让我们就从最大的一个问题开始吧。对“死”的思考，可能会帮助我们理解何为“生”。可以很负责任地说，你正在读的这本书，它是死的。大部分吧。可能有一点点活着的东西，虱螨之类极小的虫子在啃书脊里的胶水。当然，这与我们想讨论的不大相关。书的纸页是死的。要说某物死了，那它必然曾经活过。纸张是木头做的，准确地说是松树的木质化的细胞做的，那松树曾经活着，后来被砍倒并做成纸浆。所以纸张是死了的东西做的。那么印墨呢？黑色的墨由超细碳颗粒制成。它们是在石油加工过程中提取的，而石油是死了很久很久的微生物的残存。那么墨也是死了的东西做的吗？我们恐怕不会这样说，因为那些微生物已经死去太久太久，又经过了太多转变，足以令现在的墨与它最初的生命形式大相径庭，甚至可以说是不同的东西了。然而，这个语义点也不是我们所要讨论的。我们想要归纳出这样一个结论，即宇宙间的物质可以划分为两种：来自非生命过程的非生命物质，以及由生命创造的有过生命的物质。

可以肯定地说，前者要远远超过后者，即非生命物质远远超过由生命创造的物质。它们的区别在哪里呢？从一个视角来看，生命物质必须由细胞构成，少至一个，多则数万亿个。但这也只是一种对地球生命共有特征的观察总结，并不一定是对生命的普遍要求。仅仅因为这个星球上没有无细胞的生命，谁能说任何地方的生命就都必须要有个细胞？谁要真能肯定地这么说，那就一定是对“何为生命”这个问题有着更深刻的理解。

另一个对生命的描述是：生命是一个自我持续的过程，但这样说也是不完整的。还有其他非生命的东西，也可以自我持续和自我调节。比如说，天气，或者汽车发动机。

看来我们不得不说得更精准一些。但是，真没有一个简单明了的对生命的描述。恰恰相反，对生命的描述总是相当复杂的。“MERRING ”是一个最简短的对生命特征描述的总结，它不是一个英文单词，是7个英文单词的缩写。还有其他很多种对生命特征的描述，几乎都要提到这7件事：运动（Movement）、排泄（Excretion）、呼吸（Respiration）、繁殖（Reproduction）、应激性（Irritability）、营养（Nutrition）和生长（Growth）。这7项可以说是生命的清单。

这7个词含义明确，大概只有“应激性”一词需要好好解释，难道生命都是暴脾气一戳就跳的？当然不是，还是让我们从头说起。

“运动”这一项很容易理解。你现在就正在运动着，很多运动是在不知不觉中进行的，胸腔在扩缩，心脏在跳，眼睛在眨，你还不时移动一下胳膊、腿或者身体的某个部位。那么，这就可以说你是活着的吗？不管怎么说，这是清单的第一项。但别忘了，汽车也可以移动，那它算是活着的吗？

再来看看其他形式的生命：蘑菇或者树。现在，这个“运动”的概念开始变得微妙了。当然了，蘑菇或树没有像你或汽车那样的运动能力，虽然它们的运动有限而且很被动，但它们确实能够控制它们身体的位置。树可以让它的叶子朝向太阳。每株植物的叶子上都有一些气孔，它们构成一个系统，叫做气孔系统。这个系统控制着气孔们在合适的条件下打开和关闭。苔藓甚至能够用这样的方式生产出精子，这些精子可以摇摆尾巴在水中游动。

蘑菇是真菌的子实体，在这项“运动”的测试中，它大概很难及格。有一些子实体，比如马勃 ，是个很好的例子，它有着非常精致巧妙的孢子散播系统，这个系统只有在条件适合时开启。此外，有些食肉真菌会设置陷阱，捕捉土壤中的虫子。当虫子爬入陷阱，真菌环收紧，小虫子就拜拜了。当然，这种类型的运动是很罕见的。不过我们最终是要接受，所谓“运动”，只要是能够将身体或者身体的一小部分转移到新的位置就可以。以此来说，真菌的孢子散播与猎豹的奔跑同样都是运动。猎豹在起跑之后20米内的速度快过汽车，但距离长了就不行。如果说汽车可以比猎豹更持久地运动，那么，这辆汽车算是活着吗？

生命清单的第二项是“排泄”。大概每个人都会觉得自己知道这一项是什么意思，此时很多人的脑海里正在勾画出一个人在排泄的不雅画面。其实，我们这里所说的“排泄”这一项，并非如此。这里的“排泄”是指将身体所产生的废物排出体外。之前我们脑海中的不雅画面是排便，即从消化系统的另一端排出食物垃圾。以拓扑学 的角度来看，形状不过是以特定方式连接的表面，那么消化系统也就无异于身体的表面，如皮肤。从功能的角度看，消化系统是一条长长的管子，从口腔开始，在身体中扭转蜿蜒，沿途扩大成为不同的腔室，最终在肛门处与外界重新连通。请看下面这个二维的身体纵切面的图片。那根管子在哪里呢？管子消失了，它所在之处身体被分成两部分。

所以说我们吞下的食物并没有真正进入我们的身体。当然，食物的确是穿过我们的身体，被消化并逐步分解成更简单、更有用的成分。肠道中的营养物质恰恰处于适合身体吸收的位置。那些不需要的或者难消化的物质，会继续向着消化道的下出口行进，最终被排出体外。这些被排出体外的物质，既然从未真正进入到身体里面，也就不算是身体的排泄。

为了进一步说明，我们可以来与扁盘动物对比一下。这是一种结构特别简单的动物，很难找到比它更简单的了。一个扁盘动物是极小的一片多细胞，在海底的岩石间飘荡。它直接通过外表面吸收营养，比如细菌或任何经过它的营养物质。这其实与我们消化吸收食物并无不同。最显著的不同也就是，我们的身体上有个一贯到底的洞，仿佛甜面圈。扁盘动物没有这个洞，它注定成为一片黏糊糊的细胞。我们的洞扩大成一条管子，为我们人类以及大多数动物族群提供了更广阔的生命视野。

我们和扁盘动物一样，都要吸收诸如糖、脂肪等营养物质进入体内。然后，我们或者将这些营养物质重新利用来建造和维护身体，或者将它们燃烧以释放能量从而为其他生命活动（很快就会提到）提供动力。建造与燃烧都会产生垃圾，前一种活动所产生的废物是蛋白质代谢过程中留下的含氮化合物，后一种活动所产生的废物是二氧化碳和水。

我们呼出二氧化碳——这是真正的排泄。扁盘动物是直接将二氧化碳推出体外的。至于含氮废料，人类的身体将其转化为毒性较低的尿素，并以液体废物——主要是尿的形式排出体外。多余的水我们也是这样排出体外的。鸟类和蜥蜴，为了节约水，也为减轻体重，会排泄固态的含氮废料，叫做尿酸，就是鸟便便里那些白乎乎的东西。鱼不需要节约水，所以它们排氨，氨是一种毒性更大的氮废料，不过有足够的水稀释就没问题。

好吧，不把便便的事情细说一下，似乎有点不实在。粪便的棕色来自排泄过程，老的红细胞中富含铁的血红蛋白转化为棕色色素，在结肠内壁脱离。

那么植物是如何排泄的呢？植物与氮化合物的关系非同寻常，不需要把它们排泄掉。不过，植物的确要在夜间释放出二氧化碳。在白天，植物释放出氧气，这是光合作用产生的废物。

也就是说，当我们呼吸时，我们是在深深吞下植物的排泄物！

动物和植物都以各自的方式排泄。那么汽车呢？汽车也要排泄，它要排出废气。看来，汽车是愈来愈像活物了。

汽车还符合生命清单的下一项标准：呼吸。与排泄一样，人们对呼吸也存在着一种普遍误解。“呼吸”这个词常用来表示呼气吸气的过程。并非所有动物都会呼气和吸气，植物更加不会，但它们都是活着的。其实它们都有呼吸。

“呼吸”这个词准确的含义是：发生在每个活细胞中的一种化学过程。简单来说，呼吸是糖在氧化的过程中释放能量，为所有其他生命活动提供动力。用化学方程式写下来便是：

C ₆ H _{1 2} O ₆ +6O ₂ → 6CO ₂ + 6H ₂ O + 能量。

把这个化学方程式翻译成普通语言就是：1个葡萄糖分子与6个氧分子发生反应，生成6个二氧化碳分子和6个水分子，同时产生出一些能量。这是呼吸反应的一个高度简化的表达。若是这个反应如此的一气呵成，那么所有的生物都会瞬间爆炸。实际的反应过程相当复杂，涉及很多个步骤，少量可控地释放出能量。1930年代，科学家们弄清楚了这整个过程。其中最有名的是汉斯·阿道夫·克雷布斯 。因此这个过程有时也被称作“克氏循环”，所有的需氧菌都利用这个循环，利用氧气燃烧燃料产生能量。当然，生物也用其他办法来产生能量：沼泽中的细菌和在100米冲刺时的尤塞恩·博尔特 ，都是在无氧的情况下燃烧燃料产生能量。对于博尔特来说，至少在很短暂的时间是无氧的。沼泽细菌会因此产生一些味道不太好的化学物质，博尔特先生可能多少也会如此。但在我们的例子中，这个短暂的无氧呼吸会产生乳酸，乳酸在肌肉中堆积，从而产生疲倦之感。比赛结束之后，深呼吸带入的氧气会将积累的乳酸燃烧掉。

在有氧呼吸过程中，二氧化碳和水被排出体外。动物通过食物来获取燃料，植物通过光合作用利用阳光中的能量来制造葡萄糖。汽车不燃烧葡萄糖，它用类似的东西——汽油。葡萄糖是己糖，是具有6个碳原子的糖。汽油主要成分是辛烷，一种每个分子中含有8个碳原子的化学物质。所以到此为止，汽车会移动，能够排泄和呼吸，生命特征的前三项都符合了。没关系，下一项一定能把它踢出去。

“MERRING”中的第二个R（Reproduction）代表繁殖。有生命的东西必须能够复制自己，或者至少创造出一个跟自己相似的版本。明显的，汽车不能繁殖。好啦！正如我们早就知道的，汽车不是个生命体。

从某种程度上说，繁殖是死亡的原因。繁殖的方法虽然多种多样，但每一种都要消耗大量的时间、能量和机会，这些都是从寻找燃料、维持身体这样的主要生命活动中抽取出来的。然而，如果不进行繁殖，不去尝试着制造自己的另一个版本，生命体很快便会失去生存的理由。这种根本性的驱动力是自然选择进化过程的核心，在自然选择中，适者生存繁衍，不适者被淘汰。

自然选择导致了一系列繁殖策略，一些确保长寿，另一些则相反。生物学研究者将这两个基本版本称为r选择和K选择。K的大写很重要，代表“Kapazit?t”，即德语词“容量”。德语的名词都是首字母大写的。小写的r代表“rate”，是英语里的“比率”。

如果你想知道的话，我可以明确告诉你：你是通过K选择的繁殖策略产生出来的，而且是很极端的K选择的例子。简而言之，K选择的繁殖策略，亲代生产很少量的子代，并投入大量时间和精力来养育它们，教导它们和保证它们的安全。一个人类的后代要依赖父母直到十几岁，大概很多读者都能证明，实际情况是比这还要长得多的时间。当然，生物学的基础一旦踏入人类社会的文化与知识领域，就会变得特别复杂和混乱，还是让我们走出人类社会，回到荒蛮的野外。

据说红毛猩猩是幼儿养育期最长的动物。鲸鱼、大象、老虎等动物由于体型庞大，因此幼儿需要特别长的时间才能发育成熟；红毛猩猩则归功于特别投入的父母，应该说是特别投入的母亲。父亲们与此事都是不太相关的。

一只红毛猩猩宝宝要与它的母亲一起生活7年，而且在此期间一直都有吃母乳。在这7年的时间里，猩猩宝宝学习如何安全地攀爬树木，如何辨别最好的食物，在不同的季节去哪里寻找这些食物，如何搭建巢穴，以及如何与其他猩猩打交道。

红毛猩猩妈妈在这7年里只养育这一个孩子（当然，也可能是个双胞胎），与下次生育要相隔8年。这就是容量K之所指。K选择的策略是保持一个适当的出生率，令当地个体数量保持满负荷，即：个体数量取决于栖息地的容量。因此，雌性的平均生育率为2是最正常的了，也就是说，如果平均每个雌性一生有2个孩子，那么种群中个体的数量就可以一代代地保持不变。

r选择的策略旨在突破极限，并将其推向破坏性的巨大数量。红毛猩猩养育一个孩子需要8年，而一条太阳鱼 能一次性甩出3亿个卵。这里给点背景知识，太阳鱼是海洋中最大的硬骨鱼，可以重达一吨，因常翻躺于水面晒太阳，所以叫太阳鱼。

每条雌太阳鱼产卵的数量如此巨大，是不是令人担心海洋里会挤满了这种大鱼？但是，没有哪里的海岸有挤满大鱼的景观，也没有一条远洋船只需要排开鱼群才能在海上航行。

事实上，太阳鱼相当罕见。海洋的承载能力——海洋所能容纳太阳鱼的数量——远远低于3亿条。每条雌太阳鱼的怀卵数超过了全地球太阳鱼的总数。

这是怎么回事呢？首先，并非所有的卵都受精。太阳鱼是体外受精，雌鱼在繁殖地排出卵子的同时，雄鱼也在此地甩出精子与卵子混合，可能会产生几百万个受精卵。

一个太阳鱼的受精卵孵化为只有2毫米长的鱼苗，鱼苗要长到成年，它需要长大6,000万倍。在雌鱼甩出的3亿鱼卵中，能够长到成年的比例极小，数量极少，大概只有一两条。

如我们所见，r选择中的r代表比率，太阳鱼的繁殖选择是着意在繁殖率，而非栖息地的容量。太阳鱼是在玩赔率。如果一个鱼类的种群，产出的卵子是它珊瑚礁里的邻居的两倍，那么它能长到繁殖年龄的后代，就是它邻居的两倍。这种胜在数量而非质量的竞争，生产出不可思议的卵子数量，形成r选择中貌似巨大的浪费。虽然产出如此大量的卵子需要巨大的能量，而且99.99%的卵子会在短时间内死亡，也就是几天或者几个小时，但太阳鱼可以比较确定它们的繁殖是成功的。同时，红毛猩猩一生中所有的繁殖希望，都寄托在仅有的两三个孩子身上。毕竟不管多么小心在意，在一棵40米高的树上养育婴儿都算不上多么安全的事。

生命满是类似这样的权衡与取舍。

汽车因为不能繁衍后代已经被踢出了生命的圈子，我们能不能想出一种能够满足上面4个生命标准的机器呢？汽车是由机器人制造的，当然不完全是，为了帮助阐明观点，权且让我们假设汽车完全是由机器人制造的。在此基础上，不难想象一条生产线上的机器人在制造机器人，这可以说是最宽松的意义上的繁殖。那么这是r选择呢，还是K选择？这要取决于生产线的运行速度。或许生产线的运行速度是根据外部因素而定的，例如：零部件的供应，和其他生产线对机器人的需求等等。如果是这样，那么我们想象中的机器人便已经通过了生命清单的第4项测试。

第5项测试是“应激性”。从医学的角度讲，这个词描述了对刺激的过度反应。如果一个人挠你的脚，你就揍了人家一顿，旁观者可能将你描绘为“反应过激”。如果人家先揍了你，你才揍了他，那么旁观者便不会说你反应过激。当然啦，无论谁先揍了谁，都足以叫警察来啦。

在生物学范畴里，“应激性”是个比较粗犷的术语。我们需要缩写为首字母“i”来记住它。它在此处用来描述一个生物体能够敏锐觉察周围环境，并做出反应。也许你现在正是如此，有获取知识的快感，或者无聊地想打哈欠。（我希望是前者，并会一直这样希望着相信着。）

人体上布满了传感器，这么说毫不夸张。你的皮肤能够检测到热、冷和不同程度的压力，即使是微小的一股风所带来的触感。皮肤能以多种方式来对这些刺激做出反应，并且可以同时做出几种反应。比如指尖被针狠狠扎了一下，你的运动反应（即你的肌肉）会让你的手立刻缩回，血液冲向伤口形成一个临时凝块与外界隔绝。在皮肤的修复阶段，指尖会微微肿胀。这是因为指尖的血液量高于受伤之前，大量的血液过来帮助修复伤处，也来抵御那些通过伤口入侵而来的细菌。肿胀令伤处易感，让你随时想着在它愈合前要善加保护。若不照做，它会让你体验到“应激”这个词在文学上的含义：让人恼火！

以上只是人体如何对周围环境做出反应的一个例子。动物还使用眼睛、耳朵、鼻子、舌头、触角等器官，以及化学、热和电等传感器来收集周围环境中的信息。植物也会对外部环境的变化做出反应，只是慢点儿。例如：我们清理棚屋或者整理粗糙的地面时，都可能会发现一些长长的苍白的植物茎生长在岩石、木板或者其他没有光线的地方。

一颗种子发了芽，它的茎会向着有光线的方向快速生长。这种最初的高速生长的能量来自种子和胚胎叶片中的油脂与蛋白质，不过植物还是需要尽快地得到光照。植物是通过细胞分裂而生长的（就像所有生命一样，这个后面还会讲到），不过单个细胞也可以通过拉长自己来帮助寻找光照。在黑暗的土壤中（大多数种子开始于此），细胞在光敏激素，即生长素的影响下变长。光会抑制生长素，所以在黑暗中，植物的茎长得长而直。一旦接触到光线，这种形式的生长就会变慢。

植物接触到光线以后，虽然生长素受到抑制，但这个系统还在发挥作用。光线不会完全均匀地洒在植物上，所以阴影一侧的生长素的作用比光照一侧强得多。因此，阴影一侧的细胞长得更长，造成植物的茎向着光线的方向弯曲。这样，植物可以最大面积地接触光线，发挥其最大的生长潜力。这种随处可见的植物行为表明，不仅仅是动物才会对环境做出反应。

我们马上就说到头了。营养是下一项测试。我们已经触及这个问题，而且会在后面章节中讨论生命是如何获得营养的。所以在这里只简单说明一下，生命所需要的原料供应，大多数情况下归结为三大类：碳水化合物、蛋白质和脂肪。顾名思义，碳水化合物是由水与碳合成的物质（即水合碳）。简单的碳水化合物是糖，如葡萄糖和蔗糖。它们可以链接在一起制造出复杂的碳水化合物，如淀粉和纤维素。简单的碳水化合物主要被用作燃料，也可当作化学能量包，来制造或者分解细胞中的其他化学物质。淀粉是一种能量的储存形式，形成浓缩的一小团，可以打包收起，然后在需要的时候分解成更简单的糖类。与之相反，纤维素是一种结构物质。它包裹着植物细胞，使整株植物具有一定的刚性。

植物通过光合作用制造所需的碳水化合物，食草动物吃下植物（食肉动物吃下食草动物）来获取碳水化合物。动物使用淀粉的方式与植物大致相同，但纤维素在很大程度上是不可消化的。（食品包装说明上的“纤维”或“膳食纤维”，就是指这种东西。）

比脂肪更合适的术语是“脂质”，固态脂质是固体脂肪，液体脂质是油脂。脂质在体内具有结构性作用。包裹着细胞的细胞膜便是由精致透明的脂质膜构成的。动物还将脂肪作为长期储备的能量。脂肪的卡路里超过糖（它可以释放更多能量），但使用起来更加复杂。

动物脂肪往往是固体，与植物的油脂相比，化学性质上有一个简单的差异。你可能也知道，它们一个是饱和的，另一个是不饱和的。这是什么意思呢？让我们先来快速了解一下脂质的结构。把脂质的化学结构想象成一个海蜇，一个头部分子下面垂着三条由碳原子链组成的长酸尾巴。碳原子可以彼此结合或与氢结合。饱和脂肪的碳链被氢饱和固定下来。在不饱和的碳链中，碳链仅具有少量氢。氢使碳原子链粘在一起，并与邻近的脂质粘连起来。结果，饱和脂肪是蜡状固体，而不饱和脂肪是流动的油。在这里做个批注：替代动物脂肪黄油的固态植物黄油，便是由不饱和植物油脂制成的。将氢气灌入液体的植物油中，可将其转化为可涂抹的固态油脂。这个过程当然比如此说法复杂得多，但结果就是将不饱和脂肪变成了人工版本的饱和脂肪。我留给大家自己去琢磨，为什么人们要费心去做这件事。

最后，我们来看蛋白质。每种蛋白质都是由数千种称作氨基酸的小分子构成的。它们是搭建生命的乐高积木。生物世界有大约20种不同的氨基酸，它们有无数种排列组合的方式，每种排列组合便是一种具有独特性的蛋白质。蛋白质的结构是难以置信的复杂：主要结构是氨基酸主链，它通过自我折叠产生出错综复杂的结构，其精确的形状取决于氨基酸的原始顺序。

所以，说到一个蛋白质分子，可比点一份由它构成的牛排复杂多了。蛋白质是生命过程中极其重要的工具。肌肉蛋白的形状允许它们相互牵引，令身体产生力量和运动。绝大多数酶都是蛋白质。它们的形状都完美地适合它们的工作。它们能够锁住或者吞下其他化学物质，根据需要将其解构、修改或者重组成新的材料。身体中使用的每种蛋白质都编码在基因中，记录在DNA（“脱氧核糖核酸”的缩写）里。这是否意味着：生命，说到底，只是一个巨大的化学反应？

营养的主要目的是生长，即生命清单的最后一项测试。所有的多细胞生物，如你、我、扁盘动物，以及成为这页书纸的曾经的树，都是从一个初始细胞中生长起来的。我们的生长是有蓝图和规划的。开始阶段，所有的规划都很相似，很快，我们就分道扬镳，以各自的方式生长。最终，成为你和我。

生长的目的是要达到能够繁殖的状态。扁盘动物不需要生长很多，它可以截下自己身上的一小块儿，就叫它“儿子”。那么单细胞生物呢？它们是通过分裂来繁殖的。对单细胞生物来说，生长与繁殖有什么区别吗？区别的确不大，如果我们执意要找，大概可以找到一个区别：性。

即便是最小的细菌也会进行有性繁殖。它们可以通过一分为二来增长数目，但它们也可以通过混搭它们的DNA来制造新的个体。这种性活动的产品不是原始父母的“生长”，而是一个新的、独特的个体的形成。 G6PIcm1aZWZynz6zyC1PZtzvXE/2bS1ux7IwpDtAi341xquwP3zcgaMrv+H3ItsJ