在科学领域探索生命本质的经典问题：“生命是什么？”

在本书的引言中，我们提出了“科学”作为一种认知方式和历史上曾经出现过的认知方式的异同。未必所有人都认同本书把“科学”作为一种认知方式以及科学这种认知方式必须具备合理性、客观性和开放性三条属性的观点。但有一点我想大家都是认可的，即科学研究都是以实体存在为对象，通过实验的方式来对实体存在的属性进行描述和解释，以及对实体存在之间关系的想象加以检验。从这个意义上，科学认知和其他之前的所有认知一样，都是以人类感官所能感知的实体存在为起点的。这种认知行为的特点反映在生物学发展历史上，就是在上一章中所介绍的，最早的生物学是对生物体的观察、收集、描述和分门别类。

无论早期的先贤用什么指标，他们显然已经注意到在自己生存的空间中，存在有生命的和无生命的两大类实体。而在所谓的“有生命”的实体存在中，又有不同的类群。于是，在人类的认知空间中，就出现了“生物”和“生命”两个用于描述这些存在的概念。和之前的基于常识的“活物”或“死物”的区分不同，在这里，生物与非生物，已经有了丰富的特征描述作为基础。于是出现了基于举例和归类的对“生物”或者“生命”的定义。可是，虽然“生物”和“生命”这两个概念已经成为现代语言体系中几乎所有受过基础教育的人都耳熟能详的概念，可是从上一章我们对当下生物学体系中有关“生物”或者“生命”的概念的一些初步分析可以看出，对这两个概念的定义基本上停留在基于举例和归类的层面上，对于所描述对象的本质仍然语焉不详。我们还是回到词典这种在反映当下认知方面具有权威性的信息来源来评估一下这两个概念的定义方式。

对于“生物（organism）”一词，《辞海》的注释是这样的：自然界具有生命的物体。包括动物、植物、微生物三大类。牛津词典的注释是这样的：an individual animal，plant，or single-celled life form。中国最容易检索的百度词条的注释是这样的：具有动能的生命体，也是一个物体的集合，而个体生物指的是生物体，与非生物相对。从这些注释可见，人们目前是以“生命”来定义“生物”的。那么“生命（life）”又是怎么被定义的呢？

对于“生命（life）”一词，《辞海》的注释是：由高分子的核酸蛋白体和其他物质组成的生物体所具有的特有现象。牛津词典的注释是这样的：the condition that distinguishes animals and plants from inorganic matter，including the capacity for growth，reproduction，functional ac-tivity and continual change preceding death。百度词条的注释则是：在宇宙发展变化过程中自然出现的存在一定的自我生长、繁衍、感觉、意识、意志、进化、互动等丰富可能的一类现象，也可以包括生化反应产生的能够自我复制的氨基酸结构，以及真菌、细菌、植物、动物（人类），就未来的发展可能而言，人工制造或者促成的机器复杂到一定程度，具备了某种符合生命内涵的基本属性的现象也将可能纳入生命的范畴，包括人机混合体，纯自由意志人工智能机器人等。和前面不同词典有关“生物（organism）”的定义相对一致不同，不同词典对于“生命（life）”一词的定义，就出现了侧重点的分歧。在《辞海》的定义中，把侧重点放在了由特定化学组分组成的生物体所表现出来的现象上；在牛津词典的定义中，则进一步细化了目前已知的生物体所具备而非生物体所不具备的属性；百度词条给出了更多的现象，可是给出的信息量越大，越无法说清什么叫“生命”。

词典上“生物”和“生命”词条注释中包含信息的语焉不详，激发了很多学者的好奇心来揭示生命的本质。在和钱紘、葛颢一起撰写Structure for Energy Cycle：A unique status of Sec-ond Law of Thermodynamics for living systems一文、完成钱紘布置的“家庭作业”时，我发现从20世纪初苏联学者Oparin就生命起源提出“原始汤”假说以来，在正式的学术性科学杂志上发表的（科幻或者哲学的说法不包括在内）、由不同专业背景学者提出的有关生命本质的猜想或者假说不下二三十种。后来发现有人专门对“生命”一词的定义做过研究，说有两百多个不同的定义。表3-1列举了部分作者的观点。在这些猜想或者假说中，最广为人知的莫过于因量子力学研究而得到诺贝尔物理学奖的薛定谔在1944年演说中提出的生命是一种“负熵”系统。此外，还有大名鼎鼎的计算机之父J. von Neumann在1951年提出的生命的本质属性是自我复制；和J. Watson一起提出DNA双螺旋模型，并提出遗传信息传递的“中心法则”的诺贝尔奖得主F. Crick在1981年提出的生命系统是一个可以发生突变和修复的编码系统；因超快反应研究而得到诺贝尔化学奖的M. Eigen提出的生命系统是一个超环反应系统；以研究非平衡态不可逆过程的热力学而获得诺贝尔化学奖的I. Prigogine提出的生命过程是一个耗散结构等等。在1944年有人以“What Is Life”为标题出版了薛定谔的演讲之后，目前可以在Amazon上查到另外6本同样标题的书（图3-1）。作者们各自从不同的角度讨论生命的本质问题。那么，面对各路大家的众说纷纭，对于初学者而言，有没有一个比较全面反映当今科学界对生命本质认知的简明扼要的表述，可以为大家了解生命提供一个起点呢？

我在阅读过程中，发现有三个表述可以基本满足上述的条件：一个是美国Salk研究所研究生命起源的学者Gerald Joyce在1994年提出、后为美国宇航局（NASA）采用的一个有关生命的定义：Life is a self-sustained chemical system capable of undergoing Darwinian evolution。第二个是英国爱丁堡大学演化生物学教授Nicholas Barton和他的同事于2007年编撰的教科书Evolution中提出的有关生命的定义：Life is composed of organized matter that is capable of undergoing reproduction and nature selection。第三个是英国爱丁堡大学宇宙生物学教授Charles Cockell于2018出版的一本虽然写作风格上面向大众但信息量非常丰富的科学读物The Equa-tions of Life中提出的，Life：self-replication matter that evolves。

比较这三个表述我们可以发现，在这些专家眼中，对Life，即“生命”的定义需要具备三个要素：第一，特殊的物质，如在 Joyce 定义中的 chemical system，Barton 定义中的organized matter，Cockell定义中的matter；第二，特殊的过程，如self-sustained，evolution，re-production，self-reproduction；第三，特殊的信息，如self-reproduction。相比于上面讨论过的词典中对“生命（life）”的注释，这三个表述对生命的界定边界更加清晰一些。但仍然存在一个问题，即在我们讨论“生命”的本质时，是需要同时满足上述三个要素？还是只需要满足其中任何一个要素？如果说只需要满足其中一个要素，那么很显然，放一瓶作为遗传信息载体的化学分子DNA（此时其实已经满足两个要素了）在实验台上，放上多年，它大概也只是DNA分子。过去这些年从化石中分离得到古DNA，帮助我们了解曾经地球生物的遗传信息，但这并不能改变那些生物已经灭绝多年的事实。如果说需要同时满足三个要素，那么这三个要素最初是哪里来的？它们之间应该是什么关系？这种关系最初又是怎么形成的呢？甚至有没有可能上述三个要素无一反映出生命本质？显然，上面三个比较全面反映当今科学界对生命本质认知的表述，其实还是存在很多未解之谜。这也反映了当今学界的现状。

不知道读者们注意到没有，在本节所介绍的学界对生命本质的探索历史上，人们所提出的问题总是“生命（life）”是什么。或许，在现代生物学形成之初的17、18世纪，人们已经在之前西方的地理大发现时代所进行的对地球上不同地区的生物种类所做的观察、收集、描述和分门别类的过程中已经基本上回答了“生物是什么”的问题。因为这一类问题的答案很容易指向可以进行观察和描述的实体存在。但是“生命”作为区分生物与非生物的特征或者是属性，要进行简明描述好像就不是一件容易的事情。可是从常识的层面上，人们在区分“生物”与“非生物”的过程中，最简单的指标就是生物是“活”的。显然，从这个层面上，“活”也是生物的一个特征。可是“活”等于“生命”吗？在上一段提到的有关“生命”的三个表述中，哪个要素可以对应于“活”？如果没有，那么“活”在人类对生命现象的描述中是一个可被观察和描述的实体存在，还是历史上人们的想象？如果是一种可被观察和描述的实体存在，为什么在之前的研究者的探索中始终没有人去问“什么是‘活’（what is live，or alive）”，而只问“什么是‘生命’（what is life）”呢？ AnJiwJDMBM8zGzOea0sswd5wPyGa3S+r5Kj1ipKoAyjskeymn3MrgNjfZkblfh+o