下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
一切生物在刺激下都会做出反应，进食、成长、繁殖、自我修复和死亡。其中某些能力在非生命体中也能找到——晶体会以溶于水中的盐分“为食”，然后成长；机器人能对外界的刺激做出反应。那么，究竟是什么让生命体之间如此不同呢？
答案便是细胞，即我们熟知的构成生命体的基本单位。单个的细胞非常小——其直径还远不到一毫米。然而，它们也具备着科学界已知最复杂的机制之一。一些细胞本身就是独立的生命体，而其他的则在更复杂的多细胞生命体中发挥着特殊的作用。单一人体内可能有着多达37万亿个细胞。
细胞可以从它们所处的环境中吸收多种原材料，并将其置于体内，来改变其化学成分，以创造更复杂的化合物。正是这种能力，使它们能够修复损伤，并通过分裂和再分裂来繁殖。
有四组化学物质对于细胞的构成和运转起到核心作用。第一组是核酸（DNA和RNA），可以将遗传信息编码，并执行编码中的指令。第二组由蛋白质组成，其中一些是结构性的，另一些则是酶——推动化学反应的催化剂。
蛋白质由更简单的基础构件——氨基酸组成。第三组是碳水化合物，其中一些是构成物质的基础要素，而其他则会储存能量。最简单的碳水化合物是葡萄糖，由植物通过光合作用产生。几乎所有的动物都要从植物中获取它们所需的碳水化合物。最后一组是脂类，是细胞膜的关键成分。
所有这些复杂的分子都是由为数不多的简单分子组成的，而这些分子中最主要的便是水和碳。水为许多其他化合物提供了氧和氢；除此之外，一个活细胞约有三分之二是由液态水组成的，它会溶解和运输许多更复杂的化合物。碳则能够与其他元素融合，制造出大量不同的有机化合物，且大部分都可溶于水。
生命之源？
像水和碳这样的简单分子，是如何形成生命所需的复杂化合物的呢？早期地球的大气由火山爆发排放的气体组成，如水蒸气（H 2 O）、氢气（H 2 ）、氮气（N 2 ）、二氧化碳（CO 2 ）和一氧化碳（CO）。随着这些气体的冷却，氢气与氮气结合形成了氨气（NH 3 ），与二氧化碳和一氧化碳结合，又形成了甲烷（CH 4 ）。在（来自太阳的）紫外线和电火花（如闪电）的影响下，氨气和甲烷可以与水和二氧化碳结合，形成简单的氨基酸，受热后就可以连接起来组成蛋白质。通过类似的反应，可以得到组成DNA的成分。而且还有证据表明，氨基酸不只存在于DNA中，它也可能是由陨石带来地球的。
随着地球的冷却，大气中的水蒸气凝结成了早期海洋，许多不同的矿物和气体被溶解在其中。有可能在大约40亿年前的这个巨大的化学大杂烩中，出现了第一个能自我复制的分子——如DNA。