費里斯·賈布爾

從童年起，我就對生物很著迷。我在加利福尼亞北部長大，花了很多時間在野外玩耍，接觸動物和植物。我和幾個朋友會趁蜜蜂給花授粉時悄悄接近蜜蜂，用塑料袋套住它們，仔細觀察它們黑曜石般的眼睛和金色的絨毛，然后放手，讓它們繼續(xù)采蜜。有時我會在后院自制簡單的弓箭，用枝條做弓和箭桿，剝樹皮做弓弦，用樹葉做箭羽。爸媽帶我去海灘玩時，我學會了快速挖到甲殼和節(jié)肢類動物的方法，因為海浪退去后它們會在藏身的地方吹出泡泡。我記得很清楚，上小學的時候，有一次到一片桉樹林郊游，我看見成千上萬只遷徙中的帝王蝶在林中憩息，擠在樹枝上，形成棕色的大團，像枯死的樹葉;偶爾看到一只翻動，露出里面鮮橙色的翅膀。

像這樣的時刻，還有大衛(wèi)·艾登堡主持解說的那些電視專題片，加深了我對地球生物的迷戀。我弟弟沉迷于積木，精心搭建復雜的過山車，我想的卻是搞清楚我家的貓怎么看這個世界，為什么臥在那里發(fā)出呼嚕聲，毛皮、爪子和胡子是用什么做的。有一年圣誕節(jié)，我要了一本動物百科全書作為圣誕禮物，撕開包裝紙一看，是一本巨大的書，可能有我體重的一半，我坐在圣誕樹旁看了好幾個小時。因此，我現(xiàn)在靠撰寫自然和科學題材的文章為生，也就不足為奇了。

近來，我不禁又對篤愛的生物進行了再思考，并重新審視生命的意義。人們對生命進行研究的歷史已很悠久，在研究生命的同時也在努力給它下定義。即使在今天，科學家仍然沒能給出一個令人滿意或被普遍接受的定義。我在思考這個問題時，想起我弟弟對積木過山車的熱愛和我對貓的好奇，我們?yōu)槭裁窗亚罢呖闯蔁o生命的，而后者是有生命的？歸根結底，它們不都是機器嗎？當然，貓是一部極其復雜的機器，有令人驚異的行為，這大概是積木永遠模仿不了的。但是在最基本的層面，一臺無生命的機器和一臺有生命的機器之間有什么區(qū)別？把人、貓、植物和其他生物歸為一類，而把積木、電腦、星星和巖石歸于另一類，這能行嗎？我的結論是：不行。事實上，我認為生命實際上并不存在。

請允許我詳細說明。

給生命下一個嚴格定義的正式嘗試至少可以上溯到古希臘哲學家所處的時代。亞里士多德認為，生物與非生物不同，所有生物都有三種靈魂之一：植物靈魂、動物靈魂和理性靈魂，只有人類才有理性靈魂?；诜?、血液和神經(jīng)器官，希臘解剖家蓋倫提出了一種類似的“生命元精”系統(tǒng)。到了17世紀，德國化學家喬治·埃爾恩·斯塔爾和其他研究人員建立了一種學說，后來這種學說被稱為活力論?；盍φ撜邎苑Q“生物體從根本上不同于非生命體，因為它們包含一些非物質元素，或受制于不同法則，與非生命體不同”，而且有機物質不可能來自無機物。隨后的實驗顯示，活力論是完全錯誤的——無機物在實驗室內和實驗室外都可以轉化為有機物。

科學家試圖找出一組可以將生命體與非生命體區(qū)分開來的特定的物理屬性，而不是給生物體附加某種非物質元素屬性。現(xiàn)在，許多廣泛應用的生物學教科書并沒有給生命一個簡潔的定義，而是用了一大串區(qū)別性特征，比如：秩序（生物體要么是由帶不同間隔和細胞器的單細胞構成，要么是由高度結構化的細胞群組成）、生長發(fā)育（以一種可預見的方式改變大小和形狀）、自穩(wěn)態(tài)（維護區(qū)別于外環(huán)境的內環(huán)境，比如細胞調節(jié)自身酸堿度和鹽濃度的方式）、新陳代謝（通過消耗能量成長并延緩衰老）、應激反應（對光、溫度、化學物質或其他環(huán)境有反應而改變行為）、繁殖（通過克隆或交配來產生新生物，并且將遺傳信息代代相傳）和進化（一個物種隨著時間的推移在基因組上的變化）。

這樣一個清單根本沒有任何邏輯可言。從來沒有人能夠成功地編制一組物理屬性，將所有生物統(tǒng)一起來，并將所有被標記為非生命的排除出去，總有例外發(fā)生。例如，大多數(shù)人都認為水晶是非生命的，但是水晶具有高度組織性，而且還能生長?；鹨彩?，它能消耗能量而且會變大。相比之下，細菌、緩步類動物，甚至一些甲殼類動物可以進入長時間的休眠，在此期間它們根本不生長，沒有新陳代謝和變化，但又不是嚴格意義上的死亡。怎么給樹上掉下來的一片樹葉歸類？大多數(shù)人認為，樹葉在樹上時是活的，因為它的許多細胞一直在不知疲倦地做功，其中包括將陽光、二氧化碳和水轉化為食物。但樹葉從樹上脫落的那一瞬間，它的細胞并沒有立即停止活動。那么，樹葉是在落地的過程中死的嗎？或者落到地面時它死了？或者它所有的細胞都死了才算死亡？如果你從植物上摘一片葉子，把它保存在實驗室里，讓它獲得營養(yǎng)，它還是生命嗎？

這種兩難的境地使得人們針對生命提出的每一種特性都備受考驗。對環(huán)境反應的天賦不局限于生命體——人類設計了無數(shù)機器替我們對付環(huán)境，甚至用繁殖來界定生命也無濟于事，許多動物個體無法獨自生產。這里有兩只貓，因為它們在一起能夠生產小貓，所以是活的？那里有一只貓，因為它不能繁殖自己的基因，所以就不是活的？還有長生的燈塔水母這個特例，它可以在成熟體和幼年期之間無限更替。它這樣徘徊不定，從常規(guī)意義上講既不是在生產后代或克隆自我，也不是在老化，然而，大多數(shù)人承認它還活著。

那么進化呢？在像DNA和RNA這樣的分子中存儲信息并將這些信息傳遞給自己的子孫，以及通過改變遺傳信息來適應不斷變化的環(huán)境的能力，這對生物來說當然是獨一無二的。許多生物學家都把進化看作生命的主要區(qū)別性特征。20世紀90年代初期，在美國航空航天局討論在其他星球上尋找生命的最佳途徑時，斯克里普斯研究所的杰拉爾德·喬伊斯和同事們?yōu)樯岢隽艘粋€定義，被廣泛引述，即：一個有能力進行達爾文式進化的自我持續(xù)系統(tǒng)。這個定義清晰、簡潔而且全面，可是管不管用呢？

讓我們看一看這個定義是如何解釋病毒的。因為病毒能使定義生命的問題復雜化，在這方面它比其他任何東西都厲害。病毒實質上是被包裹在蛋白質殼內的DNA或RNA分子鏈，沒有細胞或新陳代謝，但是有基因而且能夠演化。然而，喬伊斯解釋說，為了構成一個“自我持續(xù)系統(tǒng)”，有機體必須包含繁殖和達爾文式進化必需的所有信息。由于這種限制，他認為病毒不滿足這個操作定義。病毒必須侵入細胞并且以這個細胞為載體來復制自身。在最近的一次采訪中，喬伊斯說：“病毒基因組只在宿主細胞的環(huán)境下演化。”

只要你好好想一想，就會發(fā)現(xiàn)美國航空航天局對生命的定義不能像其他定義那樣容納病毒的模糊性。雖然人們普遍憎惡生活在人體腸道內的寄生蟲，但它是非常真實的生命形式，有繁殖所需的所有遺傳信息;可是，如果人類腸道中沒有它生存所需的細胞或分子供它竊取，它就不會繁殖。同樣，病毒有復制自身所需的所有遺傳信息，但是它沒有必需的細胞機制。

蠕蟲也差不多。蠕蟲和病毒都必須在其宿主的“環(huán)境下”繁殖和進化。事實上，病毒比蠕蟲的能力強得多。病毒可以立即行動，只要細胞核內有一點蛋白質就可以開始大規(guī)模復制，而蠕蟲的繁殖則需要利用另一動物的整個器官，而且只有在蠕蟲存活了足夠長的時間來進食、生長并產卵時才會成功。所以，如果我們使用美國航空航天局的定義將病毒從生命領域攆出去，就必須進一步排除形形色色的寄生蟲，包括蠕蟲、真菌和植物。

如果把生命界定為一個能夠進行達爾文式進化的自我持續(xù)系統(tǒng)的話，我們就不得不承認有些計算機程序也是有生命的。例如，利用遺傳算法模擬自然選擇來達到一個問題的最優(yōu)解：這些位數(shù)組對特性進行編碼、演化、互相競爭以便繁殖，甚至也交換信息。同樣，像Avida這樣的軟件平臺，能創(chuàng)造“由能夠以類似DNA突變的方式改變數(shù)位構成的”“數(shù)位有機體”。換句話說，它們也能進化。密歇根州立大學的羅伯特·彭諾克在《發(fā)現(xiàn)》中告訴卡爾·齊默：“Avida不是對進化的模擬，它是進化的實例，達爾文思想的核心部分就在其中。這些東西復制、變異，彼此相互競爭，這就是自然選擇的過程。如果這是生命定義的核心，那么這些東西也能算作生命?！?/p>

我認為喬伊斯的實驗是對美國航空航天局的生命定義的又一次毀滅性打擊。他和許多科學家一樣，贊成一個被稱為RNA世界假說的生命起源故事。地球上的所有生命都依賴于DNA和RNA。在現(xiàn)代生物體中，DNA儲存用來構建蛋白質和分子機制所需的信息，共同組成活躍的細胞。起初，科學家認為只有被稱為酶的蛋白質能夠對構建細胞機制的化學反應起到催化作用。然而，到了20世紀80年代，托馬斯·切赫和西德尼·奧爾特曼發(fā)現(xiàn)，許多不同種類的RNA酶（即核糖核酸酶）與各種蛋白質酶合作，閱讀DNA中的編碼信息，并逐個構建細胞的不同部分。RNA世界假說認為，地球上最早的生物體僅僅依賴RNA執(zhí)行所有這些任務——既存儲基因信息，又利用基因信息，無須DNA的幫助或蛋白質酶的環(huán)境。

它可能是這樣發(fā)生的：近40億年前，在地球的原生湯中，自由漂移的核苷酸（RNA和DNA的構建塊）鏈接成越來越長的鏈條，最終產生核酶。其規(guī)模和復雜程度足以復制自身，因此比不能再生的RNA有更大的生存機會。簡單的自組裝膜包裹著這些早期的核酶，形成首批細胞。除了制造更多的RNA，核酶可能已經(jīng)將核苷酸加入DNA鏈，核苷酸可能已自發(fā)地形成DNA。無論哪種方式，DNA取代RNA成為存儲信息的主要分子，因為它更穩(wěn)定。蛋白質無所不能，又變化多樣，扮演了催化的角色。但是現(xiàn)代生物細胞仍然保留著原始RNA世界可能的殘留物，例如，核糖體，還有一群把RNA當作主要遺傳材料的病毒。

為了檢驗RNA世界假說，喬伊斯和他的同事試圖制造曾經(jīng)可能存在于地球原生湯中的自我復制核酶。進入21世紀后沒幾年，喬伊斯和特蕾西·林肯在實驗室里構建了數(shù)以萬億計的隨機自由浮動的RNA序列，類似于幾十億年前可能彼此競爭的早期RNA和偶然能夠結合另外兩個RNA片段的分離序列。通過這些序列間的對抗，該序列對最終會產生兩個核酶，只要給它們提供足夠的核苷酸，它們就可以無限復制。這些裸RNA分子不僅可以再生，而且還能變異和進化。比如，核酶已經(jīng)改變了它的一小段遺傳密碼以適應變化著的環(huán)境條件。

喬伊斯說：“它們符合生命的操作定義，是自我持續(xù)的達爾文式進化?！钡?，要說核酶真正活著，他也不能肯定。他想先看看自己的創(chuàng)造能否產生一個全新的行為，而不僅僅是更改它已經(jīng)能夠做得到的事情，然后才豁出去做想做的事。他說：“現(xiàn)在缺少的是它的創(chuàng)新能力，需要拿出新的解決方案來?！?/p>

但我認為喬伊斯沒有那么相信核酶。進化是基因內一種隨著時間的變化，人們不需要親眼看到豬長出翅膀或者RNA組裝成字母就能看到的活動。6000年至10000年前出現(xiàn)的藍眼睛（僅僅是虹膜色素的另一種變異）就是進化的一個正常實例，就像第一只長羽毛的恐龍是進化實例那樣合理。如果我們將生命界定為“有能力進行達爾文式進化的自我持續(xù)系統(tǒng)”，那么不承認能夠自我復制的核酶或病毒是生命就毫無道理。但是，我的確看到一個觀點完全丟棄了這個操作定義，以及其他所有關于生命的定義。

給生命下定義為什么這么困難？在過去的幾百年里，科學家和哲學家為什么都沒能找到一個或一組把生命體和非生命體明確區(qū)分開來的屬性？因為這樣的屬性不存在。生命是我們發(fā)明的一個概念。從最基本的層面上來說，所有存在的物質都是原子及其組成粒子的排列。這些排列范圍大，非常復雜，這一端是一個氫原子，另一端可能就是像大腦一般復雜的東西。我們在嘗試界定生命時，在一個任意級別的復雜性上畫一條線，宣布所有線上的東西是活的，而線下的都不是。事實上，這種分界在心理之外是不存在的，原子聚集突然變活時沒有一個臨界值，生命體和非生命體間也沒有明確的分類特征。我們沒能給生命下定義，是因為本來就沒有任何東西可以定義生命。

我通過電話把這些想法告訴喬伊斯，有些緊張，預料他會笑，告訴我這很荒唐。他畢竟是幫助美國航空航天局給生命下定義的人物。但喬伊斯說過，說生命是一種概念是“完美的”，他同意界定生命的工作在一定程度上徒勞無益。這種操作定義實際上僅僅是為了表達上的方便。他說：“我們當時想幫美國航空航天局找到外星生命，在每一段使用‘生命’這個詞時都要給它下個定義?！?/p>

科羅拉多大學博爾德分校的哲學家卡羅爾·克萊蘭德用了很多年時間嘗試界定生命，她也認為給生命下個精確定義的本能會誤入歧途，但是她不愿意否認生命的物理現(xiàn)實。她認為最好的態(tài)度是把通常作為生命定義的標準當作嘗試性標準，要下結論說生命沒有本質和界定生命一樣，目前時機尚不成熟。

目前真正需要的是一個“得到很好確認的、恰當?shù)膹V義生命理論”。她拿16世紀的化學家打了個比方。在科學家還不知道空氣、灰塵、酸和所有化學物質是由分子組成的時候，他們給水下定義費了好大的工夫，一一列出其屬性——濕、透明、無味、可凍結、能溶解其他許多物質，但是一直到研究人員發(fā)現(xiàn)水是由兩個氫原子和一個氧原子結合而成的之后，才能精確地描述其特點。無論是咸的、混濁的、被染色的、液體的還是凝固的，水總是H2O;也許會有其他分子混合在內，但讓我們稱為水分子的東西總是在那里。硝酸可能像水，但不是水，因為這兩種物質有不同的分子結構。克萊蘭德認為，為生命創(chuàng)造分子理論的等價學說需要更大量的樣本，而截至目前，我們只有一個例子能夠說明生命是什么，即地球上基于DNA和RNA的生命。試想，只通過觀察斑馬就創(chuàng)建一種有關哺乳動物的理論，那會是一種什么情況。在我們試圖確定生命之所以被稱為生命時，就是這樣的情況。

我不贊同她的觀點。在其他星球上發(fā)現(xiàn)外星生命無疑會擴展我們對生物如何工作和如何進化的理解，但這樣的發(fā)現(xiàn)很可能不會有助于我們創(chuàng)建一種新的革命性的生命理論。16世紀的化學家不能準確地描述是什么將水和其他物質區(qū)分開來，是因為他們不理解其基本性質，他們不知道每一種物質都是由分子的特殊排列組成的。相比之下，現(xiàn)代科學家對地球上的生物由什么組成一清二楚，即細胞、蛋白質、DNA和RNA。將水、巖石和銀器與貓、人類及其他生物的分子區(qū)分開來的不是生命，而是復雜性?？茖W家已經(jīng)有足夠的知識來解釋為什么被我們稱為生物的東西一般能辦到的，非生命體卻大多辦不到（比如說，解釋細菌如何復制自身并且快速適應環(huán)境，而巖石為什么不能），而無須宣稱生命是這個，非生命是那個，并且兩者從不相交。

認識到生命是一種概念并沒有讓被我們稱為生命的東西失去光輝。這并不是說生物和非生命體之間沒有實質差異。準確地說，在兩者之間，我們永遠找不到清晰的分界線，因為生命和非生命只是不同范疇的概念，而非現(xiàn)實。我小時候迷戀生命現(xiàn)象，現(xiàn)在同樣迷戀，盡管現(xiàn)在我對生命有了新的理解。我認為，把我們所說的活著的東西聯(lián)合起來的并非這些東西的內在屬性。準確地說，這是我們對這些東西的感知、喜愛，屬于我們的自大和自戀。

首先，我們宣布地球上的所有東西都可以分為兩組：生命體和非生命體，我們認為哪個比較優(yōu)越這也不是秘密。我們不但將自己放在第一組，而且堅持以自己為標準度量地球上的其他生命形式。一個事物，如果它與我們越相似，如移動、說話、感覺、思考得越多，在我們看來就越具有活力，盡管用來界定人類的特定屬性顯然不是定義生物的唯一方式（從進化的角度來說，甚至不是最成功的方式）。

說實話，如果被我們看作非生命的那些東西不存在，我們稱之為生命的東西就不可能存在，兩者相輔相成。如果我們能夠以某種方式看到地球的根本現(xiàn)實，在同一時間的不同規(guī)模（即從微觀到宏觀）理解其結構，我們會看到世界是無數(shù)的沙粒，是一顆顫抖著的由原子構成的巨大球體。一個人可以將沙灘上無數(shù)幾乎相同的沙粒堆成城堡、美人魚或者任何可以想象的樣子，同理，構成地球上萬事萬物的無數(shù)原子持續(xù)不斷地聚集和分解自身，從而創(chuàng)造出不斷變化的形形色色的物質。有些成群的微粒會成為山、海、云，有些會成為樹、魚、鳥;有些相對遲緩，有些的變化速度則快得令人不可思議，方式變化多端，而且極其復雜;有些會成為過山車，有些則成為貓。