生命是什么?仁者見仁智者見智。
從化學(xué)的角度看,生命是一些生化反應(yīng)的組合;從物理學(xué)的角度看,生命是一個熵值比周圍環(huán)境低的系統(tǒng);從信息學(xué)的角度看,生命的本質(zhì)就是信息,它通過消耗能量的方式來維持信息的傳遞;從生物學(xué)本身來看,生命是一套自我復(fù)制的系統(tǒng),是由細(xì)胞組成的能夠自我繁殖的能量代謝現(xiàn)象。
無論簡單還是復(fù)雜,從細(xì)菌到人類都是生命。要想完成生存和繁衍的重任,它們都需要從外界攝取能量。不同類型的生命,從外界獲取能量的方法千差萬別,且從生命誕生以來,在不斷發(fā)生著演變。
生命起源之時,地球上的環(huán)境與今天截然不同,大氣中沒有氧氣,而是充滿了大量的甲烷、二氧化碳、硫化氫和氨氣等還原性氣體。而最早的生命可能是化能自養(yǎng)型細(xì)菌,它們利用熱泉噴出的硫化物(如H2S)所得到的能量去還原CO2而制造有機(jī)物。
隨著光合生物的產(chǎn)生,太陽能成了生命的主要能量來源。作為地球上最偉大的化學(xué)反應(yīng),光合作用利用太陽能將簡單的無機(jī)物,如水和二氧化碳,合成有機(jī)物。從藻類到苔蘚植物,再到各種各樣的維管植物,光合生物構(gòu)成了地球初級生產(chǎn)力的基石。
腐生生物則是從已死的、腐爛的生物體中獲得營養(yǎng)的生物,如大多數(shù)細(xì)菌和真菌及少數(shù)高等植物。腐生生物屬于異養(yǎng)生物,不能自己進(jìn)行光合作用,也不能自己制造有機(jī)養(yǎng)分。
隨著真核生物的出現(xiàn),動、植物開始分化和發(fā)展。動物的出現(xiàn),是生命進(jìn)化史中的一件大事,形成了一個新的三極生態(tài)系統(tǒng)。光合生物制造食物是自然界的生產(chǎn)者,細(xì)菌和真菌等腐生生物是自然界的分解者,而動物則是自然界的消費者。
在生態(tài)系統(tǒng)中,那些以植物為食獲取能量的動物是初級消費者,而那些以植食性動物或其他肉食性動物為食的肉食動物則為次級消費者。對于很多動物而言,其食性并無嚴(yán)格限定,是既吃植物又食動物的雜食者。
在生態(tài)系統(tǒng)中,一種生物無論處在哪個位置,無論以哪一種方式,都需要從周邊的環(huán)境獲取能量,這是生命賴以生存的根本。而能量來源的轉(zhuǎn)換也會深刻地影響生物演化。與北極熊具有同一祖先的大熊貓,在進(jìn)化中由于丟失了一個關(guān)鍵基因,從而走向了素食的道路。為了適應(yīng)吃竹子,大熊貓發(fā)生了一些適應(yīng)性進(jìn)化,比如頭顱變的碩大,臼齒更為發(fā)達(dá),一根腕骨演變出了可以抓握的偽'拇指'。但它們的腸胃仍然更接近食肉動物——腸道長度比食草動物短得多,食物在體內(nèi)的停留時間也短得多。為攝取足夠的能量,它們轉(zhuǎn)向盡量選取竹子最富含淀粉和半纖維素的部分食用。
同樣,人類在進(jìn)化過程中,從食腐和以植物為主食的生活方式到食肉生活方式的轉(zhuǎn)變,為早期人類的大腦發(fā)育提供了所需的蛋白質(zhì),并且推動了他們的進(jìn)化。要想更詳細(xì)的了解人類進(jìn)化與食物之間的關(guān)系,就請看本期的封面文章'漫話進(jìn)化與美食'吧!