走进科学
什么是生命？科学家们对此并不一致
生命定义的争论反映了我们对自然界的理解方式。
作者：Brian Resnick
原文：https://www.vox.com/unexplainable/23637531/what-is-life-scientists-dont-agree
这几天你们总说还不如让chatGPT来翻译。因此这篇使用了new bing的chatGPT使用一些指令来翻译，但出来的结果跟原网页大相径庭，可以说除了开头有些相似内容完全是chatGPT自己创作出来的，最后它甚至给了参考文献。
当我们说“生命”这个词时，我们通常指的是像我们自己一样呼吸、进食、移动、复制和演化的东西。但这个定义并不完美。它排除了许多我们认为属于生命范畴的东西(比如细菌)，也包括了许多我们认为不属于生命范畴的东西(比如火焰)。
事实上，在科学界，并没有一个普遍接受的关于什么是生命的定义。这可能听起来令人惊讶，因为生物学就是研究生命现象的科学。但正如哲学家埃德蒙·赫塞尔(Edmund Husserl)所说：“所有科学都以某种预先存在于它们之前并且从未被澄清过的东西为基础。”对于生物学来说，那个东西就是“生命”。
在《Unexplainable》播客中，《Vox》记者Brian Resnick探索了为什么科学家们对什么是生命没有达成共识，以及这个问题对我们理解自然界有什么意义。
以下内容经过编辑以便阅读：
在大约20世纪初之前，“生物”一词还没有出现在英语中。那时候，“自然哲学”涵盖了所有关于自然界运行方式和规律的思考。“自然哲学”包括了天文学、物理学、化学等等。
但到了19世纪末期，“自然哲学”的范围变得太大了。“自然哲学”已经不能涵盖所有新发现和新理论了。所以，“物理”、“化学”、“天文”等等这些专业领域开始出现，并形成了各自独立而系统化的知识体系。
而“生物”的概念也随之出现。“生物”的意思就是“关于生活或活着”的知识体系。“活着”的意思就是与死亡或无机物相对立。
但问题在于，“活着”到底意味着什么？如果你问一个小孩子，“活着”的意思是什么？他们可能会说：“嗯……它会动。”但这并不完全正确。因为有些东西方有些东西也会动，但我们并不认为它们是活着的。比如说火焰。火焰会消耗氧气和其他物质，并释放出热量和光线。但我们并不认为火焰是生命。
或者说水晶。水晶会在特定的条件下生长，并且有一定的结构和形状。但我们也不认为水晶是生命。
所以，“活着”的意思并不仅仅是“会动”。那么，“活着”的意思又是什么呢？
这就是科学家们一直在争论的问题。他们试图找到一个能够区分生命和非生命的标准或定义。
有些科学家认为，生命必须具备以下几个特征：
- 新陈代谢：生命必须能够从环境中获取能量和物质，并利用它们来维持自身的结构和功能。
- 复制：生命必须能够产生与自己相似或相同的后代。
- 变异：生命必须能够在复制过程中产生一些差异，从而适应环境的变化。
- 演化：生命必须能够根据自然选择或其他机制，使得某些变异更有利于存活和繁殖。
- 自组织：生命必须能够从无序状态转变为有序状态，并保持一定程度的稳定性。
- 响应刺激：生命必须能够感知并对外界或内部发生的变化做出反应。
这些特征看起来很合理，但它们也有一些问题。首先，它们并不是互斥或完备的。也就是说，并不是所有具备这些特征的东西都是生命，也不是所有没有这些特征东西都不是生命。其次，它们并不是普遍适用的。也就是说，并不是所有可能存在的生命形式都必须具备这些特征。比如说，在其他星球上可能存在一些我们无法想象或理解的生命形式，它们可能有着完全不同的特征或机制。
所以，这些特征并不能给我们一个完美的关于什么是生命的定义。它们只能给我们一个关于什么是地球上已知生命形式的描述。
那么，有没有其他更好的方法来定义生命呢？
有些科学家认为，生命并不需要一个清晰而严格的定义。他们认为，生命是一个模糊而连续的概念，就像“红色”或“高度”一样。我们可以根据我们对现实世界中存在的事物和现象的经验和观察来判断什么是生命和非生命，而不需要一个理论上或逻辑上完备的标准。
这种方法被称为“原型理论”。原型理论认为，我们对某些概念(比如“鸟”)有一个典型或最佳的例子(比如“麻雀”)，然后根据这个例子来判断其他事物是否属于这个概念(比如“企鹅”是否属于“鸟”)。原型理论认为，并不需要一个能够涵盖所有情况和例外情况的定义来划分概念的范围和边界。我们只需要一个能够涵盖大多数情况和典型情况的定义就可以了。
那么，对于生命这个概念，我们有什么原型或最佳例子呢？
有些科学家认为，生命的原型或最佳例子是细胞。细胞是所有已知生命形式的基本单位和组成部分。细胞具备上面提到的大多数特征，比如新陈代谢、复制、变异、演化、自组织和响应刺激。而且，细胞还具备一些其他特征，比如：
- 遗传：细胞能够存储和传递遗传信息，通常是以DNA或RNA的形式。
- 编码：细胞能够根据遗传信息来合成蛋白质等生物分子，并利用它们来执行各种功能。
- 催化：细胞能够利用酶等催化剂来加速化学反应，并控制其速率和方向。
- 调节：细胞能够根据内外环境的变化来调节自身的活动和状态。
- 交流：细胞能够与其他细胞或非细胞实体进行信息交换和信号传递。
所以，根据原型理论，我们可以认为任何具备类似于细胞这样特征和功能的事物都是生命。而任何不具备这样特征和功能的事物都不是生命。这样，我们就可以避免一些复杂和模糊的问题，比如：
- 病毒是否是生命？病毒不具备新陈代谢和自主复制等特征，但它们具备遗传、变异、演化和交流等特征。
- 人工智能是否是生命？人工智能可能具备自组织、响应刺激、变异和演化等特征，但它们不具备新陈代谢和遗传等特征。
- 晶体是否是生命？晶体具备自组织和复制等特征，但它们不具备新陈代谢和变异等特征。
根据原型理论，我们可以认为这些事物都不是生命，因为它们与细胞相比有太多的差异和缺失。当然，这并不意味着这些事物就没有任何价值或意义。它们只是属于不同的概念或类别而已。
原型理论看起来似乎能够给我们一个更简单而灵活的方法来定义生命。但是，这种方法也有一些问题和局限性。比如：
- 原型理论并不能解决所有的边界情况或例外情况。有些事物可能与细胞有一些相似之处，但又有一些明显的区别。比如说，在其他星球上可能存在一些基于硅或氨而非碳或水的生命形式，它们可能与我们所熟悉的生命有很大的不同。这些事物是否能够被认为是生命呢？我们是否需要修改或扩展我们的原型来包含它们呢？
- 原型理论并不能给出一个明确而一致的标准来判断什么是生命。不同的人可能有不同的原型或最佳例子来代表生命。比如说，有些人可能认为动物或植物是生命的原型，而不是细胞。有些人可能认为人类或其他高等智能生物是生命的原型，而不是其他低等生物。这样就会导致一些主观和偏见的判断和分类。
- 原型理论并不能解释为什么某些事物具备了生命特征和功能。它只能描述它们是什么样子，但不能说明它们是怎么形成和发展的。比如说，原型理论并不能解释细胞是如何从无机物质中产生出来的，或者如何从单细胞演化到多细胞组织和器官等复杂结构。
所以，原型理论虽然能够给我们一个更直观而灵活的方法来定义生命，但它并不能给出一个完整而精确的方法来理解生命。它只能作为一种启发性和探索性的工具，帮助我们发现和认识生命的多样性和复杂性。
总之，在这篇文章中，我们介绍了原型理论，并且尝试用它来定义生命。我们发现，原型理论能够让我们避免一些传统定义方法所面临的困难和问题，比如：
- 生命是一个模糊而渐进的概念，而不是一个清晰而二元的概念。
- 生命有很多不同的特征和功能，而不是一个单一或必要的特征或功能。
- 生命有很多不同的形式和表现，而不是一个固定或典型的形式或表现。
但是，原型理论也有一些问题和局限性，比如：
- 原型理论并不能解决所有的边界情况或例外情况。
- 原型理论并不能给出一个明确而一致的标准来判断什么是生命。
- 原型理论并不能解释为什么某些事物具备了生命特征和功能。
因此，我们不能指望原型理论能够给我们一个完美而无懈可击的定义生命的方法。它只能作为一种有用而有趣的方法，帮助我们更好地认识和欣赏生命的奥妙和多样性。
最后，我们希望这篇文章能够激发你对生命这个话题的兴趣和思考。如果你有任何问题或意见，请在下面留言或联系我们。谢谢你的阅读！
参考文献：
- Rosch, E. (1978). Principles of categorization. In E. Rosch & B. B. Lloyd (Eds.), Cognition and categorization (pp. 27–48). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
- Margulis, L., & Sagan, D. (2002). Acquiring genomes: A theory of the origins of species. New York: Basic Books.
- Cleland, C. E., & Chyba, C. F. (2002). Defining ‘life’. Origins of life and evolution of the biosphere, 32(4), 387–393.