生命真正存在嗎？

費(fèi)里斯·賈布爾

從童年起，我就對(duì)生物很著迷。我在加利福尼亞北部長(zhǎng)大，花了很多時(shí)間在野外玩耍，接觸動(dòng)物和植物。我和幾個(gè)朋友會(huì)趁蜜蜂給花授粉時(shí)悄悄接近蜜蜂，用塑料袋套住它們，仔細(xì)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(shí)我會(huì)在后院自制簡(jiǎn)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(shí)，我學(xué)會(huì)了快速挖到甲殼和節(jié)肢類動(dòng)物的方法，因?yàn)楹＠送巳ズ笏鼈儠?huì)在藏身的地方吹出泡泡。我記得很清楚，上小學(xué)的時(shí)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(tuán)，像枯死的樹葉;偶爾看到一只翻動(dòng)，露出里面鮮橙色的翅膀。

像這樣的時(shí)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(duì)地球生物的迷戀。我弟弟沉迷于積木，精心搭建復(fù)雜的過山車，我想的卻是搞清楚我家的貓?jiān)趺纯催@個(gè)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(dòng)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(gè)小時(shí)。因此，我現(xiàn)在靠撰寫自然和科學(xué)題材的文章為生，也就不足為奇了。

近來，我不禁又對(duì)篤愛的生物進(jìn)行了再思考，并重新審視生命的意義。人們對(duì)生命進(jìn)行研究的歷史已很悠久，在研究生命的同時(shí)也在努力給它下定義。即使在今天，科學(xué)家仍然沒能給出一個(gè)令人滿意或被普遍接受的定義。我在思考這個(gè)問題時(shí)，想起我弟弟對(duì)積木過山車的熱愛和我對(duì)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(jié)底，它們不都是機(jī)器嗎？當(dāng)然，貓是一部極其復(fù)雜的機(jī)器，有令人驚異的行為，這大概是積木永遠(yuǎn)模仿不了的。但是在最基本的層面，一臺(tái)無生命的機(jī)器和一臺(tái)有生命的機(jī)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(jié)論是：不行。事實(shí)上，我認(rèn)為生命實(shí)際上并不存在。

請(qǐng)?jiān)试S我詳細(xì)說明。

給生命下一個(gè)嚴(yán)格定義的正式嘗試至少可以上溯到古希臘哲學(xué)家所處的時(shí)代。亞里士多德認(rèn)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(dòng)物靈魂和理性靈魂，只有人類才有理性靈魂?；诜巍⒀汉蜕窠?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(jì)，德國(guó)化學(xué)家喬治·埃爾恩·斯塔爾和其他研究人員建立了一種學(xué)說，后來這種學(xué)說被稱為活力論?；盍φ撜邎?jiān)稱“生物體從根本上不同于非生命體，因?yàn)樗鼈儼恍┓俏镔|(zhì)元素，或受制于不同法則，與非生命體不同”，而且有機(jī)物質(zhì)不可能來自無機(jī)物。隨后的實(shí)驗(yàn)顯示，活力論是完全錯(cuò)誤的——無機(jī)物在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)和實(shí)驗(yàn)室外都可以轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。

科學(xué)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(zhì)元素屬性。現(xiàn)在，許多廣泛應(yīng)用的生物學(xué)教科書并沒有給生命一個(gè)簡(jiǎn)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(xì)胞器的單細(xì)胞構(gòu)成，要么是由高度結(jié)構(gòu)化的細(xì)胞群組成）、生長(zhǎng)發(fā)育（以一種可預(yù)見的方式改變大小和形狀）、自穩(wěn)態(tài)（維護(hù)區(qū)別于外環(huán)境的內(nèi)環(huán)境，比如細(xì)胞調(diào)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(zhǎng)并延緩衰老）、應(yīng)激反應(yīng)（對(duì)光、溫度、化學(xué)物質(zhì)或其他環(huán)境有反應(yīng)而改變行為）、繁殖（通過克隆或交配來產(chǎn)生新生物，并且將遺傳信息代代相傳）和進(jìn)化（一個(gè)物種隨著時(shí)間的推移在基因組上的變化）。

這樣一個(gè)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(biāo)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(rèn)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(zhǎng)。火也是，它能消耗能量而且會(huì)變大。相比之下，細(xì)菌、緩步類動(dòng)物，甚至一些甲殼類動(dòng)物可以進(jìn)入長(zhǎng)時(shí)間的休眠，在此期間它們根本不生長(zhǎng)，沒有新陳代謝和變化，但又不是嚴(yán)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(rèn)為，樹葉在樹上時(shí)是活的，因?yàn)樗脑S多細(xì)胞一直在不知疲倦地做功，其中包括將陽(yáng)光、二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為食物。但樹葉從樹上脫落的那一瞬間，它的細(xì)胞并沒有立即停止活動(dòng)。那么，樹葉是在落地的過程中死的嗎？或者落到地面時(shí)它死了？或者它所有的細(xì)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(shí)驗(yàn)室里，讓它獲得營(yíng)養(yǎng)，它還是生命嗎？

這種兩難的境地使得人們針對(duì)生命提出的每一種特性都備受考驗(yàn)。對(duì)環(huán)境反應(yīng)的天賦不局限于生命體——人類設(shè)計(jì)了無數(shù)機(jī)器替我們對(duì)付環(huán)境，甚至用繁殖來界定生命也無濟(jì)于事，許多動(dòng)物個(gè)體無法獨(dú)自生產(chǎn)。這里有兩只貓，因?yàn)樗鼈冊(cè)谝黄鹉軌蛏a(chǎn)小貓，所以是活的？那里有一只貓，因?yàn)樗荒芊敝匙约旱幕?，所以就不是活的？還有長(zhǎng)生的燈塔水母這個(gè)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(chǎn)后代或克隆自我，也不是在老化，然而，大多數(shù)人承認(rèn)它還活著。

那么進(jìn)化呢？在像DNA和RNA這樣的分子中存儲(chǔ)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(yīng)不斷變化的環(huán)境的能力，這對(duì)生物來說當(dāng)然是獨(dú)一無二的。許多生物學(xué)家都把進(jìn)化看作生命的主要區(qū)別性特征。20世紀(jì)90年代初期，在美國(guó)航空航天局討論在其他星球上尋找生命的最佳途徑時(shí)，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€(gè)定義，被廣泛引述，即：一個(gè)有能力進(jìn)行達(dá)爾文式進(jìn)化的自我持續(xù)系統(tǒng)。這個(gè)定義清晰、簡(jiǎn)潔而且全面，可是管不管用呢？

讓我們看一看這個(gè)定義是如何解釋病毒的。因?yàn)椴《灸苁苟x生命的問題復(fù)雜化，在這方面它比其他任何東西都厲害。病毒實(shí)質(zhì)上是被包裹在蛋白質(zhì)殼內(nèi)的DNA或RNA分子鏈，沒有細(xì)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(gòu)成一個(gè)“自我持續(xù)系統(tǒng)”，有機(jī)體必須包含繁殖和達(dá)爾文式進(jìn)化必需的所有信息。由于這種限制，他認(rèn)為病毒不滿足這個(gè)操作定義。病毒必須侵入細(xì)胞并且以這個(gè)細(xì)胞為載體來復(fù)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(xì)胞的環(huán)境下演化。”

只要你好好想一想，就會(huì)發(fā)現(xiàn)美國(guó)航空航天局對(duì)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(nèi)的寄生蟲，但它是非常真實(shí)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(xì)胞或分子供它竊取，它就不會(huì)繁殖。同樣，病毒有復(fù)制自身所需的所有遺傳信息，但是它沒有必需的細(xì)胞機(jī)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(jìn)化。事實(shí)上，病毒比蠕蟲的能力強(qiáng)得多。病毒可以立即行動(dòng)，只要細(xì)胞核內(nèi)有一點(diǎn)蛋白質(zhì)就可以開始大規(guī)模復(fù)制，而蠕蟲的繁殖則需要利用另一動(dòng)物的整個(gè)器官，而且只有在蠕蟲存活了足夠長(zhǎng)的時(shí)間來進(jìn)食、生長(zhǎng)并產(chǎn)卵時(shí)才會(huì)成功。所以，如果我們使用美國(guó)航空航天局的定義將病毒從生命領(lǐng)域攆出去，就必須進(jìn)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(gè)能夠進(jìn)行達(dá)爾文式進(jìn)化的自我持續(xù)系統(tǒng)的話，我們就不得不承認(rèn)有些計(jì)算機(jī)程序也是有生命的。例如，利用遺傳算法模擬自然選擇來達(dá)到一個(gè)問題的最優(yōu)解：這些位數(shù)組對(duì)特性進(jìn)行編碼、演化、互相競(jìng)爭(zhēng)以便繁殖，甚至也交換信息。同樣，像Avida這樣的軟件平臺(tái)，能創(chuàng)造“由能夠以類似DNA突變的方式改變數(shù)位構(gòu)成的”“數(shù)位有機(jī)體”。換句話說，它們也能進(jìn)化。密歇根州立大學(xué)的羅伯特·彭諾克在《發(fā)現(xiàn)》中告訴卡爾·齊默：“Avida不是對(duì)進(jìn)化的模擬，它是進(jìn)化的實(shí)例，達(dá)爾文思想的核心部分就在其中。這些東西復(fù)制、變異，彼此相互競(jìng)爭(zhēng)，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(rèn)為喬伊斯的實(shí)驗(yàn)是對(duì)美國(guó)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(xué)家一樣，贊成一個(gè)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(chǔ)存用來構(gòu)建蛋白質(zhì)和分子機(jī)制所需的信息，共同組成活躍的細(xì)胞。起初，科學(xué)家認(rèn)為只有被稱為酶的蛋白質(zhì)能夠?qū)?gòu)建細(xì)胞機(jī)制的化學(xué)反應(yīng)起到催化作用。然而，到了20世紀(jì)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(zhì)酶合作，閱讀DNA中的編碼信息，并逐個(gè)構(gòu)建細(xì)胞的不同部分。RNA世界假說認(rèn)為，地球上最早的生物體僅僅依賴RNA執(zhí)行所有這些任務(wù)——既存儲(chǔ)基因信息，又利用基因信息，無須DNA的幫助或蛋白質(zhì)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(gòu)建塊）鏈接成越來越長(zhǎng)的鏈條，最終產(chǎn)生核酶。其規(guī)模和復(fù)雜程度足以復(fù)制自身，因此比不能再生的RNA有更大的生存機(jī)會(huì)。簡(jiǎn)單的自組裝膜包裹著這些早期的核酶，形成首批細(xì)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(chǔ)信息的主要分子，因?yàn)樗€(wěn)定。蛋白質(zhì)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(xì)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(dāng)作主要遺傳材料的病毒。

為了檢驗(yàn)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(fù)制核酶。進(jìn)入21世紀(jì)后沒幾年，喬伊斯和特蕾西·林肯在實(shí)驗(yàn)室里構(gòu)建了數(shù)以萬億計(jì)的隨機(jī)自由浮動(dòng)的RNA序列，類似于幾十億年前可能彼此競(jìng)爭(zhēng)的早期RNA和偶然能夠結(jié)合另外兩個(gè)RNA片段的分離序列。通過這些序列間的對(duì)抗，該序列對(duì)最終會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)核酶，只要給它們提供足夠的核苷酸，它們就可以無限復(fù)制。這些裸RNA分子不僅可以再生，而且還能變異和進(jìn)化。比如，核酶已經(jīng)改變了它的一小段遺傳密碼以適應(yīng)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(dá)爾文式進(jìn)化。”但是，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(chǎn)生一個(gè)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(rèn)為喬伊斯沒有那么相信核酶。進(jìn)化是基因內(nèi)一種隨著時(shí)間的變化，人們不需要親眼看到豬長(zhǎng)出翅膀或者RNA組裝成字母就能看到的活動(dòng)。6000年至10000年前出現(xiàn)的藍(lán)眼睛（僅僅是虹膜色素的另一種變異）就是進(jìn)化的一個(gè)正常實(shí)例，就像第一只長(zhǎng)羽毛的恐龍是進(jìn)化實(shí)例那樣合理。如果我們將生命界定為“有能力進(jìn)行達(dá)爾文式進(jìn)化的自我持續(xù)系統(tǒng)”，那么不承認(rèn)能夠自我復(fù)制的核酶或病毒是生命就毫無道理。但是，我的確看到一個(gè)觀點(diǎn)完全丟棄了這個(gè)操作定義，以及其他所有關(guān)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(xué)家和哲學(xué)家為什么都沒能找到一個(gè)或一組把生命體和非生命體明確區(qū)分開來的屬性？因?yàn)檫@樣的屬性不存在。生命是我們發(fā)明的一個(gè)概念。從最基本的層面上來說，所有存在的物質(zhì)都是原子及其組成粒子的排列。這些排列范圍大，非常復(fù)雜，這一端是一個(gè)氫原子，另一端可能就是像大腦一般復(fù)雜的東西。我們?cè)趪L試界定生命時(shí)，在一個(gè)任意級(jí)別的復(fù)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(shí)上，這種分界在心理之外是不存在的，原子聚集突然變活時(shí)沒有一個(gè)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?yàn)楸緛砭蜎]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(yù)料他會(huì)笑，告訴我這很荒唐。他畢竟是幫助美國(guó)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(shí)際上僅僅是為了表達(dá)上的方便。他說：“我們當(dāng)時(shí)想幫美國(guó)航空航天局找到外星生命，在每一段使用‘生命’這個(gè)詞時(shí)都要給它下個(gè)定義。”

科羅拉多大學(xué)博爾德分校的哲學(xué)家卡羅爾·克萊蘭德用了很多年時(shí)間嘗試界定生命，她也認(rèn)為給生命下個(gè)精確定義的本能會(huì)誤入歧途，但是她不愿意否認(rèn)生命的物理現(xiàn)實(shí)。她認(rèn)為最好的態(tài)度是把通常作為生命定義的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)作嘗試性標(biāo)準(zhǔn)，要下結(jié)論說生命沒有本質(zhì)和界定生命一樣，目前時(shí)機(jī)尚不成熟。

目前真正需要的是一個(gè)“得到很好確認(rèn)的、恰當(dāng)?shù)膹V義生命理論”。她拿16世紀(jì)的化學(xué)家打了個(gè)比方。在科學(xué)家還不知道空氣、灰塵、酸和所有化學(xué)物質(zhì)是由分子組成的時(shí)候，他們給水下定義費(fèi)了好大的工夫，一一列出其屬性——濕、透明、無味、可凍結(jié)、能溶解其他許多物質(zhì)，但是一直到研究人員發(fā)現(xiàn)水是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子結(jié)合而成的之后，才能精確地描述其特點(diǎn)。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(huì)有其他分子混合在內(nèi)，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?yàn)檫@兩種物質(zhì)有不同的分子結(jié)構(gòu)?？巳R蘭德認(rèn)為，為生命創(chuàng)造分子理論的等價(jià)學(xué)說需要更大量的樣本，而截至目前，我們只有一個(gè)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(guān)哺乳動(dòng)物的理論，那會(huì)是一種什么情況。在我們?cè)噲D確定生命之所以被稱為生命時(shí)，就是這樣的情況。

我不贊同她的觀點(diǎn)。在其他星球上發(fā)現(xiàn)外星生命無疑會(huì)擴(kuò)展我們對(duì)生物如何工作和如何進(jìn)化的理解，但這樣的發(fā)現(xiàn)很可能不會(huì)有助于我們創(chuàng)建一種新的革命性的生命理論。16世紀(jì)的化學(xué)家不能準(zhǔn)確地描述是什么將水和其他物質(zhì)區(qū)分開來，是因?yàn)樗麄儾焕斫馄浠拘再|(zhì)，他們不知道每一種物質(zhì)都是由分子的特殊排列組成的。相比之下，現(xiàn)代科學(xué)家對(duì)地球上的生物由什么組成一清二楚，即細(xì)胞、蛋白質(zhì)、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(fù)雜性。科學(xué)家已經(jīng)有足夠的知識(shí)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(xì)菌如何復(fù)制自身并且快速適應(yīng)環(huán)境，而巖石為什么不能），而無須宣稱生命是這個(gè)，非生命是那個(gè)，并且兩者從不相交。

認(rèn)識(shí)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(shí)質(zhì)差異。準(zhǔn)確地說，在兩者之間，我們永遠(yuǎn)找不到清晰的分界線，因?yàn)樯头巧皇遣煌懂牭母拍睿乾F(xiàn)實(shí)。我小時(shí)候迷戀生命現(xiàn)象，現(xiàn)在同樣迷戀，盡管現(xiàn)在我對(duì)生命有了新的理解。我認(rèn)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(nèi)在屬性。準(zhǔn)確地說，這是我們對(duì)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(rèn)為哪個(gè)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(jiān)持以自己為標(biāo)準(zhǔn)度量地球上的其他生命形式。一個(gè)事物，如果它與我們?cè)较嗨?，如移?dòng)、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(jìn)化的角度來說，甚至不是最成功的方式）。

說實(shí)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(shí)，在同一時(shí)間的不同規(guī)模（即從微觀到宏觀）理解其結(jié)構(gòu)，我們會(huì)看到世界是無數(shù)的沙粒，是一顆顫抖著的由原子構(gòu)成的巨大球體。一個(gè)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(gòu)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(zhì)。有些成群的微粒會(huì)成為山、海、云，有些會(huì)成為樹、魚、鳥;有些相對(duì)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(fù)雜;有些會(huì)成為過山車，有些則成為貓。