戲說/正說生命

一. 戲說生命

話說天地之初，宇宙大約只有雞蛋這麼大（至於宇宙之外是什麼，誰有閒功夫管哪去）。盤古大神呆在裡面實在鬱悶，便幾板斧砍去，天地大開。盤大神欣賞着自己的傑作，自我感覺良好。

俗話說，泥人也有土氣。這天地被大神砍了幾斧頭，憤憤不平，便紛紛離他而去，而且越走越遠。這樣，大神雖然有造物之功，至高無上，卻不免寂寞。大神便在這虛空之中隨意抓上幾把，捏幾下，造出了各種天體，還讓天體圍繞他老人家轉來轉去。開始時倒是挺新鮮的，時間久了，天體和大神互不理睬，大神也覺得枯燥，便出新意，造出了可以利用天地之間散在的能量，自動變大變小的生命來。

這生命說到底也是大神和天地鬥氣的產物 -- 你天地不是要離我而去嗎？我偏要你自動聚集起來。大神於是讓生命把各種元素合成各種特殊分子，像氨基酸哪，核苷酸哪，脂肪酸哪之類的。這些分子又像紡線一樣連接起來，再捲起來，繞來繞去，就形成生命體了。

彎彎繞似的生命便自動尋找各種小分子和含有可利用能量的分子，吃進體內，再將小分子組裝成大分子，大分子再繞來繞去，搞出不少動靜來。這就是書上所說的“新陳代謝”了。也許，大神造生命時，正和天地鬥氣呢，一不小心，造出的生命有些瑕疵。這生命一面組裝大分子，搞出動靜，一面就逐漸不中用了。等到這“生，老，病，死”一到頭，已經組裝起來的大分子就又降解成小分子，並分散開來，仿佛大神做了一陣無用功似的。

大神撓撓頭，覺得不好玩，又想出一招，對着生命吹了一口仙氣。於是，人就產生了。人受了大神的仙氣，自然聰明伶俐。但人具有了聰明伶俐的品質以後，也產生了驕傲愚拙的毛病，忘了神造人的榮耀。過不了多久，一幫子人就要學着大神的道道，造起通天塔，妄想和神平起平坐。於是，大神不動聲色地讓人學會了不同語言。這人一但各說各的話，怎會齊心協力地干同一件事呢？通天塔自然是造不起來了。另外，人也忘了神的教導：不要自欺，神是輕慢不得的；人種的是什麼，收的也是什麼。也不知這人是咋整的，後來便開始夫妻反目，兄弟相殘，動起刀兵來。大神觀看着生命的表演，感到這日子沒那麼寂寞了。

現如今，使用人來表演這一招數已經百多萬年了，人因為各說各的話也沒啥長進，弄個鞭炮炸一下覆蓋不了地球，放個衝天炮也很難飛出太陽系，翻來覆去就“吃，喝，玩，樂”，“爾虞我詐”幾段摺子。估計大神也快膩歪了。這大神的下一招又是什麼呢？難道能像《白雪公主》裡的最後一句："... ...  and they lived happily ever after!"?

二. 正說生命

    地球生命是具有多層次結構的高級系統。通過探討各層次結構和功能特點，再匯總起來，有助於理解生命。

地球生命的基本構成是以，碳、氫、氧、氮、磷，為主要成分的元素組合（大於97%總人體構成[1]）。在這一層次上，構成生命的元素和空氣，岩石，土壤，等一切有形物質中的相應元素沒有差別；生命與其它物質的差別是這些元素組合起來，形成高級結構以後才產生的。這似乎讓人領悟到，原本一樣的個體，經過不同的組合，就產生了差別，因此，探索不同組合的內在規律就是理解宇宙構成的關鍵了。

這五種元素的組合中，包括三類特徵性的生命分子：氨基酸，核苷酸，脂肪酸。氨基酸進一步組合起來就構成了生命的結構和功能分子：蛋白質。核苷酸聚集起來就構成了生命的基本信息貯備分子：（脫氧）核糖核酸（DNA/RNA，即基因）。脂肪酸聚集起來形成脂肪酸鏈，脂肪酸鏈（磷脂）最大的功能是為生命系統提供環境隔離條件。

基因如同生產各類產品的模具，產品就是蛋白質，二者的關係就像蛋和雞一樣。這就涉及到了關於生命之初的大爭論。如果先有DNA/RNA的存在，基因指導合成各種蛋白質，在蛋白質基礎上發生的生命就像是事先被設計好的一樣，顯然，相應概念如，生命設計者，造物者，神，大能，等就有了優先話語權。反之，如果蛋白質最早出現，生命在蛋白質和其它物質組合下逐步體現，生命就更像是自然發生的，逐步進化的；至於有了產品，再選模具，就像有了圖案和文字，再選圖章一樣簡單，選木頭章，鐵章，或合金章，不過是後續過程而已。遺憾的是，這一爭論並不如上面描述那樣好解決，因為至今為止，人類還不知道氨基酸和核苷酸何者最先出現。

蛋白質，DNA/RNA，和磷脂，結合其它物質形成生命系統內的各種基本結構，主要有存在於水環境中彼此相關聯的各種細胞器；磷脂膜將這些結構包裹起來，使內外環境選擇性隔離開來；在這樣的水環境的中心位置，磷脂膜又將DNA/RNA等結構也包裹起來形成細胞核；這樣，生命的基本單位，細胞（細胞膜，細胞器，和細胞核），就形成了。細胞通過細胞膜與外環境持續交換營養物質，相應的細胞器再對輸入物質進行合成/分解，並產生和利用能量，進而輸出各種功能 -- 這即是廣義的新陳代謝 --，基本意義上的生命活動就產生了。從這一基本生命層次看生命，生命無非是一種能夠持續利用環境中的物質能量流，將小分子組合成大分子的自然存在。當生命活動終止後，組合成的大分子又會降解成為各種小分子。

生命的基本功能特徵之一是其自組織特性。

生命最基本的自組織功能是能夠自動而協調地完成生命活動。例如，原始單細胞生物遇到適合的結構能量物質時，會自動進行吞噬，胞內消化，營養成分擴散至全細胞產生代謝，代謝產物再被排出胞外；在適當的時候，個體細胞又會分裂出具有相似性質的子代細胞，使生命得到繁衍。又例如，人餓了，渴了，性飢餓了，就會去尋食，尋水，尋配偶。尋找到的各類飲食會經消化系統分解吸收，經心血管系統運輸至全身各組織細胞，細胞進行新陳代謝後又將代謝產物返回血液，再經排泄系統排出體外；兩性配偶之間，交配後產生子代以延續生命。這樣，生命體就像一個自動器一樣運行着。由此可見，即使如人體這樣複雜的生命系統，也無非是增加了各種輔助結構以更高效，更大範圍地維持細胞所必需的物質能量流。

生命進一步發展，又產生了有意識的自組織功能。意識即生命體感知自我和客體存在的能力。意識使高等生物，主要是人，能夠主動反映各個層次的宇宙存在，預見事物的發展。因此，有意識的自組織功能使生命能夠提前發現，組建，和改造環境，以便更多更快地利用和儲備物質能量流。這樣，生命活動的效率和範圍就大大提高了。但是，由於意識作用可以有不同的目標和發展方向，又使有意識的自組織功能成為毀滅與發展生命的雙刃劍：如果這一功能驅使生命對物質和人力資源無節制地占用和耗費，就會造成地球上的戰爭，殺戮，資源耗竭和環境污染；反之，使意識關注於宇宙時空，自組織功能促進生命在時空中的拓展與效益提升，生命就有了進一步存在和發展的希望。其實，從宏觀上看，地球生命既渺小又可憐。由於生命完全依靠存在於地球上的元素，以致地球生命至今在最近的月球上都無法生存，更遑論太陽系，銀河系，河外星系，以至整個宇宙了。進一步思考，地球生命要向宇宙發展，必要條件是能夠自由和快速合成和轉換生命所需元素；充分條件是具有類似時空穿梭機樣的交通工具。

生命的基本結構特徵是以熵減小為標誌的，依靠物質能量流的持續輸入所維持的有序系統。

熵是衡量體系混亂度的物理量。熵減小，表明該體系混亂度減小，即更加有序。比利時物理化學家普里高津先生（I.Prigogine）在其論文和著作中（如科普性讀物[2]）提出耗散結構（Dissipative structure）這一概念。耗散結構是指，在開放系統中依靠能量流的輸入和輸出所維持的總熵值減小的有序結構。使用耗散結構這一術語的優點是強調這一類熵減小結構存在的必要條件是需要耗散，即需要能量流的持續輸入與輸出。生命存在正是這樣的耗散結構，生命將分散，相對處於熱力學平衡態的各種元素（營養成分）攝入體內，在物質能量流持續輸入輸出的基礎上進行合成與轉換，使生命體內部和所在周圍環境相比，變得更有序（總熵值減小）；一旦物質能量流停止，生命運動也終止，生命體重新傾向於熱力學平衡態。與其它耗散結構不同的是生命體是具有自組織功能的耗散結構，也即，生命體能夠自動調整和發展自身的結構和功能，以適應和發展生命體和內外環境的關係。

有趣的是，已知物理學上的四種力（強，弱，電磁，和引力[3]）可以將基本粒子（能量？）聚合起來，形成地球生命能感知的物質。從耗散結構理論的觀點來看，這已經是從混沌中產生了有序結構。當隨後的能量流停止以後，這些相對有序的結構又以不同的熵增大速率逐漸回歸混沌。這樣的有序結構，尤其是熵增大速率很低的物質，如貴金屬，就處於相對靜止的有序狀態。相比之下，生命體的有序結構的形成，完全不需要上述物質形成時所需的高溫高壓條件，只需在常溫和水溶液中即可進行。顯然，生命體的有序性的表現又不同於上述物質的靜止的有序狀態。這種由物質能量流所產生的效應又屬於什麼樣的作用呢？仍能用四種力來解釋嗎？更大的挑戰和刺激還在於人類能直接感知的宇宙有形成份，就目前所知，只占宇宙時空的極少比例，宇宙中絕大部分構成（大於95% [4]）是人類不能直接感知的暗能量和暗物質。暗能量和暗物質的相互作用和存在狀態又是什麼？

這些討論，既讓人領悟到地球生命的奇妙，因為地球生命能夠通過分析，推理，歸納出越來越深遠的宇宙存在，預示生命發展的可行性；同時又令人感到宇宙的博大精深，地球生命發展到如今，在宇宙中也僅是滄海一粟，也可能都算不上。這樣看來，地球生命確實應該共同一致地努力提升了。

綜上所述，生命是以一定類別的元素為基本構成的，以自組織特性為基本功能特徵的，依靠物質能量流的持續輸入所維持的，有序系統。

[1] Textbook of Medical Physiology. Guyton AC and Hall JE. Ed (10th edition). Saunders Elsevier, Philadelphia, 2006.

[2] 《從混沌到有序》（Order Out Of Chaos）.伊.普里戈金，伊.斯唐熱著。曾慶宏，沈小峰譯，上海譯文出版社，1987）

[3] A Brief History of Time. Stephen Hawkin. Bantam; 10th anniversary edition. 1998.

[4] 暗物質：http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9A%97%E7%89%A9%E8%B4%A8,2012.