清晨,我们能听到吠叫,狗还活着,窗外的树叶也在晃动,都有生命的迹象。然而,从云端飘落的雪并不是活的,你的电脑没有生命,椅子或桌子也没有。椅子上用木头制成的,曾经是有生命的,但现在已经不复存在了。
什么是生命?活下来意味着什么?大多数人对活着有直观的理解。然而,要给生命下一个准确的定义,却是出人意料的困难。因为生命的许多定义都是可操作的,它们使我们能够区分生命与非生命,但它们并没有准确地定义生命是什么?为了做出这种区分,我们必须提出一个特征列表,这些特征是生物所独有的。
那么,生命的特征有哪些呢?生物学家已经确定了我们所知道的所有生物共有的几个特征。尽管非生物也可以表现出其中一些特性,但只有生物拥有所有这些特性。
1. 组织
生物是高度组织化的,这意味着它们包含专门的、协调的部分。所有的生物都是由一个或多个细胞组成的,细胞是生命的基本单位。即使是单细胞生物也很复杂!在每个细胞中,原子形成分子,形成细胞器和结构。在很多细胞生物中,相似的细胞形成组织。反过来,组织一起工作以形成器官。器官协同工作形成器官系统。
多细胞生物就像我们人类一样,由许多细胞组成。多细胞生物中的细胞可以专门用于不同的任务,并组织成组织,例如结缔组织、上皮组织、肌肉组织和神经组织。组织构成器官,例如心脏或肺,它们执行整个生物体所需的特定功能。
2. 新陈代谢
生命是基于大量相互关联的化学反应。这些反应使有机体能够工作。例如捕捉猎物,以及生长、繁殖和维持其身体结构。生物必须消耗能量和吸收营养,才能进行维持生命的化学反应。生物体内发生的所有生化反应称为新陈代谢。代谢可分为合成代谢和分解代谢。在合成代谢中,生物体从简单的构建块中构建复杂的分子,而在分解代谢中则相反。合成代谢过程通常会消耗能量,而分解代谢过程可以使储存的能量可用。
3. 体内平衡
生物调节其内部状态以维持细胞功能所需的相对狭窄的状态范围。例如,您的体温必须始终保持在 37 左右。这种保持稳定的内部状态,即使面对不断变化的外部环境,也被称为稳态。
4. 成长
生物会定期生长。单个细胞变大,很多细胞生物通过细胞分裂积累许多细胞。你自己一开始是单个细胞,现在你的身体由数万亿个细胞组成。生长取决于合成代谢过程,这些过程构建大而复杂的分子,如蛋白质和 DNA,即遗传物质。
5.再现
生物可以自我繁殖以创造新的有机体。这种繁殖可以是无性的,涉及单亲生物,也可以是有性的,需要两个父母。单细胞生物,如右图左侧的分裂细菌,只需分裂即可繁殖!
在有性生殖中,两个亲本生物产生精子和卵子,其中包含一半的遗传信息。这些细胞融合成具有完整基因组的新细胞。
6. 烦躁
生物表现出“易怒”,这意味着它们会对环境的刺激或变化做出反应。例如,许多植物转向太阳;原生动物可以转向营养物质,或远离有害化学物质。
7. 进化
生物种群可以进化,这意味着种群的基因构成会随着时间而改变。在某些情况下,进化涉及自然选择,其中一种可遗传的特征,生物在一定的环境中能更好地生存和更容易繁殖。几代人之后,提供优势的遗传性状会在人群中变得更加普遍,从而使人群更能适应环境。
生物有许多不同的特征,表明它们是活着的。因此,不同的思想家和哲学家对生命的属性提出了不同的清单。例如,一些列表将运动作为定义特征,而其他列表可能指定生物必须携带其遗传信息。还有一些人指出,生命是以碳为基础的,这些也不是绝对确定的。例如,骡子是雌马和雄驴的后代,不能繁殖。然而,大多数生物学家都会说骡子是活的。一群科学家经过长时间的辩论,认为繁殖能力是生命的主要特征。然而,令他们失望的是,有人指出一只孤独的兔子无法实现这一特性。尽管如此,上面的提供的7点要素,可以帮助我们区分生物和非生物。
那么,生物与非生物的区别是什么?
根据上述属性,我们能在多大程度上判断它是否还活着?生物包括人类、动物和树木等,很容易满足所有七项生命标准。我们的朋友和花园里的植物,都是由细胞组成的,有新陈代谢、维持体内平衡、生长和反应。人类、狗和树木也能够繁殖,它们的种群经历了生物进化。
非生物可能表现出一些但不是全部的生命特性。例如,雪晶是有组织的,尽管它们不是由细胞组成的,并且可以生长,但它们不符合任何其他生命标准。同样,火可以通过产生新的火来生长、传播并对刺激做出反应,从某种意义上说,它也可以“代谢”。然而,火没有组织,不保持止血,也没有进化所必需的遗传信息。
众生在成为非生物时,可以保留一些生命品质,但会失去其他品质。例如,如果你在显微镜下观察椅子的木头,你会看到构成这棵活树的细胞的痕迹。然而,木头不再有生命,一旦制成椅子,就不能生长、代谢、维持体内平衡、表现出反应或繁殖。病毒只能在宿主细胞内复制的蛋白质和核酸的微小结构,具有许多生命特性。然而,它们既没有细胞结构,也不能在没有宿主的情况下繁殖。也不清楚它们是否保持止血,也没有自己的新陈代谢。由于这些原因,病毒通常被认为是活的。一些更简单的分子,例如新冠 COVID-19的病原体,也具有生命的一些特征,但不是全部。
同样,所有生命的特征首先是生命的特征。如果存在外星生命,它可能具有也可能不具有相同的特征。事实上,美国宇航局的工作定义生命是一个能够进行达尔文进化的自给自足系统,这比上述定义标准更打开了大门。
随着在地球内外发现更多类型的生物实体,我们可能需要重新考虑生命的特征。未来的发现可能需要对生命的定义进行修订和扩展。
你怎么看?你会如何定义生命?如何定义生活呢?欢迎在评论区里面留言!
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