達到極限而衰亡,也可以是被毒素、自然災害或其他生物殺死。
  任何一個個體的死亡並不會威脅物種的存在,反而是維持物種延續的重要環節。如果年老的個體永遠不死,新的個體會失去生  存空間和生存必需的資源。但個體大量死亡至難以維持繁殖時,物種就可能滅絕。

  已經死亡細胞不能重建生命活動。已經死亡的生物個體不能複活。這是生命的基本特征之一。

古代生命觀

  古希臘哲學家傾向於把一切尚不了解的產生運動的原因稱之爲“”。以後的學者們就借用了這個“力”的概念,研究了各種運動,如物理學中的“引力”、“電磁力”,化學中的“親和力”等。他們的研究取得了很多成果,但至今還沒有弄清楚古希臘哲學家很早就提出了所謂“活力”或“生命力”是什麼。中國古代的哲學家傾向把尙不了解的產生運動的原因歸之爲“氣”生命被看做是“氣”的活動。例如,“人之生也,氣之聚也,聚則爲生,散則爲死......故曰通天下一氣耳”“氣”也是不明確的概念,不同的學者有很不同的解釋如:“人之生,其猶冰也,水凝而爲冰,氣積而爲人。”這里把生命的形成比作結冰的過程,也有把生命比作火的。,如:“人含氣而生,精盡而死,死猶撕,滅也。譬如光焉,薪盡而火滅,則無光矣。故滅火之餘,無遺炎矣;人死之後,無遺魂矣。”這種觀點則強調生命是一個無知的代謝過程。正因如此,所以中國古代哲學家把生命看作一個物質運動過程,常把生與死連起來討論,這也是中國哲學家的思想特點,例如“有血脈之類,無有不生,無生不死,以其生,故知其死也”把生命看作與死亡對立的。

現代生命觀

  根據生命形態的表現特征所歸納的生命定義 現代科學出現後,人們就對自然現象分門别類地研究,各門科學從不同的角度來研究生命,因此看法也不盡相同。20世紀50年代以前,人們從所有生命形態的共同表面特征歸納出一個“生命”的定義認爲:生命是一個具有與環境進行物質和能量交換(即新陳代謝)、生長繁殖遺傳變異和對刺激作出反應的特性物質系統。這種類型的定義,描述了生命活動的一搬特征,具有一定的認識價值。但是隨着科學的發展,愈來愈覺得這種定義有很大的局限性。因爲所有的這些特征都可以有一些例外。

分子生物學的生命觀

  從生命物質微觀構成的共性來概括生命定義 根據分子生物學的研究,人們對構成生命活動的基本物質有了比較詳細的了解。生命體的形狀、大小和結構可以千差萬别,但他們都是由脱氧核糖核酸DNA)、核糖核酸RNA)和蛋白質等大分子爲骨架構成的。

植物幼苗-生命
植物幼苗-生命

  DNA是由四種不同的叫做脱氧核苷酸的小分子(單體)按一定排列次序組成的一條非常長的分子鏈。列如大腸杆菌的 DNA就是有約兩萬個脱氧核苷酸分子組成的長鏈。在各種不同形式的生命體中,DNA相當於同樣的字母寫出的長短不同、排列次序不同、因而意義也不同的書。RNA也是有四種不同的叫做脱氧核糖核苷酸的單體連接而成的分子鏈。其情況與DNA相似,但鏈較短。各種不同形式的生命體重有着各式各樣長短不一的 RNA蛋白質是由20種不同的氨基酸單體按照一定次序連接起來長鏈分子,各種不同的生命體中具有各式各樣的單體排列次序的長短不同的蛋白質鏈,鏈的摺叠、卷曲形狀也不同。總之各種生物的DNA、RNA和蛋白質都分别由四個脱氧核苷酸、四種脱氧核糖核苷酸和20種氨基酸單體組成,也就是說它們都是由通用的“元件”組成的。這些核酸、蛋白質在各種生物的生命活動中所起的作用也基本相同。

植物也有生命
植物也有生命

  由於DNA可以自身複制,因而使生命物質具有繁殖遺傳的能力;由於DNA能通過轉錄和翻譯決定RNA及蛋白質的結構,從而控制了生物的形態結構和生理功能;而複制、轉錄及翻譯這些過程又都需有蛋白質酶及RNA參與。這樣,就有了一個分子生物學的生命定義:生命是由核酸和蛋白質特别是酶的相互作用產生的。可以不斷的繁殖的物質反饋循環系統。這種說法是對生命物質的微觀結構及其運動過程的描述。他概括了分子生物學的一些重要的理論突破,但仍然有一些界限不清楚的地方。自然界有一列東西稱爲病毒,病毒是由核酸鏈和蛋白質外殼構成,單獨存在時,好像一種純粹的化學物質,並可結晶;但一旦進入了活的特定的宿主細胞中,就可利用宿主細胞内單體和能量的供應,以及複制、轉錄和翻譯的“機器”自我繁殖。它更爲簡單,隻是一些裸露的環狀核酸,但可以進入活得細胞中間,利用活細胞内的複制“機器”自我繁殖。此外,類病毒也有類似的情況。這些物質是肉具有生命,有人認爲,隻要能控制自身繁殖和遺傳變異並對進化力量獨立做出反應的都應稱之爲生命。如果這樣講,那麼病毒,噬菌體、質粒和病毒之類的東西就都可劃爲生命體。也有人認爲必須能夠獨立自主地複制、轉錄、翻譯,而病毒、類病毒和質粒之類的東西是一種不完整的生命形態,它們都是寄生的,不能獨立存在。但後一種觀點也不能成爲明確的生命定義的劃分界限。因爲生命體從來就不是一個孤立的存在物,它與周圍環境以及與其他生命都有着不可分割的聯繫。這就使得什麼是獨立生活、什麼是寄生生活失去了明確的意義。因此還需要從宏觀的角度、也就是從生態學去研究生命觀

參見

非傳統生物
人工生命
外星生命
細胞生命
非細胞生物
細胞自動機
嗜極生物 - 生存於“極端”環境(例如熱液噴口)的生物

生命的起源
蓋亞假說
分類學 - 描述,分類以及命名生物的科學
種系發生學 - 研究物種間的進化關係
生命游戲 - 簡單透過數學上模仿生態系統的動態細胞自動機

擴展閱讀:

1 高科技前沿-生命科學:http://www.bjkp.gov.cn/gkjqy/smkx/index.htm 2 http://www.friendshipmuseum.com/tabid/239/InfoID/2782/Default.aspx

參考資料:

所屬分類:

開放式分類:

哲學  生物  生物學  生命  詞語

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