生命的定义

2017-02-07 09:24 来源:中国社会科学报  我有话说
2017-02-07 09:24:14来源:中国社会科学报作者:责任编辑:李澍

  作者:北京师范大学哲学学院 李建会

  对生命的定义,目前一是从构成生命的物质着眼,把生命看作是一类特殊的物质结构或有特殊结构的物质;另外是从生命的基本特征着眼,把生命看作是一种特殊的现象。前者可称为实体定义,后者可称为功能定义。不过,由于结构和功能是紧密联系的一对范畴,因此,实体定义和功能定义常常是结合在一起的。差别主要在于定义中强调的内容,强调物质结构重要的就是实体定义,强调功能重要的就是功能定义。

  实体定义目前也有两种。一种把生命定义为某种特定的大分子,包括“生命—蛋白质同一说”和“生命—核酸同一说”;一种把生命定义为特殊的物质结构,特别是细胞结构,又可称为“生命—细胞同一说”。19世纪,恩格斯主要从大分子的角度定义生命。他说:“生命是蛋白体的存在方式,这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新。”到了20世纪50年代以后,DNA双螺旋结构的发现及其遗传功能的研究进展改变了人们关于生命的本质是蛋白质的看法,从此很多人把注意力转向核酸,开始把生命的分子基础看作是具有自我复制功能和携带遗传信息的核酸。“生命—细胞同一说”认为,不存在分子状态的生命形式,所有生命都是细胞才具有的。蛋白质与核酸一旦产生,必须包含在类脂形成的膜结构之内才能形成独立的生命形式。病毒、类病毒和原体都缺少膜分隔,因此都不能在宿主细胞之外进行各种生化反应,所以它们都不是独立的生命。

  与实体定义强调生命的结构特征相对,功能定义主要从生命的性质和功能来定义生命。功能定义也有两种,一种强调生命是多种性质的集合,所以又称“集合定义”;另一种强调少数几种或一种性质为生命的本质性质,可称为“根本性质定义”。

  “集合定义”往往是通过列举生命的一系列特征来定义生命。如目的性、自主的形态发生和繁殖的不变性;或者自我繁殖、遗传、进化和新陈代谢。一般的生物学教科书列举的性质更多一些,比如:新陈代谢、生长、发育、遗传、进化、应激性、自稳态、自组织等等。集合定义通过各种性质的相互补充来帮助我们区分生命和非生命,这可以使我们避免过分简单地断定某种性质是否是生命的本质属性。然而,这既是它的优点,又是它的缺点。因为哪些性质可以作为生命的定义特征,哪些不能,仿佛并没有一个一致的标准。这就使我们感到集合定义有时显得相当任意。这种定义的性质列表总是变动不已,有的人的列表长一些,有的人又短一些。不同的人总是根据自己的理解列举出不同的性质。

  “根本性质定义”虽然也从功能性质出发定义生命,但主要是从少数更根本的性质来定义生命。生命有多种性质,然而,是什么原因使这些性质集合在一起形成生命这个独特的实体呢?集合定义并不特别关心性质之间的联系,它解释不了为什么特殊的一组性质要集合在一起产生生命这样的实体。根本性质定义则力图克服集合定义的这些缺陷。根本性质定义目前主要有四种:一种是“新陈代谢说”,一种是“自创生说”,还有一种是“灵活适应说”,最后一种是“信息说”。

  “新陈代谢说”是物理化学在生物学上应用的产物。19世纪,由于物理学、化学和生理学的发展,人们开始把生命看作是能够通过物理化学方式与外界环境进行物质和能量交换的新陈代谢活动,即生命系统中看不见的组成部分的持续的同化和分解过程。新陈代谢现在可以被定义为生命系统以酶为媒质的化学的和能量的转换网络的总和。活的生命的一个基本的表现就是其体内一直在进行着物质代谢和能量代谢。这种活动一旦停止,生命也就不复存在。所以,很多人把新陈代谢看作是生命的本质。20世纪40年代,薛定谔把这种新陈代谢观点作了进一步发展,提出了“负熵说”生命定义,认为生命是一种依靠新陈代谢持续面对热力学第二定律的系统。随着现代物理学、化学、生物学以及系统科学的发展,到20世纪70年代,这种“负熵说”被人们发展成为“自创生说”。

  “自创生说”是由哈姆伯图·马图拉纳和弗兰西斯科·瓦里拉等人于1974年提出的关于生命的定义。这种定义是新陈代谢定义和物理科学中的自组织理论相结合的产物。弗雷施克尔1990年进一步把这个定义加以发展和具体化。自创生系统具有三个特点:一是自我设界,即生命系统自己为自己设置边界,从而使自己与环境或其他生物区分开;二是自我产生,即生命的所有组成部分,包括它的内部物质和边界都是由系统自己转化产生的;三是自我维持,即生命内部的活动在时间中是持续不间断的。生命系统的特点在于它能够把内部各个能量转换和物质相互作用的过程相互耦联,并组织成为一个完整的过程网络。在这个过程网络中,系统的各种组成部分,包括边界膜结构本身都能自动地、连续地再生产出来。生命就是一个自我维持和自我创造的生产组织,这个组织在空间上是整体的、不可分的,在时间上又是连续运作的。一个活生命就是一个能连续地自我生产其本身结构的自组织系统。

  灵活适应的生命概念是由美国里德学院哲学教授马克·比多提出来的。比多认为,过去我们定义生命都是试图给日常的生命观念一个一致的解释,但这不仅非常困难,而且注定是要失败的。因为生命的真实本质恰恰在很多方面是与我们的直觉相反的。比多认为,定义生命的重点应当放到生命的现象上,而不是我们直觉的生命概念上;应当关注生命现象的过程,而不是单个的生命有机体。基于这样的考虑,比多认为,与其我们把定义生命的注意力集中在个体有机体的性质上,不如把注意力集中在有机体的群体上。作为群体的生命总是能对新类型的环境挑战做出新的适应反应。从群体系统的角度出发,比多明确将其无限的不断适应新的环境的特性看作是生命的本质。比多认为,有两种类型的生命形式:一种是基本的生命形式,它们就是灵活适应系统本身;另一种是派生的或从属的生命形式,它们之所以是生命,主要是由于它们与第一种生命形式具有适当的关系。所以,比多又把他的生命定义写成这样:X是生命当且仅当:X是灵活适应系统,或X以恰当的方式与灵活适应系统相联系。

  根据这个定义,基本的生命形式是一个进化的生物群体,或者是全部进化的生态系统的许多群体,或者归根结底是全部进化的、由许多相互作用的生态系统构成的生物圈,它们是基本的灵活适应系统。而个体生命、器官、细胞等之所以被看作是生命,完全是因为它们以恰当的方式与灵活适应系统有关。它们都是由灵活适应系统产生和支持的从属的生命形式。

  信息定义强调生命在生长和繁殖过程中信息的传递作用。一个系统如果具有冯·诺伊曼式的自我复制或繁殖的能力,那么这个系统就是有生命的。冯·诺伊曼已经证明,自我繁殖系统是一个信息系统,这个系统所包含的自我繁殖信息一方面可以起到类似计算机程序的作用,在繁殖下一代的过程中它的表达产生出与自己基本相同的新个体;另一方面它还起到被动数据的作用,在繁殖下一代时可以基本不变地传递给下一代。20世纪50年代DNA双螺旋结构的发现及随后对其作用机理的了解,使人们对生命的信息本质的认识更加深入。DNA恰好具有两种作用:作为生物信息的载体,一方面,它包含有关于生命结构的基本描述,它的表达产生出生物体的各种性状;另一方面,作为基因复制的模板,它可以产生出一份与自己完全相同的拷贝,传递给下一代。

  过去人们谈论生命的本质的时候往往只关注于生命“活动性”的根源,所以往往强调生命体的物质和能量变化,因为是这种物质和能量的变化导致了生命的活性的表现。然而,如果没有信息的指导,生命的代谢很快就会停止。生物遗传信息不仅指导着新陈代谢,而且生命中的许多过程虽然外部表现是物质或能量的变化,但本质都是在信息指导下的过程。以生物进化来说,进化实际上就是生物遗传信息的变化。生物的进化如果没有可遗传的变异,是根本不可能发生的。可遗传的变异本质上就是一种信息过程,所以进化的本质实际上就是生物遗传信息在自然选择作用下的变化。

  比多生命定义的优点是可以给生命现象的多元性特征一个统一的解释,但他为此不惜把个体生命看作是从属于群体适应系统的,这使他的定义最终归于荒谬。实际上,我们应当把自创生定义与信息定义结合起来。一个活的生命就是一个包含遗传信息的能连续地自我生产其本身结构并能进化发展的自组织系统。

[责任编辑:李澍]

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