生命的边界

这是一本关于生命的科学及历史科普书。主题是生命的特性、起源及其定义，非常深刻的话题啊，作者一方面列举了大量与之相关的科学知识，已知的各类研究成果，一方面阐述了历史上比较有影响力的种种说法和猜测，还有法律、神学、哲学界的一些观点。光参考文献列表就是一百多页，天呐。 具体点，比如关于死亡，有生物可以被切成两半后独立生存，有生物可以停止一切生命活动多年后复活，有人在法律上死了两次，等等好些知识点。然后问，何为死亡？结果是，哲学家陷入疯狂，死亡本身也变得苍白。 为了研究生命，从解剖生理学，深入到组织细胞学，再深入到生物化学，物理学，最终看见了原子和电子，而原子和电子是没有生命的。可以用层次说来理解，大量原子和电子发生的大量行为，超越了它们自身的层次，向上体现出了物理学，再一层层向上，金子塔尖是生命。人工智能，神经网络训练也是分层的，大量的基础节点分成若干层，从无意义的0和1中生成了智能。 还有个奇特的联想，历史上曾有个假说，世界上所有海底都覆盖满了粘性，具有生命力的原生质，这个说法是错的，但在当时很有影响。洛夫克拉夫特，克苏鲁神话，沉没之城，深潜者，文化来源可能就在这里。科学的真实恐怖，远胜于迷信的虚假恐怖。

《生命的边界》围绕一个根本而具哲学意味的问题展开：究竟何谓生命，以及生命究竟可以被定义到何种极限。作者卡尔·齐默从三个维度来探讨： 1. ​​生死之间的模糊地带​​——病毒是否算生命？高度昏迷患者是否仍“活着”？科学家用单个细胞培育出的迷你大脑又该如何定位？这些案例让“活着”与“死亡”不再是泾渭分明的二元，而是一条需要重新界定的边界。 2. ​​生命在极端环境中的延展​​——从火山口到深海热泉，甚至其他星球，科学家如何在最严苛的条件里寻找生命踪迹，又如何把地球生命送往太空进行实验，以测试生存极限。 3. ​​生命与技术的交汇​​——作者走进实验室，见证人造大脑、基因编辑细菌、以及某些鱼类“丢弃”雄性 DNA 的独特繁殖方式等前沿成果，借此讨论人类改造生命的可能性与伦理边界。 通过诗意的文字与丰富的科学案例，齐默不仅梳理了当下生物学对“生命”概念的争议与探索，也邀请读者思考：当科学不断突破传统界线时，我们应如何更新对生命与死亡的理解。

何谓生命？怎样就算“活着”？这或许是生命科学领域最复杂、最 具哲学性的问题之一。尽管人类对生命已经有了相当程度的了解，但“生命的边界在哪里？”这个问题仍然处于一个模糊的灰色地带。如果你把这些问题抛出给一名生物学家，谈话有时就会变得相当“尴尬”。病毒算有生命吗？一个处于高度昏迷状态，已经不可能再恢复意识的人还算活着吗？科学家用一个细胞创造出来的，有神经活动的迷你版大脑呢？ 除了生死之间的模糊地带，生命的边界还体现在另外两个维度：通过数十亿年的演化，地球上的生命将其生存能力拓展到了怎样的极限？火山口等极 端环境中，甚至其他星球上存在生命吗？ 在《生命的边界》中，科学作家卡尔·齐默用诗意的语言，从宏观到微观，从过往到当代，从日常现象到前沿科学，引领读者多角度地探寻生命的边界和极限：走进科学实验室，目睹科学家创造出人造的大脑并把它们送上太空；与巨蟒亲密接触，探索它们的新陈代谢有哪些秘密，使它们能灵活应对饥一顿饱一顿的生存挑战；见证交配之后就“踹掉”雄鱼DNA的性寄生鱼的神奇繁殖方式；自己动手，通过演化来改造细菌，尝试治疗严重的疾病；以火山口作为实验室，研究外星生命出现的可能性…… 与此同时，作者也从科学、哲学、伦理等领域的角度深入地审视了生命的另一极——死亡。

《生命的边界》美国著名科学作家卡尔·齐默所出的科普书。主要探讨一个根本问题：到底什么是生命？怎样才算“活着”？作者通过很多科学例子寻找答案。病毒到底算不算生命？一个永远昏迷的人还活着吗？科学家在实验室里造出来的、有神经活动的小小“大脑”又算什么呢？ 书里还提及巨蟒怎么调节新陈代谢、一种交配后就“抛弃”雄性DNA的鱼怎么繁殖，甚至去火山口寻找外星生命的线索。生命的边界其实很模糊，没有一个简单答案，也无从追寻。从科学、哲学和伦理多个角度去思考生命和死亡，是对自身思索，是为了更好的活在当下。非生命的物质总是向着熵增演化，屋子不收拾会变乱，热水会慢慢变凉，太阳会不断燃烧衰减，直到宇宙的尽头——热寂。人活着，就是在对抗熵增定律，生命以负熵为生。在这个世界上，无论做什么、最终均无价值，最终都是灰飞烟灭。生之前、死之后，人都一无所有。生死之间，拥有的仅有时间、只有当下。真正的参透，就是彻底的悠闲自由的感受，就是对当下时刻的清醒与从容。面对世事纷繁复杂、管控非理性的欲望，运动读书、健康认知，物质极简、精神丰富，才能让我们安然渡过余生、到达自己的人生彼岸。

我以热忱开始，读到第一章作者讲受精卵有69条染色体突然兴致寥寥，草草翻完全书。 字里行间可以感觉到作者圆熟的写作技巧和浑厚的叙述功底。只是，越读越感觉作者应该是作为一个科学研究史作家而不是科普作家。也可能是因为我同类主题的书读了较多的缘故。 就这样结束吧。

《生命的边界》作者是科学作家卡尔•齐默。本书中，他从科学的角度探讨“何为生命？”以及“生命的边界在哪里？”等一系列哲学问题。 他用诗意的语言，从宏观到微观，从过往到当代，从日常现象到前沿科学，引领读者多角度地探寻生命的边界和极限。 前言，边缘地带 我们如今生物科学所学的知识，都源自生物学神殿中的那些生物学家，大部分人的观点后来都被证明是正确的：比如达尔文和他的生命之树、孟德尔和他的遗传豌豆，还有路易·巴斯德和他的致病细菌。当自然哲学家们审视这个由运动的物质组成的世界时，他们提出了这样一个问题：生命与宇宙的其他部分有什么不同？这个问题让科学家们有了许多发现，但也曾让人犯下过许多错误。今天，尽管对生命体已经有了相当多的了解，但科学家们仍然无法就生命的定义达成共识。 本书中，作者引导我们开展一段旅程探寻这些特征，了解以最独特、最极端的形式展现这些特征的生命。最终，这段旅程将把我们带到生命疆域的边界，那有生命和无生命之间模糊的边缘地带。 第一部分，生死之间 一，生命的起点，探讨类器官 科学家们先后培养出了肺、肝脏和心脏的类器官，2013年培养出了大脑的类器官。当一个大脑类器官长到几周大的时候，它的神经元就已经足够成熟，可以产生动作电位，这些动作电位会沿着轴突向下传导，并触发相邻的神经元放电。类器官中的细胞时不时地会自发放电，产生静息性的神经活动。可以利用这些神经元来研究突变引起的脑功能障碍，虽然，一层薄薄的神经元与真正的大脑相去甚远，比如，雷特综合征神经元间的联系比较少，从大脑发育的最初阶段就开始影响大脑皮层。 多年来，空间站上的宇航员一直在开展实验，观察细胞在近地轨道上如何生长。在微重力环境下，会发生一些奇怪的事情。有时，细胞的生长速度比在地球上更快，有时还会变得更大。 对大脑来说，辨识其他生命是一项更大的挑战。大脑很擅长在倏忽间分辨一个物体是在做生物性的运动还是普通的物理运动，只需要极少量的信息就能触发大脑中的相关神经环路。 对生命体的感知能力比人类这个物种存在的时间更久远，动物利用视觉捷径来辨识其他生命体已有数百万年的历史。人类这支谱系中，大脑演化得越来越大，还演化出了语言能力，以及一种洞察他人想法的能力。 对于生命是如何开始的，人们看法不一，也由此形成了一些与怀孕有关的习俗和法律。自从生命的分子基础变得明确之后，科学家们一直都在反对关于生命的尖锐且极端的主张。随着类器官变得越来越复杂，要确定人类应该对其承担的道德义务可能会非常困难。也许有一天，类器官真的可以获得对生命最基本的感觉。 二，抗拒死亡 对“活着的含义是什么？”这个问题的理解，一部分来自对自己生命的认识，还有一部分则来自人们能够区分生命体和非生命体的直觉。但它也源于我们对生与死之间差异的理解。事实上，人类并不是通过逻辑和演绎才领悟到这一点的。 约10万年以前，智人的成员开始举行葬礼。仪式体现出了举行仪式的人所拥有的想法。他们理解死亡的方式是其他灵长动物都不曾有过的：疾病和伤害是造成死亡的原因，不可逆转。随着人类的演化和人类社会的发展，人们对死亡有很多解释，但人们在做出这些不同的解释时也有一些共同点。人们不会只是简单地把死亡看作一种身体上的变化，他们还会将死亡视为一种社会变革。 第一位以科学方式研究死亡本质的医生是格扎维埃·比沙，他的总结是：身体的任何一个部位都无法垄断生命的力量，这些力量分布在全身一个相互关联的系统中，“生命，是抵抗死亡的各种功能的总和。”有一些物种被归类为可复活物种中，比如蝇、真菌、细菌和其他一些物种。 心脏与大脑和肺共同构成生命三支柱，20世纪，科学家们从细胞层面描述了整个情形。如今，脑死亡的病人，心脏依然在跳动，靠呼吸机作用，这是“活着”的状态，而非生命，“在机械通气的支持下，符合脑死亡标准的病人在生物学意义上都是活着的。”如今的共识是：就人来说，生物体作为一个整体的基本功能是由大脑执行的。因此，脑死亡——永久丧失这些功能，是我们人类死亡的标准。 第二部分，生命的特征 三，晚餐 通过与巨蟒亲密接触，探索它们和其他生物的新陈代谢有哪些秘密。 人类拥有直觉，能够对我们人类同胞的生命做出迅速判断。当被问及生命有哪些特征时，通常有这些答案：新陈代谢、信息收集、体内稳态、生殖以及演化。每项特征在不同物种中呈现出的形式可能极其丰富多样，但即便是在最极端的差异下，也有一定的统一性。 生命的燃料含碳、氢、氧、氮、磷元素，被称为ATP（三磷酸腺苷）。蛇和其他动物会利用食物中的糖和吸入的氧气在细胞内制造ATP。植物则利用光合作用来制造糖，然后再用糖来制造ATP。海中的细菌利用阳光来制造ATP，而在地下深处的细菌则利用储存在铁原子中的能量来制造ATP。一旦生命体积累了足够的ATP，它们就可以将其用作燃料，通过使其化学键断裂，释放出其中的能量。细胞需要储备大量的钾离子以便随时取用。细胞使用了镶嵌在细胞表面的分子泵，每个分子泵由3个彼此锁定的蛋白构成，细胞就用这种分子泵把更多的钾离子转移进细胞内。 钾泵的3个蛋白由它们各自的DNA片段编码，也就是说，这些蛋白都由各自的基因进行编码。在制造钾通道的每个阶段，细胞都要消耗很多ATP。所有生命体都这样：它们要以新陈代谢为代价才能继续进行新陈代谢。 在吞下一只老鼠后的12小时里，蟒蛇开启了全身器官中的数千个基因。许多基因都是一些在演化上非常古老的信号通路的一员。这些信号通路并非蟒蛇所特有，也存在于其他许多动物物种中。它涌动的血液中含有大量脂肪酸。它全身的细胞会吸收它从猎物身上获取的钙、氨基酸和糖。它会长出更多肌肉，让骨骼生长，储存新的脂肪。 四，黏菌数学家 研究多头绒泡菌，又被称为多头黏菌，在地球上任何一片有森林生长的地方，你都可以找到它。当暴露在强烈的阳光下时，绒泡菌就会采取紧急措施。它的整个身体会完全脱水，变成一种毫无生气的易碎形态，称为菌核。菌核脱落成小碎片，随风飘扬。如果其中一块小碎片落在了潮湿处，就会复活。 每个黏菌都是一个巨大的细胞，不断地挤压和松弛让它看上去就像是一个跳动的网状心脏。压根没有大脑的黏菌更是提炼出了生命决策的精髓。黏菌搜寻的目标是细菌和真菌的孢子，当黏菌爬过猎物的身体时，会分泌出一种能够切割细胞的酶，然后将切割的细胞碎片吞下。科学家们通过黏菌可以了解到一个非常关键的信息——生命的决策能力是如何从生物化学中显现出来的。 黏菌利用一种没有大脑的记忆实现了这样的路径，不断伸出探测“触手”，如果没有探测到关于食物浓度的递增信号，就会回缩，并留下一层黏糊糊的物质。绒泡菌能够觉察到自己的踪迹，引导新“触手”绕开它们。虽然没有大脑，但绒泡菌储存了它在外部世界种种经历的记录，甚至可以解决更复杂的问题。绒泡菌所需蛋白质和碳水化合物的最佳配比是2:1，黏菌总能找到平衡食物比例的办法。 五，保持生命的稳定状态 探索蝙蝠冬眠的秘密。蝙蝠能够在长达18年甚至更长的时间里经受住环境中不可预测的考验，还能安然挺过种种巨大危机。 “生命机制可能多种多样，但它们都只有一个目的，就是让生命的内部环境保持恒定状态。”这是坎农更新了贝尔纳的概念，给它起了一个现代的名字：稳态。稳态不是一种可称重或可探测的物质，它是一种存在于整个生命世界中的原则，同时作用于多个层面。在蝙蝠体内，稳态存在于细胞内、器官中，甚至在蝙蝠飞行过程中也有稳态在发挥作用，比如通过诸多方式，蝙蝠可以精确地抵消重力，拥有卓越超强的飞行能力。飞行方面的稳态能让它一直在空中飞行。 蝙蝠不仅使用负反馈回路来保持飞行姿态，也利用它来维持体内的化学平衡。蝙蝠和其他一些动物演化出了一种非凡的策略：冬眠。即蝙蝠围绕着一个新的设定点，重置了自己的稳态。当蝙蝠开始冬眠，由于处于蛰伏状态，便从保持恒温的繁重工作中解脱出来。它们不再需要维持较高的体温，而是让自己的体温与周围空气的温度相同。它们继续吸入氧气来燃烧体内的ATP分子。一旦蝙蝠感觉到体内缺水已经到了危险的程度，就会给冬眠按下暂停。变暖的身体让它们能够在冬眠场所附近飞来飞去找水喝。在水分补充完毕后，它们又可以回到寒冷的栖息处继续冬眠。 有时，为了对抗真菌，蝙蝠会更加频繁地让自己体温升高，唤醒免疫系统。有些蝙蝠因而死去。 六，生殖的艺术 枫树在秋天分解叶绿素，得到构成叶绿素的分子组件，然后通过一根根小的管道将它们从叶子转移到树枝。叶绿素的分子组件将在那里安全地过冬并做好准备，等到来年春天，它们会迅速地转移到新的叶子上，组装成新的叶绿素。它的叶子中会产生一种红色的色素——花青素。 每个生命体都是生殖的结果，但其自身不一定能够生殖。对于所有物种来说，生殖的核心是相同的：产生携带其祖先基因副本的新生物个体。在生殖方面，对人类来说正确的结论也完全适用于其他哺乳动物；黏菌的生殖方式是产生孢子；枫树则在空中“交配”。 枫树起源于东亚，那里至今仍生长着日本枫和二柱枫这样古老的树种。枫树有着出色的适应能力，种类非常丰富，有152种。枫树会开出雄花和雌花，这两类花产生的生殖细胞分别遵循卵子和精子所遵循的一些法则。但雄花雌花经常在隔年相互转换。雄花会产生小的花粉粒而雌花产生胚珠，胚珠在授粉后会变成种子。枫树则需要风把它们的生殖细胞结合到一起。 雌花黏性的丝状物会粘住花粉粒，一条通道随即形成，从表面直通核心深处。花粉通过这条通道到达雌花的胚珠。在花粉与胚珠融合后一个新的基因组产生了，这个基因组会储存在新的种子中。 七，达尔文之肺 探讨通过演化来改造细菌，尝试治疗严重肺部疾病。这种疾病叫做囊性纤维化，严重危害是患者的肺部会成为某些细菌的温床，铜绿假单胞菌是其中造成危害最大的一种细菌。病人们的同一个基因出了问题。在正常情况下，肺的细胞会利用这个基因制造一种叫作囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR）的蛋白，这种蛋白有助于使呼吸道保持通畅。但CFTR基因的突变会使这种蛋白无法发挥正常的功能。遗传了这种基因突变的人的肺部会被一层厚厚的黏液阻塞。 随着时间的推移，细菌感染会引起炎症，呼吸道中会形成瘢痕，使呼吸变得更加困难。 细菌可以在20分钟内完成分裂，这意味着细菌可以在一夜之间产生一个拥有数十亿个体的种群。科学家的相关实验能展示出演化引发的变化，并且这种变化是可以测量的。实验中，细菌的突变有助于它们在新的环境中生长和迅速摄取营养，在每天的禁食生存挑战中撑下来。一个突变接着一个突变，不断发生，不断累积，铜绿假单胞菌会制造出非常适合呼吸道的生物膜。使用抗生素则会让它们产生新突变，对药物产生抗性。 所以如今的方案是改变细菌的环境，将自然选择推向一个新的方向。科学家们找到的工具是：一种病毒。感染细菌的病毒被称为噬菌体。每种噬菌体上都有一些“分子钩”，可以抓住细菌表面的某种特定蛋白。一旦噬菌体抓住相应的蛋白，就可以侵入细菌，并在其细胞内制造出新的噬菌体。对细菌来说，免受噬菌体侵袭的最简单的方法之一是丢弃噬菌体能够捕获的那些蛋白。这种突变还产生了另一种影响：突变的铜绿假单胞菌产生的绿脓菌素变少了。可能关闭了细菌DNA上的某个基因开关，这个开关同时控制着表面蛋白和绿脓菌素的制造过程。 演化赋予这种活体药物的效力令人期待。 第三部分，难解之谜 八，不可思议的增殖 生命本质的辩论在欧洲掀起了不小的波澜持续了近一个世纪。辩论的一方是17世纪的哲学家勒内·笛卡儿的追随者。他提出了有关物体运动的观点，认为生命体由协同工作的各个部分组成，动物身体的各个部分由其神经内的微小爆破提供动力，借此运转。笛卡儿后继者将以机器为中心的生命观从动物扩展到了人。 反对笛卡儿的人越是仔细地观察生命，生命在解剖学和行为学上的复杂性就越发明显，他们认为，这种复杂性还有更重大的目的：使生命体得以生存和繁衍。任何机械哲学观都不足以解释这种复杂性，也无法解释其目的。秉持其观点的施塔尔认为，生命“不是关于身体的问题——解剖学、化学和各种液体的‘混合’——而是它们之间如何相互依存的问题”。 研究浮萍的特伦布利注意到浮萍上的水螅，它们的身体被一种蛋清一样的黏性物质固定在一起，这种胶状物质不仅将水螅们聚合在一起，还赋予了它们移动的力量。一个世纪后，科学家们将其称为原生质。 九，另一种运动 阿尔布雷希特·冯·哈勒在1735年首次对连体婴儿进行了细致的解剖。逝者的身体让哈勒了解了生者的身体，他乐于将自己创建的这种科学称为“运动解剖学”。他将横膈膜、心脏和身体所有其他部分视为整个系统的一部分，开始关注生命更基本的问题。 哈勒还认识到，身体运动并不总是需要神经的参与。对生命的这第二种运动，在18世纪被称为应激性。应激性并不依赖于神经，哈勒断定，这种驱动力来自肌肉纤维内部，他认定应激性就是生命的特征。 十，轰然倒塌的隔离墙 博物学家布丰伯爵认为，生命与无生命物质的区别在化学方面。而哈勒之后，支持应激性理论的人正在逐渐发展成一个派别，由哲学家、博物学家和医生组成，他们相信生命拥有某种“活力”，认为生命充满了目的，比如身体是为了繁殖。进化论之父达尔文的祖父，英国医生伊拉斯谟·达尔文是第一个向公众介绍这一看法的人。 拉瓦锡之后，19世纪伊始，化学家们正逐渐揭开炼金术的神秘面纱，元素和原子阔步登场。人们发现，生命体同样可以被分解成元素。但这些元素仅存于生命体中，在无生命的物质中很难找到这些分子。 化学家维勒的实验使用了一种叫氰酸的有毒酸，四种元素的比例与一种叫尿素的分子的元素比例相同。他创造出了一种有机分子，而且是在完全不依赖生命所拥有的活力的情况下创造出来的。一些研究者在维勒所做实验的基础上设计并开展了自己的实验，“分隔有机化合物与无机化合物的天然隔离墙已经轰然倒塌。” 十一，充满活力的泥浆 1873年乔治·格兰维尔·坎贝尔在海上科考中发现一些灰白色的泥浆，这是一种原始凝胶，与构成我们自己细胞的物质是一样的。当时已有极高声誉的赫胥黎对此极为感兴趣。他刚刚认同了演化理论。 科学家们将这些泥浆称为“原生质”，有越来越多的证据表明原生质就是生命的基础。后来又发现了原生质化石之类的东西。后来发现，这些泥浆并不含有有机物，人们总是将深海泥浆放入酒精中，这使钙与硫酸盐结合，形成了凝胶状的物质。 虽然这是一个错误，虽然赫胥黎被一个虚妄的概念愚弄，但他勾勒出的生命全景是正确的。演化真实存在，原生质也确实将所有生命联系到了一起。但原生质连结所有生命的纽带非常复杂，比赫胥黎想象的要复杂得多。 十二，水的戏剧 19世纪末时，原生质的内部运作机制开始慢慢显现出来。科学家们已经知道，生命体能产生一类叫作酶的特殊蛋白，这类蛋白在分解某些分子时表现优异。在生物化学的新世界里，生命体内充满了各种各样的活性蛋白。但生物化学似乎会将生命降维到令人沮丧的小小碎片，之后，我们的自我，最后似乎只剩下一堆蛋白，挤在一起，盲目地发生反应。 20世纪20年代，生物化学家们正逐渐揭开酶进行团队合作的秘密。一种酶可能会切掉某个分子的一部分，然后再将其交给另一种酶，由后者以另一种方式改变它。这些酶链会渐渐形成一个巨大的连锁回路，构成新陈代谢系统。20世纪，活力论逐渐失去了根基，被化学和物理学取代。 二战时期，匈牙利科学家圣捷尔吉投身到了研究原生质的工作中。他研究的具体问题是，在食物转化为燃料的过程中，酶在我们的细胞内如何合作。他发现了维生素C，并最终获得诺奖。他的发现使人类能够从无到有地合成这种分子，但他拒绝为其申请专利，他认为VC属于全人类。后来，他致力于解开两个世纪前困扰哈勒的谜团：肌肉是如何运动的。肌球蛋白可以捕获ATP分子并使其分解，而圣捷尔吉和同事观察到了肌肉在分子尺度上的收缩现象，这“可能是最伟大的生物学观察”。 十三，密码本 玻尔认为，永远不可能同时看到所有的物理实在，他也认为，生命也有两面性。在玻尔的启发下，其学生德尔布吕克开始认识到，有关生命的研究是一个前沿领域，物理学家们或许能在这个领域发现一些全新的东西，“最不起眼的活细胞变成了一个神奇的谜箱，里面装满了复杂多变的分子，它以轻松、快速和平衡的方式进行有机合成，所有人类的化学实验室都无法与之相提并论。” 细胞内某些微妙的特征组合在一起可能就产生了遗传模式。关于染色体和遗传的一些最重要的线索来自果蝇。在果蝇的实验中，通过追踪一代又一代染色体，科学家可以观察两条染色体交换片段的现象。染色体是一种极其复杂的生化物质，是由蛋白质和一种被称为核酸的奇特物质构成的复合体。穆勒在1926年宣称，基因是“生命的基础”。 薛定谔为现代科学回答“什么是活着？”这一问题构建了大体的框架。薛定谔的这些思想引导了一代科学家，将生物学建立在了分子基础上。对于遗传现象，薛定谔基于德尔布吕克对染色体的研究给出了自己的解释。他猜想，染色体是含有基因的稳定晶体，可以代代相传，并且，染色体在原子排列上存在一些差异，而且这种差异不会简单地重复。这些差异可以作为一种“密码本”，这种“密码本”可以产生完整的有机体。薛定谔的《生命是什么？》刚一问世便成了畅销书，还引领了科学的发展方向。 读者之一，是弗朗西斯·克里克。他后来和詹姆斯·沃森，罗莎琳德·富兰克林在充分研究为DNA晶体拍摄照片的基础上，想出一种新的结构。这种新结构符合科学家们对DNA化学性质的认识，甚至可以阐释DNA与基因的联系。DNA是一对扭曲的骨架，阶梯状的连接物将这对骨架连在一起。每个“阶梯”都由一对叫碱基的化合物组成。在每一级，碱基可以是四种形式中的任意一种。每个基因都拥有数千个碱基对，这些都是这些碱基的一个独特序列。 但遗传密码的发现未能让活力论者认识到他们的错误。获得诺奖之后，克里克继续与活力论者进行辩论，其研究工作也对其他科学家如何定义生命产生了深远的影响。 第四部分，重返边缘地带 十四，半条命 从2020年的新冠病毒讲起，这种病毒浑身布满了一种蛋白，能够与呼吸道中某些细胞表面的一种蛋白紧紧结合。病毒的膜与这些细胞融合后，就可以将自己的基因释放到细胞中。这些基因所使用的遗传密码与人类细胞用以制造蛋白质的遗传密码是相同的。因此，这些细胞会像“翻译”自己的基因一样，用这些病毒的基因“翻译”出蛋白质。在入侵细胞时，它们能将细胞的警报系统关闭，在体内疯狂增殖。免疫系统开始诉诸暴力攻击，导致病毒感染者在自己制造的病毒海洋中慢慢溺亡。 数千年来，只有在病毒造成死亡和破坏时，人们才会注意到它们的存在。构成这种病毒的蛋白质的氨基酸与人类细胞使用的氨基酸是一样的，但在这些蛋白质中，并没有发现人类细胞用以进行新陈代谢的酶，一种都没有。 病毒显然具有生命的一些特征。然而，它们又缺乏其他特征。在病毒的蛋白质外壳和脂质包膜内，有成束的基因，这些基因束被一些蛋白质捆绑在一起。但其中并没有ATP来为反应提供燃料。而当RNA病毒入侵细胞时，它们的基因会被直接翻译成蛋白质。 无论病毒是使用DNA还是RNA来编码它们的基因，它们用到的基因的数量都少得惊人。病毒也会发生突变。而且，它们发生突变的速度更快，远远超过人、植物，甚至细菌。它们可以演化出对抗病毒药物的抗药性。它们还可以为适应新的宿主物种而不断演化。 但病毒算不算生命，始终存在争议。红细胞和线粒体是否是生命，也存在争议。 十五，生命的起源 达尔文提到过他在思考的一个问题：一个“温暖的小池塘”如何才能成为产生简单生物的化学反应的烧瓶，虽然他从未在公开场合分享过这个观点。其后许多科学家就这个观点进行了猜想和一系列实验。在在霍尔丹和奥巴林首次提出他们的观点二三十年后，斯坦利·米勒想验证这样一个观点：早期地球上的化学物质产生了有机分子。 米勒和尤里开始在操作台上模拟早期的地球。在烧瓶中加入了一些气体，包括水蒸气、甲烷、氨气和氢气。科学界认为它们都是早期地球上常见的气体。他还在仪器中插入了电极，以产生电火花。通过这项实验，他开创了一个全新的科学领域——前生命化学。 生命的遗传靠的是基因，新陈代谢则依赖蛋白质。除此之外，生命也需要膜来维持生存。这些膜形成了一个边界，为生命体中的化学物质创造了一个封闭的空间。膜中最常见的分子之一是一类被称为脂质的碳链分子。所有脂质都拥有一种非凡的自组织能力，脂质链的一端疏水，而另一端则亲水。这些疏水外壳形成的球体后来被称为脂质体。 也许，生命始于脂质体。 大卫.迪默运用陨石的实验表明，来自太空的脂质可能会自发地形成稳定的脂质体。他与合作中制造出一种覆盖在一个圆形开口上的脂质膜，在膜的中间插入了一个溶血素通道。电场开启后，RNA就在电场的作用下穿过了溶血素通道。他们观察到了一连串的脉冲信号，脉冲的数目与RNA链上碱基的数目正好相匹配，后来又发现，大的碱基会导致电流大幅下降，而小的碱基则会导致电流小幅下降。吉尔伯特进而提出，生命最初只使用RNA，基于RNA的生命形式可能携带一组RNA分子，每个RNA分子执行各自特定的功能。 但到目前为止，没人知道RNA分子究竟是如何从简单的构成要素中形成的。在未来，人们或许能利用RNA来抗击高胆固醇、癌症以及其他疾病。 21世纪初，碱性喷口和火山池是有关生命起源的两个主要假说场景。虽然这两个假说不可能都是对的。 十六，寻找外星生命 喷气推进实验室的地外生物学家们致力于寻找探测外星生命的方法，他们大致可分为两个阵营，一些科学家认为，寻找生命最好的方式就是近距离搜寻。他们想把探测器送到其他行星上，在那里直接做实验。其他则认为，寻找远距离外可能存在的生命，可能幸运一些。 “ALH84001”是火星陨石，当科学家用激光轰击取自这块陨石的小碎块时，它们释放出了环化的含碳物质——有机物质腐烂时也会产生这类物质。虽然目前没有一个人确信这块岩石中有生命的迹象，但她在科学史上仍然占有重要的地位。 目前NASA当时调整计划，打算将先前的地外生物学研究项目扩展为一个研究领域，命名为“天体生物学”。定义是“对宇宙中生命的研究”。 目前的现实是，我们周围一片寂静——所谓的“巨大的静默”。另一个世界的生命可能是以DNA为基础的，也可能使用其他遗传分子。外星生命用以编码遗传信息的字母可能与我们的字母完全不同。 最后，飞奔的滴液 从其他角度探讨生命。生物学以胜利的姿态迈进了21世纪。但即便有这么多新的数据点，即便有这么多惊人的发现，在关于生命的确切定义这个问题上，人们并未达成共识。 科学家不满意于当下对生命的定义，因此提出了数百种新的定义。这些定义隐藏的核心是：生命是具有变化的自我增殖。 哲学家克莱兰采取了更加激进的立场。她认为寻找生命的定义是没有意义的，哪怕只是找一个实用的定义来暂时顶替也没什么意义。这实际上对科学不利，因为它阻碍了我们更深入地理解“活着”的含义是什么。 我们用定义来掩盖我们的无知，而这些定义永远都无法说明我们试图了解的存在。克莱兰认为，科学家们目前的最佳选择是努力构建一种解释生命的理论。 生命体很特别，但也并不是宇宙中唯一特别的东西。生命理论最终可能很像超导理论。它将生命解释为一种特定的物质形态，而这种物质形态从宇宙物理学中获得了一种特殊的性质。生命一旦出现，就会开始创造自己的东西。生命是一种物质状态，可以自发地制造出具有许多组装步骤的东西。 那么，亲爱的朋友，你觉得什么是生命呢？

生命是一个能够进行达尔文式演化的自持化学系统。     ——“NASA对生命的定义” “生命是什么？”似乎是生物学家们要回答的第一个问题，而且也是最重要的问题。然而，这个问题至今仍然没有答案，或许永远也无法回答。 “自然必须由自然来解释，”特伦布利后来说，“而不是由我们自己的观点。” 生物学拓展了我们观察生命的视野，让我们可以了解我们自己生命体验之外的世界。它开启了一个时光隧道，使我们可以回望生命数十亿年的历史，还让我们可以深入细胞的微观世界，一探生命的奥秘。但每一名生物学家都面临着艰难的取舍，没人能了解所有生命的所有信息。哪怕只是研究一种生命，可能也会耗尽一名研究者的整个职业生涯。 医生格奥尔格·恩斯特·施塔尔(Georg Ernst Stahl)曾发表言论称，科学的使命就是了解其中的差异——了解究竟是什么让生命如此与众不同。他在1708年说：“因此，归根结底，最重要的一点是要知道生命是什么。” 对于这个问题，施塔尔也给出了自己的答案，这个关于生命的定义在之后的几个世纪里一直备受推崇。施塔尔认为，生命“不是关于身体的问题——解剖学、化学和各种液体的‘混合’——而是它们之间如何相互依存的问题”。他认为，生命的相互依存能使其经受住凶险世界的攻击，抵抗腐朽的力量。而要维持这种相互依存，生命就必须拥有一种内在的力量——施塔尔认为这种力量来自灵魂 为了制造碳水化合物，植物和细菌会通过光合作用将水分解。而在细胞——无论是植物细胞还是像我们这样食用植物的动物的细胞——的呼吸过程中，释放这些碳水化合物中的能量需要将水分子重新组合在一起。圣捷尔吉曾说：“我们所说的‘生命’其实是某种特性，是物质系统中某些反应的总和，就好比微笑是嘴唇的特性或反应一样。” 我们可以在不同的尺度上找到不同的生命特征，圣捷尔吉说，但这取决于我们最珍视哪些生命特征。“‘生命’这个名词毫无意义，”圣捷尔吉宣称，“根本就不存在这样的东西。” 圣捷尔吉自己也很清楚正在发生什么，他在1972年的一篇文章中写道：“我从解剖学转向细胞组织研究，然后是电子显微镜和化学，最后是量子力学。这段尺度不断下行的研究历程充满了讽刺意味，因为在寻找生命秘密的过程中，我最终看到了原子和电子，它们根本就没有生命。在这趟下行之旅的某个时刻，生命从我的指缝间溜走了。” 蛋白质是有着令人抓狂的螺旋和缠绕的复杂分子。与蛋白质相比，DNA的结构显得简洁而优美。克里克和沃森认识到，DNA是一对扭曲的骨架，一些阶梯状的连接物将这对骨架连在一起。每个“阶梯”都由一对叫碱基的化合物组成。在一段DNA的每一级，碱基可以是四种形式中的任意一种。每个基因——拥有数千个碱基对——都是这些碱基的一个独特序列。 1953年，在写给12岁的儿子迈克尔的信中，克里克表示：“现在，我们坚信D.N.A.是一种代码。也就是说，一个基因与另一个基因的差异就在于碱基（字母）的顺序不同（就像一页印刷品与另一页印刷品不同一样）。” 对于那些致力于寻找生命定义的生物学家来说，病毒是个大麻烦。他们不能完全对病毒置之不理，因为病毒显然具有生命的一些特征。然而，它们又缺乏其他特征。如果病毒像“深水生物质”或者“放射凝聚生物”一样，最终被证明纯属子虚乌有，那事情就简单多了。但科学家们对病毒研究得越多，病毒的真实性就越明显，它们的本质也更令人困惑。 荷兰科学家马丁努斯·贝叶林克(Martinus Beijerinck)开展了一项实验，用一种陶瓷滤芯过滤器过滤了患病植株叶片捣出的汁液。这种陶瓷滤芯上的滤孔极小，即使是非常微小的细菌也无法穿过。在贝叶林克将澄清的滤液注入新植株后，新植株还是患病了。贝叶林克由此推定，烟草植株中存在某种隐形物质，这种物质在不断增殖。1898年，他借用了一个表示“毒素”的古老单词来称呼这种物质——病毒。 如今再回望那段历史，在科学家们对生命本身都知之甚少的时代，试图追溯生命的起源似乎有点愚蠢。赫胥黎谈到了原生质，但他也只是将原生质描述为一种近乎神秘的凝胶。而说到遗传，19世纪根本就没人能理解这个概念——达尔文也不例外。1900年当“遗传学”这个词被创造出来时，赫胥黎已经离世5年了。在20世纪的前几十年，生物学家终于让“自然发生说”彻底沉寂了。他们开始破解几种酶的功能，并通过一代又一代果蝇追踪几种基因。 在苏联，一位名叫亚历山大·奥巴林(Alexander Oparin)的生物化学家确信，取得了这些进展之后，人们终于可以开始理性地思考生命的起源问题了。科学终于安全地将活力论甩在了身后。他总结道：“人们一直试图找到某些仅存在于生物中的特定‘活力能量’，但所有这些尝试均以失败告终。” 我忽然发现，巴格使用“生命”这个词非常随意，而且也没有解释这个词的含义。“有没有一个‘生命’的定义在指导你的工作？”我问道。“没有，事实上我也尽量不接受，”巴格说，“将生命移出系统后，有机化学能做的事情真的令我非常惊讶，而且印象深刻。老实说，我不知道它还有多大潜力。” 巴格的回答让我想起了斯特凡纳·勒杜克(Stéphane Leduc)，勒杜克是一名科学家，曾在20世纪初创造了令人眼花缭乱的“哲学树”。这些“哲学树”呈现出贝壳、蘑菇和花朵的样子。勒杜克认为，这些“哲学树”生长和自组织的方式不仅可以与生命进行类比，它们还捕捉到了生命的某种本质。他在1910年写道：“由于我们无法找到区分生命和自然界其他现象的分界线，我们应该得出这样的结论：这条界线并不存在。” 生物学以胜利的姿态迈进了21世纪。科学家们虽然尚未发现地外生命，但对我们自己星球上的居民已经相当了解。科学家们知道，基因被编码在DNA中，他们现在还能以低廉的成本快速对DNA测序。对他们来说，重建10万年前死亡的尼安德特人的基因组也不成问题。他们可以从一滴血中分离出一个细胞，分析并罗列出这个细胞中每一个活跃的基因。他们可以让大脑变得透明，在一个三维网络中追踪数千个神经元的网状连接。他们还可以找到藏于地下深处、以放射性物质为食的生命。然而，即便有这么多新的数据点，即便有这么多惊人的发现，在关于生命的确切定义这个问题上，人们并未达成共识。 病毒、线粒体和秀美花鳉等“生命的悖论”一直在阻碍我们取得进展。NASA对生命的定义令人印象深刻，但当NASA自己的科学家努力想弄清楚“ALH84001”是否包含生命的遗迹时，这个定义也没能帮上什么忙。一些批评者指出，NASA的定义不仅不切实际，而且具有误导性。它将生命可能存在的范围缩小了。 当科学家们在定义的海洋中漂泊时，哲学家们奋力划桨，抛出了救生索。 一些哲学家试着平息争论，他们向科学家们保证，接受如此繁多的定义并不是什么大问题。他们主张，我们没必要专注于“生命唯一的真正定义”，因为当下的那些定义就足够好了。NASA可以提出一种定义，帮助其建造最好的机器来搜寻其他行星和卫星上可能存在的生命。医生们可以采用另一种定义来绘制区分生与死的模糊边界。哲学家莱昂纳多·比奇(Leonardo Bich)和萨拉·格林(Sara Green)认为：“这些定义的价值并不取决于共识，而在于它们对研究的影响。” 其他哲学家则认为，这种操作主义(operationalism)的思维方式不过是一种不愿动脑筋思考的托词。给生命下定义确实很难，但也不能以此为借口不去尝试。“在实践中，操作主义有时可能无法避免，”哲学家凯利·史密斯(Kelly Smith)反驳说，“但它根本不能取代合理的生命定义。” 2011年，特里福诺夫回顾分析了123种生命的定义。每种定义都不一样，但有些单词在许多定义中反复出现。特里福诺夫分析了这些定义的语言结构，并对它们进行了分类。在这些各不相同的定义中，特里福诺夫发现了一个隐藏的核心。他总结道，所有定义都认同的一点是：生命是具有变化的自我增殖。NASA的科学家们用很短的一句话给生命下了一个定义，现在，特里福诺夫让这个句子变得更短了。 瑞典隆德大学(Lund University)的一组哲学家和科学家提出了一种假设，认为用维特根斯坦回答“什么是游戏？”这个问题的方式，或许能更好地回答“什么是生命？”。或许，他们不需要列出一份必备特征的清单，只需要找到“家族相似性”，就能将一些事物自然而然地划分出来，形成我们可以称为“生命”的范畴。 身为哲学家的克莱兰认识到，这些科学家正在犯错误。他们的错误与确定性属性或其他仅有少数逻辑学家才能理解的一些哲学观点无关。这是一个根本性的错误，阻碍了科学本身的发展。克莱兰在一篇论文中阐述了这个错误的本质。2001年，她前往华盛顿，在美国科学促进会的一次会议上介绍了自己的观点。她告诉与会的听众——大部分都是科学家——试图寻找生命的定义是没有意义的。 科学家们在定义生命时遇到了麻烦，但这个麻烦与体内稳态或者演化等生命特征的细节无关，而是与定义本身的性质有关——科学家们很少会停下来考虑这一点。“定义，”克莱兰写道，“不是回答‘什么是生命？’这个科学问题的适用工具。” 定义的作用是组织我们的概念。 但生命不一样。给生命下定义时，简单地将概念联系在一起是行不通的。因此，设法列出一长串特征来构建生命的真正定义，这种努力完全是徒劳的。“我们想知道的不是‘生命’这个词对我们意味着什么，”克莱兰说，“而是生命究竟是什么。”克莱兰认为，要想实现这个愿望，我们就需要放弃对定义的追求。 生命理论最终可能会很像超导理论。它可能会将生命解释为一种特定的物质形态，而这种物质形态从宇宙物理学中获得了一种特殊的性质。李·克罗宁一直在与亚利桑那州立大学的物理学家凯特·阿达玛拉和萨拉·沃克(Sara Walker)合作，致力于将生命解释为一种将事物组合在一起的特殊方式。他们称之为“组装理论”(assembly theory)。

三星推荐：新知 卡尔·齐默《生命的边界》内容总结 卡尔·齐默在《生命的边界》中，以大量生物学实例与前沿研究为基础，核心追问**“究竟什么是生命”**，彻底打破大众对“非生即死”的二元认知，提出生命并非有绝对界限的概念，而是一片模糊、连续的动态光谱。 1. 传统生命定义全面失效 过往用来界定生命的标准（细胞结构、新陈代谢、自主繁殖、进化能力）均存在大量例外：病毒无细胞结构、骡子无法繁殖、朊病毒仅为蛋白质却能复制传播，没有任何一条固定“特征清单”能完美划分生命与非生命。 2. 遍布自然界的“生死模糊地带” 书中聚焦大量处于边界的特殊生命形态： - 病毒可进化、复制，却无法独立代谢，介于生物与化学物质之间； - 黏菌、水熊虫等生物拥有违背常识的生存能力，挑战人类对生命韧性的认知； - 医学层面的脑死亡、植物人、胚胎发育，也让伦理与科学上的“生死节点”始终无法统一。 3. 生命的本质是动态过程而非静态实体 作者提出核心观点：生命不是具备某些特征的“物体”，而是自我维持、复制变异、适应环境、持续演化的一套动态系统。一个存在越接近这套完整过程，生命特征就越明显，不存在绝对的“生”与“死”的分界线。 4. 极端生命与人工生命拓展边界 深海热泉、极地荒漠等极端环境中的生命，刷新了生命生存的极限；而合成细胞、类器官、基因编辑技术则创造出人造生命雏形，进一步模糊自然生命与人工构造的界限，也为探寻外星生命提供了新视角。 5. 死亡并非瞬间，而是系统解体的过程 死亡不是一个突然的节点，而是生命各项系统逐步瓦解、动态衰退的流程，从生理机能停止到细胞完全消亡存在漫长过渡，再次印证生死没有绝对边界。 全书最终落脚于：生命没有清晰边界，它是连续的过程而非固定的状态，这一认知也深刻影响着人类对病毒、合成生物学、AI乃至生死伦理的理解。

这本书讲了科学家们在探索生命是什么进行的努力。看的过程中，我感受到他们对科学的热情和纯粹，这点很感染我。生命是什么？怎么给生命下定义？地球外是否有生命？这些都是很重要的问题。生命虽然很常见，给生命下定义并不是说将它的特征列出来就好。同样，关于意识的定义也是如此。

以故事化科普梳理生命起源、存续、繁衍与演化的底层逻辑。最终点明：生命没有绝对标准答案，它是一套自我维系、持续演化、动态平衡的系统。本书既刷新大众对生物世界的认知，重新理解生死、存在与自然奥秘，是兼具科学性、哲思性的优质生命科普读本。