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“生命”是生命科学中最核心、最基础,却又最难以定义的概念。每一个人都能分辨一只活着的猫与一只死去的猫之间的区别,但若问“生命究竟是什么”,答案却众说纷纭。这种熟悉与陌生之间的张力,正是“生命”概念史的独特魅力所在。
从古希腊的“灵魂”与“隐德莱希”,到近代的“活力”与“机械”,到当代的“信息”“自创生”与“合成”——人类对“生命”的理解,经历了从思辨到实证、从整体到还原、再从还原到重构的漫长历程。“生命”概念史,不仅是一部关于生命本质的追问史,更是整个生命科学思想演进的缩影。
1.1 古代思辨:生命作为“灵魂”与“隐德莱希”
在科学诞生之前,人类对生命的理解诉诸于“灵魂”或“生命力”的概念。
古希腊哲学中,“生命”与“灵魂”几乎同义。亚里士多德在《论灵魂》中提出了灵魂的三重划分:植物魂(营养与繁殖)、动物魂(感觉与运动)和理性魂(思维)。植物魂是所有生命体共有的最低层次,动物魂为动物所有,理性魂为人类独有。灵魂不是与身体分离的精神实体,而是身体的形式和功能——是“使得有生命的身体成为有生命的”那种东西。
亚里士多德用“隐德莱希”一词来指称这种内在的目的性驱动力。隐德莱希不是物质,也不是能量,而是“形式因”与“目的因”的统一——生命体朝向其完善状态的实现过程。这一概念对后世影响深远,成为“活力论”的思想源头。
在中国传统思想中,“生命”的核心概念是“气”。《庄子·知北游》说:“人之生,气之聚也。聚则为生,散则为死。”“气”是构成万物的基本质料,也是生命活动的动力。与亚里士多德的“灵魂”不同,“气”没有明确的目的论内涵,更强调物质性的连续流动和转化。阴阳二气的消长、五行的生克制化,构成了生命过程的动态模型。
古代的生命概念有两个共同特征:第一,生命被理解为一种特殊的“原理”或“力量”,与无生命物质有本质区别;第二,这种“生命原理”只能通过思辨把握,无法通过实证检验。这两个特征,决定了古代生命概念的“前科学”性质。
1.2 近代转型:机械论与活力论之争
17世纪科学革命带来了机械论自然观。笛卡尔将动物视为“机器”,认为生命现象可以完全用物理和机械原理解释。他区分了“广延实体”(物质)与“思维实体”(心灵),动物只有广延实体,因此本质上是自动机。人体的功能——血液循环、肌肉运动、消化吸收——都可以用齿轮、杠杆、泵浦等机械装置来类比。
机械论的极端代表是法国医生拉美特利,他在1748年匿名出版了《人是机器》,主张人也不过是比动物更复杂的机器,不存在独立的“灵魂”或“生命力”。这一观点在当时被视为离经叛道,但它奠定了后来生理学的还原论取向。
然而,机械论面临一个根本困境:它无法解释生命体与非生命体之间的差异。为什么一台机器停止运转后可以被重新启动,而一个生物体死亡后却无法复活?为什么生命体能够自我维持、自我修复、自我繁殖,而机器不能?
这些困惑催生了“活力论”的复兴。德国医生施塔尔认为,生命体具有一种非物质的“活力”,它控制着化学过程和物理过程,使生命区别于非生命。德国胚胎学家沃尔夫则提出,发育不是预先形成结构的“展开”,而是通过“生命力”从简单到复杂的“后成”。
18世纪末,德国生理学家布鲁门巴赫提出了“形成驱力”的概念——一种内在于生命体的、定向的、目的性的力量,负责形态发生和组织修复。康德在《判断力批判》中给予了这一概念哲学上的支持:生命体是“自组织的自然物”,其部分的存在只有在与整体的关系中才可理解,整体又是部分相互作用的结果。这种“自组织”无法用机械因果解释,必须诉诸目的论判断。
活力论在19世纪初达到顶峰。但它始终面临一个致命的弱点:无法提供可检验的机制。当维勒在1828年用氰酸铵合成尿素后,活力论遭受了第一次重击——“有机物必须由生命体合成”的信念被打破。但活力论者仍可争辩:尿素是代谢废物,不体现“生命力”的本质。
真正的打击来自19世纪末。1897年,布赫纳用无细胞酵母提取物证明了发酵不需要活的细胞,只需要“酶”。如果“发酵”这一最典型的生命活动可以在无细胞系统中进行,那么“生命力”的独立性就难以维持了。
1.3 现代定义:从热力学到分子生物学
20世纪,生命概念经历了一次深刻的“实证化”转变。核心问题是:生命能否用物理化学的语言来定义?
热力学定义:薛定谔在1944年出版的《生命是什么?》中,提出了影响深远的思想。他指出,生命体以“负熵”为食——从环境中汲取秩序,维持自身的有序结构。生命体不是一个孤立的系统,而是一个开放系统,通过与外界交换物质和能量,维持内部低熵状态。薛定谔还预言,遗传物质是一种“非周期性晶体”——由化学基团组成的、可以编码海量信息的分子结构。这个预言在1953年沃森和克里克发现DNA双螺旋结构时被证实。
薛定谔的贡献在于:他第一次将生命问题与热力学和信息论联系起来。生命不再是神秘的“活力”,而是可以用熵和信息来量化的物理现象。
信息论定义:1950-1960年代,随着分子生物学的兴起,“生命”被重新定义为“信息处理系统”。DNA存储遗传信息,RNA传递信息,蛋白质执行信息。生命体的独特性在于:它能够存储、复制、传递和使用信息,并在此过程中实现自我维持和自我复制。
这一取向的核心洞见是:生命不仅需要物质和能量,还需要信息。没有信息,物质和能量只能产生无序的热运动;有了信息,物质和能量才能被组织成有序的结构和功能。
自创生定义:1970年代,智利生物学家马图拉纳和瓦雷拉提出了“自创生”理论。他们将生命定义为“能够持续地通过其内部网络的生产过程,来更新和实现自身(组分)的边界,从而将自己与环境区分开来的系统”。自创生系统的核心特征是:它生产自己的组分,而这些组分又生产了整个系统。
这一定义有几个重要内涵:第一,生命是“闭合”的——不是封闭(不与外界交换),而是“组织闭合”,即系统的生产网络形成一个自我指涉的循环;第二,生命的边界不是被动地接受外部结构的限制,而是由系统自身生产的;第三,自创生系统具有自主性——它的行为由自身内部状态决定,而非由外部输入直接决定。
自创生理论回避了“生命必须由什么材料构成”的问题,转而关注“生命必须具有什么组织形式”。因此,它既适用于碳基生命,也适用于可能的非碳基生命或人工生命。
1.4 当代挑战:合成生物学与人工生命
20世纪末以来,合成生物学、人工生命和天体生物学的发展,对传统的生命概念提出了新的挑战。
合成生物学:2010年,文特尔团队宣布创造了第一个“人造细胞”——他们将化学合成的支原体基因组移植入去核的支原体细胞,使该细胞获得了新基因组的功能并开始复制。这是人类第一次在实验室中“合成”了能够自我复制的生命体。
合成生物学提出了一个根本性问题:如果我们能在实验室中从化学物质开始逐步构建出一个能够自我维持、自我复制的系统,那么“生命”与“非生命”之间的鸿沟是否还存在?如果“人造生命”与“天然生命”在功能上无法区分,那么传统的生命定义是否需要被抛弃?
人工生命:人工生命研究试图在计算机中模拟生命过程——如“生命游戏”、数字生物、进化算法。这些模拟系统表现出生命的一些核心特征:自我维持、繁殖、进化、适应。如果这些在硅基介质中运行的“生命”是“真正的”生命,那么生命就不再依赖于特定的化学物质(如碳、水、DNA),而是一种可以“多重实现”的组织形式。
天体生物学:天体生物学试图在其他星球上寻找生命。但“生命”的搜索依赖于操作化的定义。NASA的官方定义是:“生命是一个能够进行达尔文进化的自我维持的化学系统。”这个定义突出了两个核心特征:自我维持(代谢)和达尔文进化(遗传与变异)。但它也排除了那些可能没有进化能力但仍然“活着”的系统。
生命定义的多元性:目前学界对“生命”没有统一的定义。不同的研究目的采用不同的定义——分子生物学侧重信息处理,热力学侧重熵,系统理论侧重自创生,进化生物学侧重复制与变异。这种多元性不是缺陷,而是反映了“生命”本身的多维性。生命可能没有“本质”,只有“家族相似性”——不同生命体共享一组特征,但没有一个特征是所有生命体共有的。
1.5 概念史的启示
从亚里士多德的“隐德莱希”,到薛定谔的“负熵”,到文特尔的“人造细胞”——“生命”概念的演变跨越了两千余年。
这一演变给予我们几点启示:
第一,“生命”概念经历了从“本质”到“功能”的转变。古代将生命视为一种特殊的“物质”或“力量”——灵魂、活力、气。现代则倾向于从功能和组织来定义生命——自我维持、自我复制、信息处理、自创生。这一转变反映了科学从“实体追问”(生命是什么物质?)向“功能追问”(生命做什么?)的演变。
第二,“生命”概念的边界在不断消融。病毒是生命吗?计算机中的人工生命是生命吗?实验室合成的最小细胞是生命吗?这些问题迫使我们去思考:“生命”可能不是一种“是或否”的二元属性,而是一个“程度”的连续谱。这种连续谱观念,挑战了传统分类学的思维方式。
第三,“生命”概念的演变与技术紧密耦合。显微镜使细胞被“看见”,生化技术使无细胞发酵成为可能,DNA测序使遗传信息被“读取”,合成生物学使基因组合成成为可能。没有技术,就没有概念。技术的进步不断扩展“生命”概念的外延。
第四,生命概念仍处于开放状态。随着合成生物学、人工智能、天体生物学的发展,我们可能需要在未来重新定义“生命”。如果有一天我们在火星上发现了以硅为基础的、不以DNA为遗传物质的“生命”,我们是否承认它是“生命”?如果人工智能系统表现出自我意识和情感,我们是否赋予它“生命”的地位?这些问题没有现成答案。
1.6 生命概念的当代意涵
今天,“生命”仍然是一个没有统一定义的概念。但这不是知识缺陷,而是概念本性的体现——有些概念不需要精确的定义,它们的功能是“指引”而非“划分”。“生命”正是这样的概念。它指引我们去关注那些具有自我维持、自我复制、信息处理、自创生特征的系统,而不是在边界处陷入无尽的争论。
从“灵魂”到“负熵”,从“活力”到“信息”,从“本质”到“功能”——“生命”概念的演变,映射着人类理解生命本质的不断深化。而合成生物学的进展提示我们:也许我们最终对“生命”的理解,不是通过定义,而是通过创造。当我们能够在实验室中从无到有地构建出一个能够自我维持、自我复制的系统时,我们对“生命”的追问就达到了一个新的层次。
正如薛定谔所说:“生命是物理学的,但物理学不是生命的全部。”“生命”概念的历史告诉我们,理解“生命”需要多重视角——物理学的、化学的、信息论的、系统论的、哲学的。任何单一视角都无法穷尽生命的丰富性。而正是这种丰富性,使得“生命”成为最迷人、最持久、最开放的追问对象。
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