秦始皇陵銅立車

[拼音]:shengming

[英文]:life

自然界物質運動的一種高階形式,化學進化達到一定階段出現的系統。這種系統是能不斷自我更新的、主要由核酸與蛋白質組成的多分子系統,它具有自我調節、自我複製和對體內外環境作選擇性反應的功能。

現代生物學表明,地球上的生命,從簡單的細菌到複雜的人類,它們的基本代謝途徑相同,遺傳密碼一致,遺傳資訊的傳遞方式近似。其中起主要作用的是兩類大分子:一類是核酸,另一類是蛋白質(包括各種酶)。連目前已知的最簡單的生命也都是由這兩類分子組成的多分子系統。但這樣的多分子系統只是生命的必要條件,而不是充分條件。例如,“團聚體”與“微球體”就是人工建立的多分子系統,但它們還不是生命。只有生命系統中的核酸與蛋白質處於特定的相互作用條件下,形成編碼與催化的關係,即脫氧核糖核酸(DNA)藉助於系統自身的蛋白質(酶)的作用,進行自我複製;同時蛋白質為核酸資訊所編碼,才呈現出生命的最基本的功能。生命系統在物質與能量交換過程中也只有藉助這些基本功能,才能保持自身的穩定,延續自己的種族。

生命的基本功能

生命的基本功能是:

(1)自我調節。它是生命的一個本質屬性。任何生命在其存在的每一瞬間,都在不斷地調節自己內部的各種機能的狀況,調整自身與外界環境的關係。高等生物的自我調節是多層次的,其中包括分子的、細胞的、整體的調節。即使是原核生物也有自我調節,而且它也是通過多種途徑實現的。例如,細菌有能力合成許多自身所需要的分子,可是某一分子是否合成,合成的速度如何,則隨自身內部狀態與環境的不同而不同。細菌內部所需要的分子,既不過多地產生,也不感到缺乏,而是靠自身的調節機制完成的。某一分子合成途徑中的第一個酶的結構基因兼有調節的功能,即第一個酶既有酶的功能,又起著阻遏蛋白的作用。在遺傳學和生物化學中,這種功能被稱為自我調節系統。這種調節系統最初是在沙門氏桿菌組氨酸生物合成中發現的,隨後在噬菌體、黴菌、哺乳動物中也同樣發現其存在。實際上,反饋抑制和誘導系統與阻遏系統的調節也可視為生物自我調節的方式。因為在反饋抑制中,生物合成途徑中的第一個酶通過與代謝的終產物相結合而發生可逆性失活,使許多化合物的合成速率得到調節。在誘導系統和阻遏系統中,甚至酶本身的產生都受到調節。其間的差別在於:在誘導系統中,只有當底物存在時,才產生出為該底物所需要的酶,其方式是底物與阻遏物相結合並使阻遏物失活,從而開啟結構基因,以誘導基因活性;在阻遏系統中,終產物抑制著酶的產生,其方式則是阻遏物與終產物相結合而被活化,然後與操縱基因相結合,從而關閉結構基因,以阻遏酶的產生。生物的許多調節系統都比較複雜,它們往往同時具有正向與反向的調節作用。機體的調節機制是自我完成的過程,而調節程式或指令是遺傳下來的、本身固有的,因而這類自我調節系統為生命所獨有。

(2)自我複製。它是生命系統不同於化學系統的特徵。狹義地說,自我複製是指DNA分子的解旋、兩鏈分開,各自合成互補鏈,從而形成兩個新的然而又相同的分子。廣義地說,包括細胞分裂、繁殖在內。就根據而言,分裂、繁殖也是在分子複製基礎上進行的;就結果來說,所形成的是兩個相同的個體。由於生物繁殖有周期性,同時也由於疾病、雜交等原因會造成某些生物失去繁殖力,所以繁殖難以作為生命的基本屬性。但自我複製則不同,只要不是處於解體狀態下的生命,總存在自我複製。因此,它是貫串生命過程始終的屬性。在離體實驗中,細胞的裂解產物在一定條件下仍然維持 DNA的合成,某些單鏈 DNA在人為的條件下也可以轉變為雙鏈形式。然而,非生命系統自身卻不能實現 DNA複製,儘管在人工條件下給予各種必要的核苷酸和解旋酶、聚合酶、連線酶等,DNA也能複製,但其造成的過程是短暫的。自我複製這種功能是生命系統固有的特點。

(3)選擇性反應。對體內外環境的選擇性反應是生命系統的又一重要特徵。反應是非生命物質與生命物質都具有的屬性。不同的是,發生於非生命物質中的物理的、化學的反應,都不是自我完成的過程。只有生物有機體才獨立地發生反應,而且這種獨立的反應是有選擇性的,它受著有機體自身的控制,並隨體內外環境條件的不同而不同。細胞與外界進行物質交換,固然也存在擴散與滲透作用,但是細胞膜吸收什麼,排除什麼,卻有高度的選擇性。一個明顯的例項是,在細胞膜的主動運輸中,物質逆濃度梯度而運轉。又如,大腸桿菌既可利用葡萄糖,也可利用乳糖作為碳源。當環境中既有葡萄糖又有乳糖時,大腸桿菌的代謝反應首先利用的是葡萄糖而不是乳糖,這時只有組成酶系在起作用,而誘導酶系則是無關的。生物的選擇性反應也是幾個系統協調活動的結果。簡單原核生物的反應是如此,高等生物的選擇性反應更是如此。因為,高等生物體記憶體在各種不同的酶系,這些酶不僅以其高效率的催化為無機催化劑所不可比擬,而且具有嚴格的選擇性。同時,生物體內酶的活性受到多方面因素的調節和控制,酶與酶之間、酶和別的蛋白質之間存在的相互作用,都會影響酶的活性,而且一個酶的產物對另一個酶的活性也有正的或負的影響。在外部行為上,生物的選擇性反應表現得更為明顯。例如,飽食狀態下的動物對食物不發生反應;新奇的動因最初能引起動物的注意,但久而久之,其反應就變得很弱,等等。事實上任何生物對環境的反應都是有所反應,有所不反應,或者同一動因有時以這種反應形式,有時又以另一反應形式出現。

自我調節、自我複製和獨立的選擇性反應是生命區別於非生命的特徵。生命系統的這些特徵,就其基礎而言,無疑是物理化學過程,服從物理化學規律。可是,這些物理化學變化的結果,卻轉化為生命的東西,成為生命所特有的屬性。雖然這三個基本屬性的某一個,或某個屬性的某些側面,在無機界也可能存在,但只有在生命中這三個屬性才有可能聯絡並相互結合在一個系統中。

生命的本質

對於生命的本質問題,幾千年來哲學家、科學家們進行了長期的探索,但直到今天它仍然是一個爭論的問題,人們對它並沒有得到統一的認識。19世紀70年代,恩格斯曾經依據當時自然科學取得的成果,給生命下過一個經典的定義。 他說:“

生命是蛋白體的存

在方式

,這種存在方式本質上就在於這些蛋白體的化學組成部分的不斷的自我更新”(《馬克思恩格斯全集》第20卷,第88頁)。20世紀40年代以來,許多自然科學家力圖依據現代自然科學提供的新材料,探討生命的本質,並提出了各種各樣的生命定義,諸如“生命是分子結構”,“生命是動力學上穩定的實體”,“生命是開放的階序系統”,“生命是能自我複製、突變與進化的系統”,等等。這些看法有的僅限於對現象的描述,沒有把握問題的實質;有的只涉及生命的某一功能或屬性,而未注意到生命系統的實體(結構)方面。給生命下定義是一個困難的任務,甚至有人認為生命是無法定義的。關於生命的本質,人類還在繼續認識和研究中。

參考書目

G.G.Simpson,The View of Life,NeW York,1964.

G.Blandino,Theories on the Nature of Lifes,New York,1969.

參考文章

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