生命沒有真正存在過？

我從小就一直著迷於生物。在加州北部長大期間，我花了大量時間在戶外的動植物間玩耍。我和我的幾個朋友在蜜蜂給花兒授粉時悄悄地接近它們，用保鮮袋套住，這樣我們可以在放生前仔細查看它們黑曜石的眼睛和金色的茸毛。有時我會在後院用灌木做簡單的弓箭，用剝離的樹皮做繩，用樹葉做箭羽。在全家去沙灘的這段行程中，通過在最近的浪潮退去時觀察沙地上的泡泡，我學會了如何快速將甲殼類動物和節肢類動物從它們的隱藏點挖出來。我清晰地記得一所小學的場地，它通往聖克魯茲的一片桉樹林，成千上萬遷徙的黑脈金斑蝶停在那兒休息。它們緊緊抓住樹枝形成很大的棕色的一團，像枯死的樹葉——直到一隻振動並露出裡面火橙色的翅膀。

這樣的時刻——隨著一些大衛·愛登堡的電視專題一起——加深了我對地球生物的沉迷。但是我的弟弟沉迷於積木集——精心構建複雜的過山車——我想了解我們的貓是如何協調工作的。她是怎麼看見這個世界的？她為什麼發出咕嚕咕嚕聲？毛皮、爪子和鬍鬚是用什麼做的？一次聖誕節，我查詢了一本動物百科全書。在撕開一本大概是我體重一半的巨著的包裝紙後，我坐在樹旁閱讀了幾個小時。不要太驚訝，接著，我以寫作自然和科學為生而結束。

然而，最近，我有一種頓悟，強迫自己重新思考為什麼我如此熱生物，並重新審視生命的真諦。只要人們開始研究生命，他們就努力定義它。即使在今天，科學家們也沒有滿意或普遍地接受生命的定義。在思考這個問題時，我記得我弟弟對積木過山車的熱愛和我對家貓的好奇心。為什麼我們認為前者是無生命的，而後者是活的？最後，難道它們不都是機器碼？當然，貓是一部極其複雜的機器，有令人驚異的行為能力，這是積木集幾乎永遠無法模仿的。但在最基本的層面上，一個無生命的機器和一個活著的生命之間有何區別？人們、貓、植物和其他生物屬於一類，而積木、電腦、星星和岩石屬於另一類嗎？我的結論：不。事實上，我認為，生命實際上並不存在。

請允許我詳細說明。

正式試圖精確定義生命始於至少古希臘哲學家時期。亞里士多德認為，與無生命物不同，所有生物都有三種靈魂中的一種：植物的靈魂、動物的靈魂和理性的靈魂，這最後一種只屬於人類。希臘解剖學家蓋倫提出了一種類似的、基於器官的存在於肺、血液和神經系統中的「生命元素」系統。在17世紀，德國化學家喬治·埃爾恩·斯塔爾開始描述一種會最終變成眾所周知的活力論的學說。活力論者堅稱「活生物體從根本上不同於非生命體，因為他們包含一些非物質元素，或者是被除非生命體外的不同主體控制」，且這種有機物質（包含碳和氫的分子，由生物產生）不可能來自無機物（缺碳的分子，主要由地質運動導致）。隨後的實驗顯示活力論是完全不真實的——無機物在實驗室內外皆可以轉化為有機物。

其他科學家們試圖確定一組特定的將生命體與非生命體區分開來的物理屬性，而不是給生物附加「某種非物質元素」屬性。今天，作為一種對生命的簡潔定義的替代，坎貝爾和許多其他廣泛應用的生物教科書包括一種如此區別特徵的相當龐大的列表，比如：序列（很多生物要麼是由帶不同間隔和細胞器的單細胞構成，要麼是由高度結構化的細胞群組成）：生長發育（以一種可預見的方式改變大小和形狀）：自穩態（維護區別於外環境的內環境，比如細胞調節自身酸鹼度和鹽濃度的方式）：新陳代謝（消耗能量來成長並延緩衰老）：應激反應（對光、溫度、化學物質或其他環境方面有反應而改變行為）：繁殖（克隆或交配以產生新生物，並且將遺傳信息從一代傳給下一代）：進化（一個物種隨著時間的推移在基因組成上的變化）。

一隻緩步動物在沒有食物和水的脫水狀態下能存活10多年（致謝：Goldtsein實驗室通過網路相簿在維基共享）

撕碎這樣的邏輯列表似乎太容易了。從來沒有人成功地編譯一組物理屬性，將所有生物統一併將一切我們標記的無生命體排除。總有例外。比如，大多數人不認為水晶是活的，但它們是高組織性的，而且它們生長。還有火，消耗能量且變大。相反地，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期，在此期間它們沒有一點生長、新陳代謝和變化，更不是嚴格意義上的死亡。我們怎樣對一片已經從樹上掉落的樹葉分類？大多數人認為，當與樹連在一起時，一片葉子是活的：它的許多細胞不知疲倦地將陽光、二氧化碳和水轉化為食物，躋身於其他職責中。當一片葉子從樹上掉落時，其細胞沒有立即停止活動。它在落地的過程中死亡了嗎：或者當它碰到地面時：或者在其所有單個細胞最終死亡的時候？如果你從一株植物上摘一片葉子，並且在實驗室內保持其細胞健康快樂，這是生命嗎？

這種困境正好定義生命的每一種初步特性。應對環境問題不是僅限於生命體的一種天賦——我們設計了無數這樣做的機器。甚至繁殖都沒有定義一種生物。許多個體動物無法獨自生產。兩隻活貓也是如此，因為它們能一起創造新貓，但是單只貓不是活的，因為它不能自己繁衍自己的基因。另外，想想燈塔水母的異常情況、長生不死的水母，它們可以在成熟體和幼年期之間無限更替。一隻水母這樣搖擺不定，不是生產後代、克隆自己或者甚至以典型的方式老化——然而，大多數人承認它還活著。但是，進化呢？在像DNA和RNA這類分子中存儲信息、將這一信息傳遞給自己的後代以及通過改變遺傳信息而適應不斷變化的環境的能力——當然，這些能力對生物來說是獨一無二的。許多生物學家已專註於進化為生命的主要特色。在1990年代初，斯克里普斯研究所的傑拉爾德·喬伊斯是當時美國宇航局太空生物學計劃的主任約翰·拉米爾的顧問小組的一名成員。在關於如何最好地在其他星球上尋找生命的討論中，喬伊斯和他的小組成員提出一種被廣泛引述的生命定義：一個有能力進行達爾文式進化的自我維持系統。它清晰、簡明而全面。但這能行嗎？

燈塔水母

讓我們檢查一下這種定義是如何處理病毒的，病毒使定義生命的問題比其他任何實體複雜得多。病毒實質上是被包裹在蛋白質外殼內的DNA或RNA分子鏈：它們沒有細胞或新陳代謝，但它們有基因且能進化。然而，喬伊斯解釋說，為了成為一個「自我維持系統」，有機體必須包含所有必須的信息來繁殖，且經歷達爾文進化。由於這種限制，他認為病毒不滿足這種定義。畢竟，病毒必須侵入細胞且以此為載體以便複製病原體。「病毒基因組只在宿主細胞的環境下進化」，喬伊斯在近期的一次採訪中說道。

一群噬菌體，進化到感染細菌的病毒（致謝：格雷厄姆·比爾茲博士通過維基共享）

不過，當你真正思考時，美國宇航局對生命的定義不能比任何其他定義更好地適應病毒的模糊性。一種生活在人體腸道內的寄生蟲——被廣泛視為一種可憎的但非常真實的生命形式——有它繁殖所需的所有遺傳信息，但它永遠無法在沒有人類腸道細胞和分子的情況下繁殖，它在人類腸道中汲取生存需要的能量。同樣，病毒有複製自身所需的所有遺傳信息，但沒有所有必需的細胞機制。聲稱蠕蟲的情況絕對不同於病毒的情況是不充分的論點。蠕蟲和病毒都只在其宿主的「環境下」繁殖和進化。事實上，病毒是一種比蠕蟲有效率得多的繁殖者。鑒於病毒立即工作且只需要細胞核內一些蛋白質來開始大規模複製，寄生蟲的繁殖需要使用另一種動物的整個器官且只有在蠕蟲存活足夠長時間來進食、成長和生蛋的時候才會成功。所以，如果我們使用美國宇航局的定義將病毒從生命的領域消除，我們必須進一步排除所有形形色色的大得多的寄生蟲，包括蠕蟲、真菌和植物。

定義生命為一個有能力進行達爾文式進化的自我維持系統也迫使我們承認某些計算機程序是活的。例如，遺傳演算法模擬自然選擇來達到一個問題的最優解：它們是編碼特性、進化、互相競爭來繁殖以及甚至交換信息的位數組。同樣，軟體平台如阿維達創造「由能夠以類似於DNA突變的方式來變化的數字位構成的」「數字有機體」。換句話說，它們也進化。「阿維達不是進化的模擬：它是進化的實例」，密歇根州立大學的羅伯特·彭諾克在《發現》中告訴卡爾·齊默。「所有達爾文過程的核心部分在那裡。這些東西複製，它們變異，它們彼此競爭。自然選擇過程正在那裡發生。如果這是生命定義的核心，那麼這些東西算數。」

我會認為喬伊斯自己的實驗給了美國宇航局對生命定義另一個毀滅性的的打擊。他和許多其他科學家支持一個稱為RNA世界假說的生命起源故事。我們星球上的所有生命取決於DNA和RNA。在現代生物中，DNA儲存所需的信息來構建蛋白質和分子機制，共同組成活躍的細胞。起初，科學家們認為只有被稱為酶的蛋白質能催化所需的化學反應來構造細胞機制。然而，在1980年代，托馬斯·切赫和西德尼·奧爾特曼發現，許多不同種類的RNA酶——或核糖核酸酶——與各種蛋白質酶合作，閱讀DNA上的編碼信息並逐一構建細胞的不同部分。RNA世界假說認為地球上最早的生物僅僅依賴於RNA來執行所有這些任務——既存儲又利用基因信息——沒有DNA的幫助或蛋白質酶的環境。

懷俄明州的地熱池。正如達爾文所說，近四十億年前，我們稱之為生命的東西有可能首次在類似於「溫暖的小池塘」內進化。（致謝：多爾夫·曼迦勒通過網路相簿分享）

這裡是它可能已經怎樣發生的：近四十億年前，在地球的原始熱湯中，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，最終產生足夠大的核酶且複雜得足以複製其自身，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住這些早期的核酶，形成第一批細胞。除了製造更多的RNA，核酶可能已加入核苷酸到DNA鏈：此外，核苷酸可能已自發形成DNA。無論哪種方式，DNA取代了RNA作為主要存儲信息的分子，因為它更穩定。並且蛋白質承擔了許多催化的角色，因為它們是如此萬能且多樣。但是現代生物細胞仍然包含原始RNA世界可能殘留的東西。例如，核糖體——每次構建一個蛋白質氨基酸的一束RNA和蛋白質——是一個核酶。也有一群使用RNA作為它們主要遺傳物質的病毒。

要測試RNA世界假說，喬伊斯和其他研究人員試圖創造可能曾經存在於地球原始湯中的自我複製的核酶類型。在2000年代中期，喬伊斯和特蕾西·林肯在實驗室里構建了上萬億隨機自由浮動的RNA序列，類似於數十億年前可能彼此競爭的早期RNA和偶然間能夠結合兩個其他RNA片段的分離序列。通過使這些序列彼此競爭，序列對最終產生兩個核酶，只要它們被供給足夠的核苷酸就可以彼此無限複製。這些裸RNA分子不僅可以再生，還能變異和進化。例如，核酶已改變小段遺傳密碼以適應變化的環境條件。

「它們符合生命的定義，」喬伊斯說道，「這是自我維持的達爾文進化論。」但他不願說核酶是真正活著的。在不遺餘力支持弗蘭肯斯坦博士之前，他希望他的創新創立一個全新的行為，不僅僅修改已經能做的東西。「我想，缺失的是它需要創新，需要想出新的解決方案。」他說道。

但我認為，喬伊斯不夠相信核酶。進化是基因內一種隨著時間的變化：一個人不需要目擊豬長出翅膀或者RNA組裝成字母來看著進化活動。6000至10000年前藍色眼睛顏色的出現——僅僅是虹膜色素的另一種變異——正如第一隻長羽毛的恐龍的進化例子一樣合理。如果我們定義生命為「有能力進行達爾文式進化的自我維持系統」，那麼我不能看到任何合理的理由來否認自我複製的核酶或病毒的生命綽號。但我確實看到一個理由來完全丟棄這種定義和所有其他生命定義。

為什麼定義生命是如此令人沮喪地困難？為什麼科學家和哲學家幾個世紀以來都未能找到一個特定的物理屬性或一組明確地把生命體和無生命體分開的屬性？因為這種屬性不存在。生命是我們發明的一個概念。從最基本的層面上來說，所有存在的物質是原子及其組成粒子的排列。這些排列歸屬於一個複雜性的大範圍，從單個氫原子到如大腦般複雜的東西。在嘗試定義生命中，我們在複雜性的任意級別畫了一條線，並且宣稱所有在界限上的東西是活的，在界限下的不是。事實上，這種分割不存在於心靈之外。沒有原子聚集突然變活的界限，生命體和無生命體之間沒有明確特徵，沒有弗蘭肯斯坦跡象。我們沒有成功定義生命，因為原本就從來沒有任何東西來定義。

我在電話里緊張地將這些想法解釋給喬伊斯，預料他會笑，且告訴我它們是荒謬的。畢竟，這是幫助過美國宇航局定義生命的人。但喬伊斯說過，生命是一種定義的爭論是「完美的」。他同意定義生命的使命在某些方面是徒勞的。這種定義實際上僅僅是一種語言上的便利。「我們曾試圖幫助美國宇航局找到外星生命，」他說道，「我們不能在每一段使用『生命』這個詞，而且不能定義它」。

科羅拉多大學博爾德分校的哲學家卡羅爾·克萊蘭曾花了很多年研究嘗試定義生命，也認為精確地定義生命的想法是誤入歧途的——但她也沒準備否認生命的真實。「作出生命沒有本質的結論正如定義生命一樣不成熟，」她說道，「我認為，最好的態度是把通常作為生命定義標準的事物看作初步標準。」

一張拍攝於電子掃描顯微鏡下的ALH84001隕石照片，在最終到達地球前，這顆隕石據推測形成於40億年前的火星。少數科學家認為，照片上的鏈狀物是石化的火星納米細菌，但大多數研究者持懷疑態度（致謝：美國宇航局通過維基共享）

克萊蘭德已寫了，我們真正需要的是「好確認的、恰當的廣義生命理論」。她給16世紀的科學家們打了個比方。在科學家們明白空氣、灰塵、酸和所有化學物質由分子組成前，他們難以定義水。他們能列出其屬性——濕、透明、無味、可凍結以及能溶解許多其他物質——但他們不能精確描述它，直到研究人員發現水是兩個氫原子結合一個氧原子。無論是鹹的、混濁的、液體的還是凍結的，水總是H2O；它也許有其他分子混合在內，但讓我們稱水為水的三重分子一直在那裡。硝酸可能類似水，但它不是水，因為這兩種物質有不同的分子結構。克萊蘭德說道，為生命創造分子理論的等價物將需要更大的樣本容量。她認為，目前為止，我們只有一個生命是什麼的例子——地球上基於DNA和RNA的生命。想像試圖通過只觀察斑馬來創建一種關於哺乳動物的理論。這是我們發現自己在試圖確定什麼讓生命生存時的情況，克萊蘭德總結道。

我不贊同。發現其他星球上外星生命的例子無疑將擴大我們對我們稱為生物的東西如何工作和他們起初如何進化的理解，但這種發現可能不會有助於我們制定一種革命性的新生命理論。16世紀的科學家們不能準確描述是什麼將水和其他物質區分開來，因為他們不理解其基本性質：他們不知道每種物質是由分子的特殊排列組成的。相比之下，現代科學家們完全知道地球上的生物是由什麼組成——細胞、蛋白質、DNA和RNA。將水分子、岩石和銀器與貓、人類及其他生命區分的不是「生命」，而是複雜性。科學家們已經有足夠的知識來解釋為什麼被我們稱為生物的東西一般能做大多數被我們稱為無生命體的東西不能做的事——來解釋細菌如何複製自身且快速適應環境，而為什麼岩石不能——沒有宣稱生命是這個，非生命是那個，且二者從不相交。

認識到生命是一種概念不剝奪我們稱生命為其輝煌。這並不是說生物和無生命體之間沒有實質差異：相反，在這兩者之間我們永遠找不到某種清晰的分界線，因為作為不同類別的生命和非生命的概念只是——一種概念，而非現實。即使有我對生命的新的理解，作為一個男孩，現在吸引我的生物的一切同樣是奇妙的。我認為真正結合我們所說活著的事物的東西其本身沒有任何內在屬性：相反，這是我們對他們的看法，我們對他們的愛和——坦率地說——我們的傲慢和自戀。

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——這不是哪個我們認為優越的秘密。然後，我們不僅將我們自己放在第一組，而且我們堅持地球上其他生命形式與我們對立。同我們的相似點越多——表現為移動、說話、感覺、思考得越多——對我們來說越活著，儘管使人類成為人類的特定屬性也顯然不是作為一種『生物』的唯一方式（或者，在進化方面，即使是最成功的方式）。

我們的家貓，賈絲明（致謝：賈布爾一家）

說實話，我們稱為生命的東西是不可能沒有我們認為無生命的東西的，而且它們不可分割。如果我們以某種方式看到我們地球背後的現實——同時理解其每個方面的結構，從微觀到宏觀——我們將看到世界處於無數的沙粒中，一個巨大的顫抖的原子球。正如一個人可以將沙灘上成千上萬幾乎相同的沙子堆成城堡、美人魚或任何你可以想像的東西，組成地球上一切的無數原子不斷聚集和分解自身，創造了不斷變化的物質萬花筒。那些成群粒子中的一些會成為我們所命名的山、海洋和雲；其他的將成為樹、雨和鳥。一些會是相對惰性的，其他則會用令人困惑的複雜方式以不可思議的速度改變。一些會成為雲霄飛車，其他則成為貓。

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