只要人们开始研究生命，就努力定义它。即使在今天，科学家也没有满意或普遍接受生命的定义。一个无生命的机器和一个活着的生命之间有何区别？人、猫属于一类，而积木、电脑属于另一类吗？我的结论：不，我认为生命实际上并不存在。本文所阐述的观点仅是作者本人观点，与《科学美国人》无关。

在我后院的一只本地峰（致谢：费里斯·贾布尔）

　　我从小就一直着迷于生物。在加州北部长大期间，我花了大量时间在户外的动植物间玩耍。我和我的几个朋友在蜜蜂给花儿授粉时悄悄地接近它们，用保鲜袋套住，这样我们可以在放生前仔细查看它们黑曜石的眼睛和金色的茸毛。有时我会在后院用灌木做简单的弓箭，用剥离的树皮做绳，用树叶做箭羽。在全家去沙滩的这段行程中，通过在最近的浪潮退去时观察沙地上的泡泡，我学会了如何快速将甲壳类动物和节肢类动物从它们的隐藏点挖出来。我清晰地记得一所小学的场地，它通往圣克鲁兹的一片桉树林，成千上万迁徙的黑脉金斑蝶停在那儿休息。它们紧紧抓住树枝形成很大的棕色的一团，像枯死的树叶——直到一只振动并露出里面火橙色的翅膀。

　　这样的时刻——随着一些大卫·爱登堡的电视专题一起——加深了我对地球生物的沉迷。但是我的弟弟沉迷于积木集——精心构建复杂的过山车——我想了解我们的猫是如何协调工作的。她是怎么看见这个世界的？她为什么发出咕噜咕噜声？毛皮、爪子和胡须是用什么做的？一次圣诞节，我查询了一本动物百科全书。在撕开一本大概是我体重一半的巨著的包装纸后，我坐在树旁阅读了几个小时。不要太惊讶，接着，我以写作自然和科学为生而结束。

一套积木装置（致谢：Druyts.t通过维基共享）

　　然而，最近，我有一种顿悟，强迫自己重新思考为什么我如此热生物，并重新审视生命的真谛。只要人们开始研究生命，他们就努力定义它。即使在今天，科学家们也没有满意或普遍地接受生命的定义。在思考这个问题时，我记得我弟弟对积木过山车的热爱和我对家猫的好奇心。为什么我们认为前者是无生命的，而后者是活的？最后，难道它们不都是机器码？当然，猫是一部极其复杂的机器，有令人惊异的行为能力，这是积木集几乎永远无法模仿的。但在最基本的层面上，一个无生命的机器和一个活着的生命之间有何区别？人们、猫、植物和其他生物属于一类，而积木、电脑、星星和岩石属于另一类吗？我的结论：不。事实上，我认为，生命实际上并不存在。

　　请允许我详细说明。

　　正式试图精确定义生命始于至少古希腊哲学家时期。亚里士多德认为，与无生命物不同，所有生物都有三种灵魂中的一种：植物的灵魂、动物的灵魂和理性的灵魂，这最后一种只属于人类。希腊解剖学家盖伦提出了一种类似的、基于器官的存在于肺、血液和神经系统中的“生命元素”系统。在17世纪，德国化学家乔治·埃尔恩·斯塔尔开始描述一种会最终变成众所周知的活力论的学说。活力论者坚称“活生物体从根本上不同于非生命体，因为他们包含一些非物质元素，或者是被除非生命体外的不同主体控制”，且这种有机物质（包含碳和氢的分子，由生物产生）不可能来自无机物（缺碳的分子，主要由地质运动导致）。随后的实验显示活力论是完全不真实的——无机物在实验室内外皆可以转化为有机物。

　　其他科学家们试图确定一组特定的将生命体与非生命体区分开来的物理属性，而不是给生物附加“某种非物质元素”属性。今天，作为一种对生命的简洁定义的替代，坎贝尔和许多其他广泛应用的生物教科书包括一种如此区别特征的相当庞大的列表，比如：序列（很多生物要么是由带不同间隔和细胞器的单细胞构成，要么是由高度结构化的细胞群组成）：生长发育（以一种可预见的方式改变大小和形状）：自稳态（维护区别于外环境的内环境，比如细胞调节自身酸碱度和盐浓度的方式）：新陈代谢（消耗能量来成长并延缓衰老）：应激反应（对光、温度、化学物质或其他环境方面有反应而改变行为）：繁殖（克隆或交配以产生新生物，并且将遗传信息从一代传给下一代）：进化（一个物种随着时间的推移在基因组成上的变化）。

　　撕碎这样的逻辑列表似乎太容易了。从来没有人成功地编译一组物理属性，将所有生物统一并将一切我们标记的无生命体排除。总有例外。比如，大多数人不认为水晶是活的，但它们是高组织性的，而且它们生长。还有火，消耗能量且变大。相反地，细菌、缓步类动物、甚至一些甲壳类动物可以进入长时间的休眠期，在此期间它们没有一点生长、新陈代谢和变化，更不是严格意义上的死亡。我们怎样对一片已经从树上掉落的树叶分类？大多数人认为，当与树连在一起时，一片叶子是活的：它的许多细胞不知疲倦地将阳光、二氧化碳和水转化为食物，跻身于其他职责中。当一片叶子从树上掉落时，其细胞没有立即停止活动。它在落地的过程中死亡了吗：或者当它碰到地面时：或者在其所有单个细胞最终死亡的时候？如果你从一株植物上摘一片叶子，并且在实验室内保持其细胞健康快乐，这是生命吗？

　　这种困境正好定义生命的每一种初步特性。应对环境问题不是仅限于生命体的一种天赋——我们设计了无数这样做的机器。甚至繁殖都没有定义一种生物。许多个体动物无法独自生产。两只活猫也是如此，因为它们能一起创造新猫，但是单只猫不是活的，因为它不能自己繁衍自己的基因。另外，想想灯塔水母的异常情况、长生不死的水母，它们可以在成熟体和幼年期之间无限更替。一只水母这样摇摆不定，不是生产后代、克隆自己或者甚至以典型的方式老化——然而，大多数人承认它还活着。但是，进化呢？在像ＤＮＡ和ＲＮＡ这类分子中存储信息、将这一信息传递给自己的后代以及通过改变遗传信息而适应不断变化的环境的能力——当然，这些能力对生物来说是独一无二的。许多生物学家已专注于进化为生命的主要特色。在１９９０年代初，斯克里普斯研究所的杰拉尔德·乔伊斯是当时美国宇航局太空生物学计划的主任约翰·拉米尔的顾问小组的一名成员。在关于如何最好地在其他星球上寻找生命的讨论中，乔伊斯和他的小组成员提出一种被广泛引述的生命定义：一个有能力进行达尔文式进化的自我维持系统。它清晰、简明而全面。但这能行吗？

　　让我们检查一下这种定义是如何处理病毒的，病毒使定义生命的问题比其他任何实体复杂得多。病毒实质上是被包裹在蛋白质外壳内的DNA或RNA分子链：它们没有细胞或新陈代谢，但它们有基因且能进化。然而，乔伊斯解释说，为了成为一个“自我维持系统”，有机体必须包含所有必须的信息来繁殖，且经历达尔文进化。由于这种限制，他认为病毒不满足这种定义。毕竟，病毒必须侵入细胞且以此为载体以便复制病原体。“病毒基因组只在宿主细胞的环境下进化”，乔伊斯在近期的一次采访中说道。

一群噬菌体，进化到感染细菌的病毒（致谢：格雷厄姆·比尔兹博士通过维基共享）

　　不过，当你真正思考时，美国宇航局对生命的定义不能比任何其他定义更好地适应病毒的模糊性。一种生活在人体肠道内的寄生虫——被广泛视为一种可憎的但非常真实的生命形式——有它繁殖所需的所有遗传信息，但它永远无法在没有人类肠道细胞和分子的情况下繁殖，它在人类肠道中汲取生存需要的能量。同样，病毒有复制自身所需的所有遗传信息，但没有所有必需的细胞机制。声称蠕虫的情况绝对不同于病毒的情况是不充分的论点。蠕虫和病毒都只在其宿主的“环境下”繁殖和进化。事实上，病毒是一种比蠕虫有效率得多的繁殖者。鉴于病毒立即工作且只需要细胞核内一些蛋白质来开始大规模复制，寄生虫的繁殖需要使用另一种动物的整个器官且只有在蠕虫存活足够长时间来进食、成长和生蛋的时候才会成功。所以，如果我们使用美国宇航局的定义将病毒从生命的领域消除，我们必须进一步排除所有形形色色的大得多的寄生虫，包括蠕虫、真菌和植物。

　　定义生命为一个有能力进行达尔文式进化的自我维持系统也迫使我们承认某些计算机程序是活的。例如，遗传算法模拟自然选择来达到一个问题的最优解：它们是编码特性、进化、互相竞争来繁殖以及甚至交换信息的位数组。同样，软件平台如阿维达创造“由能够以类似于DNA突变的方式来变化的数字位构成的”“数字有机体”。换句话说，它们也进化。“阿维达不是进化的模拟：它是进化的实例”，密歇根州立大学的罗伯特·彭诺克在《发现》中告诉卡尔·齐默。“所有达尔文过程的核心部分在那里。这些东西复制，它们变异，它们彼此竞争。自然选择过程正在那里发生。如果这是生命定义的核心，那么这些东西算数。”

　　我会认为乔伊斯自己的实验给了美国宇航局对生命定义另一个毁灭性的的打击。他和许多其他科学家支持一个称为RNA世界假说的生命起源故事。我们星球上的所有生命取决于DNA和RNA。在现代生物中，DNA储存所需的信息来构建蛋白质和分子机制，共同组成活跃的细胞。起初，科学家们认为只有被称为酶的蛋白质能催化所需的化学反应来构造细胞机制。然而，在1980年代，托马斯·切赫和西德尼·奥尔特曼发现，许多不同种类的RNA酶——或核糖核酸酶——与各种蛋白质酶合作，阅读DNA上的编码信息并逐一构建细胞的不同部分。RNA世界假说认为地球上最早的生物仅仅依赖于RNA来执行所有这些任务——既存储又利用基因信息——没有DNA的帮助或蛋白质酶的环境。

　　这里是它可能已经怎样发生的：近四十亿年前，在地球的原始热汤中，自由漂移的核苷酸——RNA和DNA的构建块——链接成越来越长的链条，最终产生足够大的核酶且复杂得足以复制其自身，因此比不能再生的RNA有更大的生存机会。简单的自组装膜包裹住这些早期的核酶，形成第一批细胞。除了制造更多的RNA，核酶可能已加入核苷酸到DNA链：此外，核苷酸可能已自发形成DNA。无论哪种方式，DNA取代了RNA作为主要存储信息的分子，因为它更稳定。并且蛋白质承担了许多催化的角色，因为它们是如此万能且多样。但是现代生物细胞仍然包含原始RNA世界可能残留的东西。例如，核糖体——每次构建一个蛋白质氨基酸的一束RNA和蛋白质——是一个核酶。也有一群使用RNA作为它们主要遗传物质的病毒。

　　要测试RNA世界假说，乔伊斯和其他研究人员试图创造可能曾经存在于地球原始汤中的自我复制的核酶类型。在2000年代中期，乔伊斯和特蕾西·林肯在实验室里构建了上万亿随机自由浮动的RNA序列，类似于数十亿年前可能彼此竞争的早期RNA和偶然间能够结合两个其他RNA片段的分离序列。通过使这些序列彼此竞争，序列对最终产生两个核酶，只要它们被供给足够的核苷酸就可以彼此无限复制。这些裸RNA分子不仅可以再生，还能变异和进化。例如，核酶已改变小段遗传密码以适应变化的环境条件。

　　“它们符合生命的定义，”乔伊斯说道，“这是自我维持的达尔文进化论。”但他不愿说核酶是真正活着的。在不遗余力支持弗兰肯斯坦博士之前，他希望他的创新创立一个全新的行为，不仅仅修改已经能做的东西。“我想，缺失的是它需要创新，需要想出新的解决方案。”他说道。

　　但我认为，乔伊斯不够相信核酶。进化是基因内一种随着时间的变化：一个人不需要目击猪长出翅膀或者RNA组装成字母来看着进化活动。6000至10000年前蓝色眼睛颜色的出现——仅仅是虹膜色素的另一种变异——正如第一只长羽毛的恐龙的进化例子一样合理。如果我们定义生命为“有能力进行达尔文式进化的自我维持系统”，那么我不能看到任何合理的理由来否认自我复制的核酶或病毒的生命绰号。但我确实看到一个理由来完全丢弃这种定义和所有其他生命定义。

　　为什么定义生命是如此令人沮丧地困难？为什么科学家和哲学家几个世纪以来都未能找到一个特定的物理属性或一组明确地把生命体和无生命体分开的属性？因为这种属性不存在。生命是我们发明的一个概念。从最基本的层面上来说，所有存在的物质是原子及其组成粒子的排列。这些排列归属于一个复杂性的大范围，从单个氢原子到如大脑般复杂的东西。在尝试定义生命中，我们在复杂性的任意级别画了一条线，并且宣称所有在界限上的东西是活的，在界限下的不是。事实上，这种分割不存在于心灵之外。没有原子聚集突然变活的界限，生命体和无生命体之间没有明确特征，没有弗兰肯斯坦迹象。我们没有成功定义生命，因为原本就从来没有任何东西来定义。

　　我在电话里紧张地将这些想法解释给乔伊斯，预料他会笑，且告诉我它们是荒谬的。毕竟，这是帮助过美国宇航局定义生命的人。但乔伊斯说过，生命是一种定义的争论是“完美的”。他同意定义生命的使命在某些方面是徒劳的。这种定义实际上仅仅是一种语言上的便利。“我们曾试图帮助美国宇航局找到外星生命，”他说道，“我们不能在每一段使用‘生命’这个词，而且不能定义它”。

　　科罗拉多大学博尔德分校的哲学家卡罗尔·克莱兰曾花了很多年研究尝试定义生命，也认为精确地定义生命的想法是误入歧途的——但她也没准备否认生命的真实。“作出生命没有本质的结论正如定义生命一样不成熟，”她说道，“我认为，最好的态度是把通常作为生命定义标准的事物看作初步标准。”

　　一张拍摄于电子扫描显微镜下的ALH84001陨石照片，在最终到达地球前，这颗陨石据推测形成于40亿年前的火星。少数科学家认为，照片上的链状物是石化的火星纳米细菌，但大多数研究者持怀疑态度（致谢：美国宇航局通过维基共享）

　　克莱兰德已写了，我们真正需要的是“好确认的、恰当的广义生命理论”。她给16世纪的科学家们打了个比方。在科学家们明白空气、灰尘、酸和所有化学物质由分子组成前，他们难以定义水。他们能列出其属性——湿、透明、无味、可冻结以及能溶解许多其他物质——但他们不能精确描述它，直到研究人员发现水是两个氢原子结合一个氧原子。无论是咸的、混浊的、液体的还是冻结的，水总是H2O；它也许有其他分子混合在内，但让我们称水为水的三重分子一直在那里。硝酸可能类似水，但它不是水，因为这两种物质有不同的分子结构。克莱兰德说道，为生命创造分子理论的等价物将需要更大的样本容量。她认为，目前为止，我们只有一个生命是什么的例子——地球上基于DNA和RNA的生命。想象试图通过只观察斑马来创建一种关于哺乳动物的理论。这是我们发现自己在试图确定什么让生命生存时的情况，克莱兰德总结道。

　　我不赞同。发现其他星球上外星生命的例子无疑将扩大我们对我们称为生物的东西如何工作和他们起初如何进化的理解，但这种发现可能不会有助于我们制定一种革命性的新生命理论。16世纪的科学家们不能准确描述是什么将水和其他物质区分开来，因为他们不理解其基本性质：他们不知道每种物质是由分子的特殊排列组成的。相比之下，现代科学家们完全知道地球上的生物是由什么组成——细胞、蛋白质、DNA和RNA。将水分子、岩石和银器与猫、人类及其他生命区分的不是“生命”，而是复杂性。科学家们已经有足够的知识来解释为什么被我们称为生物的东西一般能做大多数被我们称为无生命体的东西不能做的事——来解释细菌如何复制自身且快速适应环境，而为什么岩石不能——没有宣称生命是这个，非生命是那个，且二者从不相交。

　　认识到生命是一种概念不剥夺我们称生命为其辉煌。这并不是说生物和无生命体之间没有实质差异：相反，在这两者之间我们永远找不到某种清晰的分界线，因为作为不同类别的生命和非生命的概念只是——一种概念，而非现实。即使有我对生命的新的理解，作为一个男孩，现在吸引我的生物的一切同样是奇妙的。我认为真正结合我们所说活着的事物的东西其本身没有任何内在属性：相反，这是我们对他们的看法，我们对他们的爱和——坦率地说——我们的傲慢和自恋。

　　首先，我们宣布地球上的所有东西都可以分为两组——生命体和非生命体——这不是哪个我们认为优越的秘密。然后，我们不仅将我们自己放在第一组，而且我们坚持地球上其他生命形式与我们对立。同我们的相似点越多——表现为移动、说话、感觉、思考得越多——对我们来说越活着，尽管使人类成为人类的特定属性也显然不是作为一种‘生物’的唯一方式（或者，在进化方面，即使是最成功的方式）。

我们的家猫，贾丝明（致谢：贾布尔一家）

　　说实话，我们称为生命的东西是不可能没有我们认为无生命的东西的，而且它们不可分割。如果我们以某种方式看到我们地球背后的现实——同时理解其每个方面的结构，从微观到宏观——我们将看到世界处于无数的沙粒中，一个巨大的颤抖的原子球。正如一个人可以将沙滩上成千上万几乎相同的沙子堆成城堡、美人鱼或任何你可以想象的东西，组成地球上一切的无数原子不断聚集和分解自身，创造了不断变化的物质万花筒。那些成群粒子中的一些会成为我们所命名的山、海洋和云；其他的将成为树、雨和鸟。一些会是相对惰性的，其他则会用令人困惑的复杂方式以不可思议的速度改变。一些会成为云霄飞车，其他则成为猫。