生命是什么

1、你很熟悉的身体，其实是一个由人类细胞和非人类细胞的混合物组成的生态系统。我们自身有30万亿左右的细胞，但生活在我们身上和我们体内的细菌、古细菌、真菌和单细胞真核生物等不同群落的细胞总量远远超过这个数字。许多人还携带着比它们更大的动物，包括各种肠道蠕虫，生活在我们皮肤上并在我们的毛囊中产卵的八条腿的小螨虫。在这些与我们亲密无间的非人类同伴中，有很多都严重依赖我们的细胞和身体，但我们也依赖其中的一些。比如，内脏中的细菌会产生某些我们自身的细胞无法制造的氨基酸或维生素。

2、在逻辑上很容易想通这层薄膜的意义——它远比简单的一层屏障重要得多。

3、直到此时，细胞膜的存在、细胞膜的特性、细胞膜的化学构成才真正取得了共识。高特和格兰戴尔的双分子层模型在此后经历过几次小的更正和改动，但是细胞膜的基本形态模型已经确立。实际上，尽管大家真正“看”到细胞膜是在20世纪50年代电子显微镜足够进步的时候，也就是二三十年之后，但是真到那个时候，大家反而没有那么大惊小怪了——因为细胞膜必须存在、由磷脂和胆固醇分子构成、是一个双层膜的夹心结构，在“眼见为实”之前就已经深入人心并写进教科书了。

4、好科普难写，中文世界的原创科普可以达到英文优秀科普著作高度的更少。我个人认为，立铭的作品是中文科普世界里凤毛麟角的存在。这部书的架构和逻辑在英文科普著作里也少见，可见立铭对此做过仔细推敲琢磨。好的科普书重要的作用不是科普知识点，因为知识早晚变得陈旧，重要的是普及科学的思维和判断方式。这一点读者应能从立铭讲故事的字里行间体会到，他总是努力地给读者展现精彩科学发现背后的内在逻辑，从推理到实验验证，丝丝入扣。

5、根据欧福顿的理论，这层膜是脂类分子，因此可以用有机溶剂轻松提纯。然后，高特和格兰戴尔把从红细胞提取的这些物质平铺到一杯水上，小心翼翼地拉成了一层膜。这个过程有点像把吃饭剩下的油倒进开水里，菜汤表面就会形成一层油光光的薄膜。然后他们发现，拉出这层膜的面积，排除掉实验误差，差不多正好是计算出的红细胞表面积的两倍！换句话说，细胞膜应该不是一层，而是由两层分子构成的。

6、2016年雨果奖得主、《北京折叠》作者郝景芳对他的形容最贴切，所谓“带着温暖的智者之光”。(生命是什么)。

7、为了更好地理解为什么定义生命如此之难，让我们了解一下几个工作在区分生命与非生命前沿的领域——

8、20世纪90年代，ThomasRay就开始开发一套名为Tierra的计算机软件，它演示了数字“生命形式”的合成与演化。如今，研究者还试图开发计算机程序来真正地模拟生命，甚至有许多团队开始开发带有类生命特质的机器人。

9、今天我们都知道，DNA里藏着生命的密码|Pixabay

10、引证：巴金《秋》四：“眼前是光明的，是自由的空气，是充满丰富生命的草木。”

11、但科学家和哲学家们对此并没有一个非常明晰的概念。为了思考究竟是什么让生物为“生”物，他们足足花了几千年。从亚里士多德到卡尔·萨根，无数的伟人提出了一个个伟大的理论去定义生命，但是到目前为止没有一个理论可以说服所有人。或者说，我们并没有找到生命的“意义”。

12、►高特和格兰戴尔提出的磷脂双分子层模型。简单来说，细胞膜是由两层紧密排列的磷脂分子构成的，磷脂分子的极性“头”朝外，和水分子亲密结合，非极性“尾”则隐藏在分子内部。可以看出，这样的结构最大程度地避免了电中性的尾巴和水分子的接触，在物理性质上很稳定。事实上，细胞膜的基本模型在1925年之后并没有巨大的改动。

13、“信息分子的错误复制可能是生命发生和演化的起源，这也因此造成了非生物化学向生物化学的转变，”Bada说。复制，特别是错误复制导致了具有不同能力的“后代”的产生，这些分子后代开始为了生存而互相竞争。

14、引证：曹禺《雷雨》第二幕：“蘩漪：自从我把我的性命、名誉，交给你，我什么都不顾了。”

15、生命应该运动吗?“那么冰冻的动物怎么算?”你也许会这么问。“那看上去可不是生机勃勃的样子。”许多复杂的生命体在经历冻融之后仍能存活(譬如人类的人工授精卵细胞以及摇蚊的幼虫)。理论上来说，用那种在原子力显微镜中使用的纳米镊子，我们也能一个分子一个分子地组装出一个冷冻生命体来。

16、但镜像生命不是天马行空的妄想，它是一种真实的可能性。为了让你信服，我会告诉你如何才能将它变为现实。不过在一开始，我们需要先对生命本身的复杂性有一个更加深入的认识。

17、科学研究在带来新知的同时总是带来新的未知。曾经被生命科学吸引的物理学天才费曼戏言，在生物学领域，随便一个问题我们都没有答案，而物理学则是你要花相当多的时间才能找到没有解决的重要问题。这样的现状并没有改变太多，而立铭之后讨论的生命科学的已知和未知也会让读者浮想联翩，我想这部分对于有抱负的下一代科学家会有相当的吸引力。所以，读完本书，你可能找不到“生命是什么？”的答案，但你对“生命是什么？”这一问题的理解定会有质的提升。

18、即便如此，很多人工生命研究者依然在利用我们所知的关于地球上生命的知识来进行他们的研究。Bedau说，这些研究者所用的叫做“PMC模式”——其中P指程序(program，如DNA)，M指代谢(metabolism)，C指容器(例如细胞壁)。“值得注意的是，这不是通常意义上的生命的定义，只是一个最小化学生命的定义。”他解释道。

19、演化的方向虽然不是从低级到高级、从简单到复杂，但对我们今天的人类而言，演化史上最匪夷所思的一幕最终上演了，那就是智慧。从知觉到学习记忆，从合作到语言，直至自我意识。

20、薛定谔的负熵说暗示我们，生命是开放系统里打破平衡的秩序的集合，而DNA密码只是维系生命机制的一部分。可惜的是，薛定谔并未触及物理学家西拉德(LeoSzilard)在麦克斯韦妖上的研究成果，西拉德的思维实验揭示了如何借助看似宏观统计噪声的分子水平信息来降低熵的混乱程度。

21、当然了，欧福顿的理论听起来头头是道，但是有一个相当致命的技术问题没有顾及到。脂类分子构成的膜为什么不会动不动就突然崩塌，进一步收缩成更小更致密、表面积更小的球？要知道，既然脂类分子在水中的天然倾向是减小表面积，那自身聚集成一个实心球，把大多数脂肪都包裹起来岂不是最好的解决方案？

22、对于这个问题，不同的人会作出不同的回答。有人说，生命就是有机体具有自我繁殖和复制的能力，能从自然界摄取维持这种能力所必需的养料。也有人说，生命除了具有维持在自然界新陈代谢的能力之外，还具有适应自然界的变化，对自然界进行适应性改造，促进自身进化的能力。

23、说到生命，也是一个道理。也许我们认为生命所必需的特质，实际上只是地球上生命所独有的特质，毕竟从细菌到狮子都是从同一个祖先进化而来，这意味着在宇宙生命的图表里我们只有一个数据点。

24、　　终于有一天，冬天的朔风，把他的黄叶干枝，卷落吹抖，他无力地在空中旋2舞，在根下呻吟，大地庄严地伸出臂儿来接引他，他一声不响地落在她的怀里。他消融了，归化了，他说不上快乐，也没有悲哀!也许有一天，他再从地下的果仁中破裂了出来，又长成一棵小树，再穿过丛莽的严遮，再来听黄莺的歌唱，然而我不敢说来生，也不敢信来生。宇宙是一个大生命，我们是宇宙大气中之一息。江流入海，叶落归根，我们是大生命中之一叶，大生命中之一滴。在宇宙的大生命中，我们是多么卑微，多么渺小，而一滴一叶的活动生长合成了整个宇宙的进化运行。

25、生命科学跨越的尺度从纳米到宏大的地球生态系统，宏大繁复，包罗万象。想要从中提炼出生命的基本特质并书写出来非常有挑战性。不过幸好我们有贯穿生命科学的第一原则：进化论。立铭选择了生命的演化作为轴线，在其妙笔之下，一出跌宕起伏，惊险刺激的几十亿年的大冒险戏剧就此拉开序幕。他先从古代哲学家对生命本质对探讨谈起，之后科学家登上舞台，一个个精彩的科学故事提醒我们人类不断从多维度接近,理解并尝试解析生命本质的曲折过程。之后他把镜头迅速推进到著名的米勒－尤里实验，该实验令人惊奇地证明了生命起源的基本分子，如氨基酸，可以在实验室模拟的古代地球环境里快速产生。该试验基本解决了生命产生的原材料来源问题，随之引申出当代科学三大重要问题之一：生命的起源问题。

26、薛定谔的分析中缺少的一个概念是信息。上世纪40年代和50年代，香农(ClaudeShannon)的信息论以及维纳(NorbertWiener)的控制论陆续问世，填补了这一空白。不过直到近年来，研究人员才开始理解信息对生物学的应用价值。

27、2010年，科学家发现，有一些微生物DNA中的磷可被砷取代(DNA为脱氧核糖核苷酸链，其中核苷酸中含有磷元素，其中磷氧键参与核苷酸连接成长链核酸)，这一发现令天体生物学家非常激动。这些发现虽然后来受到了质疑，但无疑激励了很多尝试寻找不符合传统规则的生命的科学家，很多人还是会继续抱有希望。

28、关于这一点，最动人心魄的证明来自地球之外。1969年，巨大的火球从天而降，击中澳大利亚维多利亚州的莫奇森，留下腾空而起的蘑菇云。人们很快确认，爆炸来自一颗重达100千克的陨石，它坠地产生的碎片散布在十多平方公里的地面。人们惊奇地发现，这颗陨石上携带了大量的有机物质——几十种氨基酸和脂肪分子，甚至还有能够形成DNA和RNA分子的嘌呤和嘧啶——这些物质和米勒-尤里实验的产物惊人地相似。

29、中国古代最早的神话里描写了一位残疾勇士——刑天，他与天帝争权，战败后被砍掉了头，但他却以两乳为目，以脐当口，继续搏斗。在中国历史上还真实地记载着一些卓有成就的残疾人，春秋时的史学家左丘明、战国的军事家孙膑、西汉的文学家司马迁、晋时的医学家皇甫谧、唐朝的鉴真和尚、宋代的大将杨信……在世界历史上也有很多杰出的残疾人，比如荷马、塞万提斯、拜伦、欧拉、梵·高、爱迪生、罗斯福、惠特曼……

30、那么如何解释地质分层的重复单元或无机模铸化石的复制过程呢?我们可以找到数百种独特的矿物学分层，其中某些在全球都有重现(例如富铱层就是最大规模陨石撞击地球所造成的全球范围尘云的证据)。但是它的重复模式和它的位置都不那么精确(大约从毫米级到米级)。在这些底层中所发现的化石，无论是复杂动植物表面的实体负模化石，还是由无机矿物替代腐败的有机细胞所形成的正模化石，均有将原结构精确还原到微米级别的表现。当然，在这种情况下，几乎所有的再现复杂性都是源自于最初被埋的那些生命体。

31、“如我们所知，生命建立在碳基聚合物的基础之上。”斯克里普斯海洋研究所的JeffreyBada说。这些聚合物就是核酸(DNA的组分)、蛋白质和多糖，构成了现在丰富的生命。

32、这个问题又过了二十多年才得到完美的解决。1925年，荷兰莱顿大学的科学家高特(E.Gorter)和格兰戴尔(F.Grendel)决定直接使用化学方法，把这层假想中的“分离之墙”提取出来，看看它们是什么——如果它们如欧福顿所说当真存在的话。

33、http://www.bbc.com/earth/story/20170101-there-are-over-100-definitions-for-life-and-all-are-wrong

34、英语美文朗读《生命中最好的东西都是免费的》

35、进化论是人们思考生命本质的关键|Pixabay

36、1933年，薛定谔因在量子力学方面的杰出成就荣膺诺贝尔奖，不过这并不是插手生物学的通行证，薛定谔此前除了对视觉生理学有过涉猎之外，并未表现出对生物学的浓厚兴趣。可以说，薛定谔的这种天真既是这本书的力量来源，也是这本书的缺陷所在。

37、这是怎样的一种生命力啊！一个对事业执著热爱的人，即使是残缺的生命，也能爆发出令人难以置信的勇气和力量。没有霍金，人们对黑洞的认识也许还要推迟很多年，没有哈森迈尔，地层深处的很多奥秘也许还是未知的。

38、朗诵：梅竹(刁梅君)，辽宁省朗诵艺术协会副会长，丹东市朗诵艺术协会主席，辽宁省戏剧家协会会员，丹东市市戏剧家协会理事。中国广播电影电视报刊协会认证朗诵教师，首届全国“巅峰朗诵”大赛评委。朗诵的作品被中华书局出版的《大学生古代诗词曲素养100篇》一书录用。喜欢朗诵的她用真情实感诠释文章，作品经常被一些媒体平台发表。多次参加网络的大型晚会，和现实的朗诵演出。

39、在过去两年多时间里，王立铭一样逃脱不了这个困扰。理解生命的尺度差异巨大，我们在探讨“生命是什么”时，究竟该如何制定讨论的框架？挑选什么样的话题？遵循什么样的内在逻辑？

40、基因组工程将让我们变得更加多样化，由此进一步强化我们的生存前景。我们已经将自身物种的躯体特性进行了几个方面的拓展。举例来说，我们不断尝试着改善我们的健康状况，延长我们的寿命，加强我们的免疫系统和对疾病的抵抗力，诸如此类。我们还能够适应极高的人口密度和宇宙探索时的那种极低的人口密度。

41、 我不敢说生命是什么，我只能说生命像什么。

42、人工生命的研究可能最终会应用到更广泛的范围，甚至制造出与我们的期望大相径庭的生命。这类研究可能会帮助我们重新认识生命的定义。但是目前的研究者还没有走到这个阶段，Bedau说：“如何定义所有的生命形式暂时还不是让研究者操心的课题。他们可能会在喝啤酒的时候聊聊这个问题，但并不会把探究这个问题当作他们的工作。” 

43、生命形态是有边界的有形实体|Pixabay

44、正如我们之前看到的，六次产业革命与相应量化技术的进展之间密切相关。再现复杂性可能就是现今这场革命的组成部分。同时，随着我们进一步了解生命的本质，它也将成为我们所由衷赞叹的一部分。

45、“这是一个自下而上的过程，需要一部分一部分地建立。”他解释道。

46、作者：冰心(谢婉莹，1900年10月5日－1999年2月28日)，福建长乐人，中国民主促进会成员、诗人、现代作家、翻译家、社会活动家，被称为"世纪老人"。1919年8月，冰心在《晨报》上发表了第一篇散文《二十一日听审的感想》和第一篇小说《两个家庭》。1923年，陆续发表总名为《寄小读者》的通讯散文，成为中国儿童文学的奠基之作。1946年，在日本被东京大学聘为第一位外籍女讲师。1999年2月28日21时12分，于北京逝世，享年99岁。

47、对于地球生命来说，在生命体和周围环境之间存在着不言而喻的清晰界限。皮肤毛发包裹着人类的躯体，水里的鱼虾顶着闪闪发光的鳞片或者厚厚的硬壳，树木的躯干上也裹着斑驳嶙峋的树皮。很难想象会存在一种生命，和环境之间有着缓慢过渡的边界。就像我们看不到人体的内脏飞得满房间都是，也不会看到树木若有如无的魅影笼罩成了一片树林。

48、生命体从开始孕育诞生以来，就潜藏着不完整与不完美的种种危险，残缺是自有生命以来就伴随着自然界的，也是自人类诞生以来就一直伴随着人类的。当生命还孕育在母体之内时，就已经受到遗传、疾病和外界环境的影响，潜在着残缺的危险性。当人出生之后，这些因素因为失去了母体的保护而变得更加直接和明显，残疾的危险性就更大了。因此，生命的美从来就是残缺的。

49、科学的思维方式是王立铭在他的作品中一以贯之所包裹的内核，于是，他对这本书的最初设计，就是通过一个独特的角度来告诉读者，尺度迥异、纷繁复杂的生命现象的本质是什么，背后有着什么共同的生物学逻辑和思想。

50、生命科学的迅猛发展，有可能会引发一场新的技术革命，对我们的生活、经济都会带来巨大而深远的影响。基因组测序的技术发展很快，未来基因组测序的成本可能大幅度降低，并对医疗行业带来很大的影响。合成生物学也出现了突破性的进展。现在，有些公司在尝试让细菌吃木头，产生酒精，然后再用酒精做能源。基因编辑技术也将出现革命性的突破，但这将引起更多的科学伦理争议。我们必须在进一步推动科学研究的同时，加强对科学伦理的研究和讨论。与此同时，应该加强对科学的普及，让公共政策讨论建立在科学分析的基础上。比如，转基因农作物对人体的负面影响和化学、农药对人体的负作用孰重孰轻，这要用数据和事实来说话，不能限于意气之争，或是迷信阴谋论。

51、引证：《二十年目睹之怪现状》第八十回：“生命注定的何必去寻。”

52、当时作为新兴学科的分子生物学中的一些人就对此持批评态度。鲍林(LinusPauling)和佩鲁茨(MaxPerutz)都曾在1987年，即薛定谔百年诞辰之际批评过这本书。鲍林称负熵是对生物学的“负”贡献，薛定谔对生命热力学效应的解读过于“模糊和肤浅”。佩鲁茨更是表示，“书中正确的内容均不是原创，而大多数原创的内容即使在成书的年代也是不正确的”。

53、——以上内容节选自《再创世纪——合成生物学将如何重新创造自然和我们人类》

54、引证：老舍《骆驼祥子》九：“正和一切的生命同样，受了损害之后，无可如何的只想由自己去收拾残局。”

55、前些时，我读了几本史蒂芬·霍金的书。这位英国剑桥大学的著名学者，却是个患有脊髓侧索硬化症，已经完全失去了行动自由和生活自理能力的人，甚至连说话也只有他的秘书才能听懂。而正是这样一个严重残疾的人，用他的意志、毅力和智慧，顽强地在深奥的天体物理学领域里探索着，他那无懈可击的计算、精确的推论，常常与实验观察数据惊人地吻合，这使他的理论建立在科学的基础之上，也使他本人成为国际上有影响力的学者。

56、点击图片阅读：科学需要女性：美国第一位女性职业天文学家诞辰200周年纪念

57、不同生命形式间的深度相互依存也反映在我们细胞的基本构成中。产生我们身体所需能量的线粒体原本是完全独立的细菌，它们掌握了制造ATP的能力。但在15亿年前，命运发生了一些意外的转折，有些线粒体细菌住进了另一种类型的细胞内。随着时间的推移，宿主细胞变得极其依赖这位入驻的细菌客人所制造的ATP，以至于让线粒体成了永久住客，成为细胞内的固定装置。这种互利关系得以巩固，很可能标志着整个真核生物系的开始。有了可靠的能量供应来源，真核生物的细胞就拥有了变得更大、更复杂的能力。反过来，这又促成了动物、植物和真菌演化出今天这般繁茂的多样性。

58、《生命是什么》是浙大生命科学研究院教授王立铭的第三本科普著作。这次大胆的尝试，既有来自他对理解生命的信念，也来自他对科学写作的自信。

59、病毒应该被视为生命么？图片来源：Jezper/Alamy

60、当时的很多观点都推断基因就是蛋白质。但其实就在薛定谔准备讲稿的另一边，微生物学家艾弗里(OswaldAvery)已经开始寻找基因是核酸的证据了。可以说，《生命是什么？》这本书是在科学和社会政治学都发生着剧烈变化的大背景下横空出世。

61、薛定谔在本书中提出的另一个革命性观点是“负熵”。按照热力学第二定律，熵增是一定会发生的，熵增过程是一个自发的由有序向无序发展的过程，最终归于热寂。那么，生命为什么能够做到从无序到有序，并能够生生不息？薛定谔认为，生命体是处于一个开放状态下，不断地从环境中汲取能量，这种“新陈代谢”使得有机体成功地消除了当它自身活着的时候产生的熵。普利高津后来提出了“耗散结构”，试图解释无序如何能达到有序，但他的理论并不完美。这一机制到底是怎么作用的，我们尚未完全理解。

62、生命体能将复杂的高分子化学与线性信息存储结合在一起|Pixabay

63、在薛定谔之后，生命科学出现了两次革命。一是分子生物学的革命，标志是DNA的发现。分子生物学的出现，受到薛定谔等物理学家的极大影响。同时，物理学还为生物学提供了X射线、磁共振、电子显微镜、高速离心机等工具。二是基因组学，就是我们说的测序，这是数学、计算机科学和生物学的交叉。分子生物学使得我们像了解一辆汽车的零部件一样，对细胞、染色体、DNA等有了透彻的了解。基因组学则是把“生命天书”拷贝了下来。这好比是汽车的修理手册，出来什么故障，怎么修理，这本书上都有。甚至像我们为什么会衰老，怎样防止人们衰老这些问题的答案，其实都在这本天书里面，但是，我们对这本天书还没有完全读懂。

64、在我们身边，生命无处不在，精彩非凡。但是，生命——活着——究竟意味着什么呢？在本书中，诺贝尔奖得主保罗·纳斯爵士尝试用每个读者都能理解的方式定义生命。他带着动人的谦逊，清晰阐明了五个堪称生物学支点的重要概念：细胞、基因、自然选择的进化、生命的化学、生命的信息，带我们理解生命的复杂与奇妙，了解生物学的发展与演进，体会人类与所有生命的息息相关。

65、《生命是什么？活细胞的物理观》埃尔温·薛定谔(ErwinSchrödinger)剑桥大学出版社(1944)

66、周东，译言东西文库专职译者，古登堡项目负责人。

67、也许提高标准也会带来坏处。萨根认为，目前对生命的搜寻仍然局限于地球上的碳基生命，以碳为中心，这种狭隘的观念或许限制了对外星生命的寻找。