生命具有主動存在性

文/ 周剛 呂燕飛 張援虎

地球上的生命起源于45 億年前的化學進化，經歷了漫長的化學進化和生物進化，最后演化出了的人類。生命是什么？這是一個古老的問題，弄清生命的本質可以為我們分析各種與生命相關的問題找到可靠的依據。

一、生命的內涵

什么是生命？隨著科學技術的發展，各專業，各學科從不同的角度來研究生命，得出了各種不同的看法。

現代生物學認為：“生命是生物體所表現出來的自身繁殖、生長發育、新陳代謝、遺傳變異以及對刺激產生反應等的復合現象。”

分子生物學家認為：“生命是由核酸和蛋白質等物質組成的分子體系，它具有不斷繁殖后代以及對外界產生反應的能力。”

哲學家認為：“生命是生物的組成部分，是生物具有的生存發展性質和能力，是生物的生長、繁殖、代謝、應激、進化、運動、行為表現出來的生存發展意識，是人類通過認識實踐活動從生物中發現、界定、彰顯、抽取出來的具體事物和抽象事物。”

恩格斯認為：“生命是蛋白質的存在形式，這個存在形式的基本因素在于和它周圍外部自然界不斷地新陳代謝，而且這種新陳代謝一旦停止，生命就隨之停止，結果便是蛋白質的分解。”

生物物理學認為：“生命是一個開放的耗散系統，生命體實際上是從環境中取得以食物形式存在的低熵狀態的物質，把它們轉化為了高熵狀態，獲取其中的能量，然后把廢物排出體外，從而保持自身的熵處于比環境更低的水平，也就是維持著自身的有序狀態。生命體的有序性從分子水平看就很明顯，他們的大分子如核酸、蛋白質等在各種細胞中都有一定的排列順序，甚至一個生態系統都有一定的空間結構。”

事實上，現代生物學的生命定義把生命表述為生物的復合現象，表述為生物的生長、代謝、變異、應激等行為，這純屬為了描述現象而描述現象。分子生物學的定義根本不是生命的定義，而是關于生物分子的定義、關于分子體系的定義，并沒有觸及生命的本質。對于哲學家而言，植物、細菌、病毒等沒有意識的都不是生命，顯然很荒謬。恩格斯的生命定義犯了和分子生物學家一樣的錯誤，而且嚴重的以偏概全。

只有生物物理學家給生命下的定義還有一點新意，生命是一個開放的耗散系統，它從環境中取得以食物形式存在的低熵狀態的物質，把它們轉化為了高熵狀態的廢物排出體外，獲取其中的能量，從而保持自身的熵處于比環境更低的水平，也就是維持著自身的有序狀態。我們知道，世界上有很多的系統都是開放的耗散性系統，但它們并不是生命，例如：貝納特對流、激光、貝洛索夫—薩波金斯基反應等現象，它們都是開放的耗散性系統，但誰都知道它們并不是生命。

那么什么是生命？作者認為，生命是什么，生命應當是一個以新陳代謝為動力，以自我復制為基本指向，以生長發育為保障，以遺傳與變異為進化手段的具有主動存在特性的開放的耗散性系統。

二、什么是主動存在

什么是主動存在？

記得很久以前，曾經聽說過這樣一則關于腦筯急轉彎的問題，說樹上停著五只鳥，獵人開了一槍，打死兩只鳥，問樹上還有幾只鳥。”

有的人反應快，回答：“三只”。

他們沒有考慮到沒死的鳥會飛走。

有人會回答：“兩只”。

那是他們沒有考慮到死的鳥會從樹上掉下來。

因此正確答案什么，正確的答案是：“樹上一只鳥也沒有了。”

這是為什么呢？

因為，活著的聽到槍響早就飛跑了，死的掉地上了，所以樹上一只也沒有了。

鳥聽到槍響，看到周圍的鳥被打死掉到地上，它有幾種選擇：一、繼續待在樹上，等著獵人的第二槍；二、先飛起來，看看獵人還會不會放槍打自己；三、飛離這里，越快越好。在這幾個選項中，應該沒有任何一只鳥會選擇繼續待在樹上，除非那只鳥死了，并且被人固定在了樹上。在第二個選項中，除非那只鳥得了瘋鳥病，嫌自己的鳥命太長。正常的鳥都會作第三個選擇——飛離這里，越快越好。

主動，是指系統不靠外力促進而自動[1]。對于鳥而言，它快速的飛離現場，是為了保持它的存在，如果它不飛走，它就會被打死，會被獵人拿去煮湯，當然也有可能被炒菜，亦或紅燒等等，總之一句話，作為鳥而言它肯定是不存在了。即使它沒有被獵人拿走，遺留在了現場，也會被細菌分解，最后只剩下一副骨架，隨著時間的推移，最后連骨架也不會有。

鳥快速的飛離現場，是鳥的主動行為，它的目的是使鳥保持存在。事實上，所有生命體都擁有這樣一種特性，無論是生命所表現出來的自身繁殖、生長發育、新陳代謝、遺傳變異還是對刺激產生反應等行為。

在這里，我們將生物體的主動行為只導致生物體存在的這種性質稱為生物的主動存在性。將生物體產生的導致生物體存在的行為稱為生物體的主動存在行為。

三、主動存在特性的表達

根據生命起源的RNA 世界學說，生命最初的產生是因為RNA 的自我復制，后來由于RNA 在自我復制時的變異又進化出了一系列的保持主動存在的行為。對于生命而言，如果生命體的某項主動行為，導致生命體的死亡，那么，如果說是生物個體，生物個體將因該行為而死亡；如果這種行為是針對于物種，物種的這種行為將導致該物種的滅絕；如果這種行為是針對于生命，生命的這種行為將導致生命這種現象的消亡。在生命的進化過程中，生命的各種行為通過自然選擇而被篩選，能夠產生保持生命主動存在行為的物種被保留下來，反之被淘汰，于是就形成了生命主動行為只指向使生命保持存在。

生命有沒有產生一些無用的行為，或者說有害的行為？有，肯定有，但前題條件是這些行為造成的危害必須在生命能夠承受的范之內。

生命的主動指向使生命得以存在。現代生物學給生命下的定義是：“生命是生物體所表現出來的自身繁殖、生長發育、新陳代謝、遺傳變異以及對刺激產生反應等的復合現象”。生命為什么有這些現象，這些現象所表達的含義又是什么呢？

（一）新陳代謝是生命主動存在力量的來源

生命為什么有新陳代謝這種行為呢？

生命具有主動存在特性，生命體需要生命這個系統擁有主動的能力——不需要外力而動，因此這個系統必須有一套能量轉化機構，用它來將外界的能量轉化為推動系統保持自身存在的力量。根據熱力學第二定律，一個與外界沒有物質和能量交換的系統最終必將會走向熵的最大化，也就是無法保持系統結構的有序，一個無序的結構是無法持續使它的行為指向使其存在。為了保持系統的低熵態，生命必須是一個開放的系統。如果沒有能量的輸入，生命的主動存在也就沒有了動力；沒有能量的輸入，就好比汽車沒有加油，汽車沒有油，汽車就無法主動起來。在生命的存在過程中，生命必須從外界獲取能量，如陽光（植物）或者含能量的化合物（動物，糖、脂肪、蛋白質等），然后或利用陽光的光能，或者分解含能化合物，釋放出其中的能量；或用于自身生長，或用于繁殖，或用來產生應激等一系列的主動存在行為。這一過程中所產生的廢物，如光合作用過程中產生的氧氣，呼吸作用過程中產生的二氧化碳、水、尿素等就被排除到系統之外，這就是生命體的新陳代謝。

有時，如果外界條件惡劣，不適合生命的存在，生命體為了保持主動存在，會主動降低開放的耗散性系統的運行速度。例如：蛇在冬天的冬眠，種子的休眠、細菌在環境不利時變成孢子等，這時，生命運行速度降低到了近乎停止的狀態，但這并不表示生命被終結了，當條件適合時，生命會主動的恢復這個開放的耗散性系統的運行速度。春天來了，種子會發芽，冬眠的蛇會蘇醒，條件合適了，休眠的孢子會復蘇等。

（二）自我復制是生命保持主動存在最基本的行為

從地球生命的進化過程來看，地球生命在產生的最初，經歷了漫長的化學進化，產生了生命所需的氨基酸、核糖核酸(Ribonucleic acid，縮寫：RNA）、脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，縮寫：DNA)、糖、脂肪等一系列生命誕生所必需的物質，后來也許是偶然之間，產生了能夠進行自我復制的RNA 鏈，于是生命由此而誕生。

在生命起源的研究中，有一種理論認為，“地球上早期的生命分子先是以RNA 分子的形式出現，之后才是DNA 分子。這一生命起源假說的中心是：在生命起源的早期階段存在一個完全由RNA 分子組成的分子系統，在這一體系中，系統的遺傳信息由RNA 分子進行儲存，一部分具有催化功能的RNA分子催化RNA 分子自身信息的傳遞及RNA 分子的自我復制；由于這一系統能夠使信息得到儲存及復制，所以這一系統能夠生存并進化；最后，信息的儲存功能由結構更加穩定的DNA 分子代替，而催化功能由催化能力更強的蛋白質分子取代，從而形成了現代意義上的生命體系”。這種理論被稱為生命起源的RNA 世界學說。

根據生命起源對多分子體系的研究，當團聚體(coacervate)模型或微球體(microsphere)模型出現了自我復制現象時，我們就認為它具有了最初的生命。也就是說，自我復制是生命的最基本現象。

對于一個系統而言，如果它能不停的進行自我復制，將復制出來的“我”擴散到它可能存在的任何地方去，當某一地的“我”遭遇到毀滅性的打擊后，當地的“我”消失了，而其它地方的“我”卻依然存在，這也就是說這個系統因自我復制而存在。生命個體的自我復制是生命個體這個系統的一種主動的行為，它的結果只有一個，使生命這種現象得以存在。

1983 年11 月3 日，弗雷德?科恩(Fred Cohen)博士研制出一種在運行過程中可以復制自身的破壞性程序，倫·艾德勒曼(Len Adleman)將它命名為計算機病毒(computer virus)。計算機病毒是什么？在《中華人民共和國計算機信息系統安全保護條例》中，病毒是指“編制者在計算機程序中插入的破壞計算機功能或者破壞數據，影響計算機使用，并且能夠自我復制的一組計算機指令或者程序代碼”。由于其性質與生物學上的病毒有類似的地方，因此人們用生物學名稱“病毒”為其命名，并且根據其只存在于計算機系統內，故其被稱之為“計算機病毒”。我們不妨假設一下，如果有一天，我們能夠操縱RNA 分子鏈的連接，應用核糖核苷酸編寫一段能夠自我復制的RNA 代碼，那我們是不是也就制造出了一個生物界的生命體了！

（三）遺傳與變異是生命獲取主動存在方法的重要手段，是生命與開放的耗散性系統相區別的標志

是不是能夠進行自我復制就是生命，而不能進行自我復制的就不是生命了呢？

犏牛、騾子和太監，它們不能進行繁殖，那他們就不是生命了嗎？不，犏牛、騾子和太監是生命，但正如香港電影《鹿鼎記》中，演員吳孟達所飾演的大太監海大富曾經說過的這樣一句話：“太監，是一個不完整的男人，這一小撮胡子，可以讓我找回一點點的自尊。”也就是說，一個喪失了繁殖能力的生命是一個不完整的生命，一個繁殖能力還未發育起來的生命是一個年幼的生命，一個繁殖能力正在喪失的生命是一個衰老的生命。有這樣一種說法，說男人和女人原來是一體的，因為犯了錯，被上帝劈開了，所以這輩子，他們都要找到自己的另一半。對于有性生殖的生命而言，單純的雄性或雌性個體都不是一個完整的生命，它們需要另一半才能完成生殖，才能完成生命的延續。相對于無性繁殖的生命和孤雌生殖的生命，以及具有變性能力的生命而言，有性繁殖是一種弱勢的生命，但這個世界為什么還有這么多的有性生命呢，并且目前地球這個人類唯一已知的擁有生命的星球為什么還被人類這種有性生命所統治呢？

研究表明：“高等植物和動物都是由受精卵發育而來的，受精卵含有父本和母本的2 組染色體，每一對染色體中一個來自父本，一個來自母本。在減數分裂時，各對染色體中的2個染色體都是隨機地分配到2 個子細胞中去的，因而減數分裂產生的配子的染色體組織是多種多樣的。基因是在染色體上的，因此配子的基因組合也是多種多樣的。如果一個生物有2 對染色體體（n=2)，減數分裂可產生22=4 種配子；如果有3 對染色體(n=3)，減數分裂可產生23=8 種配子。人有23對染色體(n=23)，人的精子就有223=8388608 種染色體組合，人的卵子也有同樣數目的染色體組合。這還沒有考慮染色體的交換，如果考慮染色體的基因交換，基因組合的種類就遠不止此數了。因為有性繁殖是通過精子與卵子等配子的結合成完成，配子變異多，后代的變異自然也多，這就為自然選擇提供了豐富的材料，有利于生物的進化”[2]，這也就是有性繁殖的優勢所在。

按照達爾文的觀點，生命通過過剩繁殖、遺傳與變異產生大量不同的生命個體來進行生存斗爭，具有適應性變異的個體被保留下來，這就是選擇；不具有適應性變異的個體被消滅，這就是淘汰。強大的生殖能力為生命的自然選擇提供了基礎，而強大的變異能力為生命的自然選擇提供了各種各樣的可能。生命最初只是簡單得不能再簡單的RNA 分子鏈，但由于RNA分子鏈具有變異能力，在不斷的自我復制與變異過程中，無意間變異出了能制造出葉綠素的RNA 結構，葉綠素通過吸收太陽能為生命提供了穩定的能量來源。制造葉綠素的RNA 分子結構使生命能夠將原始地球上相對于原始有機物更多二氧化碳、水、礦物質等轉化為生命完成自我復制所需的材料。生命最初只是存在于原始地球上某些特殊的地方，但隨著這種結構的出現，生命就得以擴散到了地球上其它更多的地方。（古生物地史學研究表明，地球歷史上最早的生命化石“疊層石”就是由擁有光合作用的藍綠藻所形成的。)

同樣也是由于變異，生命才擁有了運動能力，生命在不斷的自我復制與變異過程中，無意間制造出了能夠不停擺動的結構，最初這種結構的運動是沒有方向，沒有規律性的，但后來隨著其它機構的出現，生命的運動有了方向，有了可控性。例如：眼蟲擁有葉綠素、眼點和可以擺動的鞭毛，眼蟲通過眼點感知光源的方向，控制鞭毛擺動使眼蟲游向光源，葉綠素為眼蟲提供能量。相對于不能運動的藍綠藻，在同樣的時間里，眼點和鞭毛能讓眼蟲獲取更多的能量，繁殖更多的后代，于是眼蟲這種變異就保存了下來。

其實變異不光為我們制造出了葉綠素、運動機構、控制機構，事實上，如今地球上所有生命的一切功能都是由變異制造出來的。由于自然選擇，生命變異中一切不利于生命保持主動存在的功能都被淘汰了，剩下了如今我們所見的各種各樣原理各異的但都指向使生命得以存在的功能，從而形成了如今我們所看到的多姿多彩的世界。

生命體將自身運轉的代碼復制給下一代是什么？是生命的主動行為，其目的是使新的生命體按照己有的成功經驗生存下去。減數分裂、求偶與交配等行為的目的是什么？是制造變異。自我復制為生命開啟了主動存在的大門，而遺傳與變異則讓生命的主動存在能力迅速發展，進而與簡單耗散性系統相脫離。原始生命通過自我復制與遺傳變異使生命現象成為一個擁有強大主動存在能力的結構系統，遺傳與變異也就是生命與單純的開放的耗散性系統相區別的標志，是生命獲取主動存在方法的重要手段，是生命不斷進化的根源。

（四）生長發育是生命自我復制的重要保障

生命具有主動存在屬性，而自我復制就是主動存在屬性最基礎的表現。生命一般都是通過分裂的方式進行自我復制，但如果一個生命只能通過不停的分裂自己而進行自我復制，不能進行生長發育，那它就只能越分越小；雖然在哲學上有“一尺之棰，日取一半，萬世不竭”的說法，但生命是一個系統，需要有一定的結構來維持它的運轉，當它小到一定尺度時，支持系統結構運轉的規則就會發生變化。例如：當組成生命體的結構小于分子水平時，生命的結構也就無法運轉了，因此生命個體在每次自我復制的間隙，都需要通過生長發育來恢復到使其能夠進行自我復制的狀態，所以生長發育是生命自我復制的保證，也是生命保持主動存在的重要行為之一。

四、生命行為與主動存在

原始生命擁有新陳代謝、自我復制、遺傳變異、生長發育這四種最基本的行為。事實上，隨著生命的繁衍和進化，生命還進化出了無數種保持生命主動存在的行為(當然包括應激行為)。

例如：鳥類隨著氣候季節性的變化不斷的遷徒。

遷徙給鳥類帶來許多好處，主要表現在：“①使鳥類始終生活在最合適的氣候里，并有豐富多樣的食物來源，有利于維持它們強烈的代謝；②遷徙能使活動空間大為擴展，有利于繁殖和爭奪占區的行為；③遷徙還能為養育后代創造最合適的條件，因為養育后代需要大量的食物；④在北方敵害較少，而且這一年一度的脆弱幼鳥的出現不會促使敵害種群形成；⑤在北方能最大量地孵卵，季節晝長，有豐富的昆蟲，親鳥能有機會充分收集食物；⑥有利于自動平衡，能使鳥類避免氣候懸殊；⑦遷徙提供了鳥類種群向新的分布區擴散以及不同個體間接觸和交配的機會等”。遷徒是什么？遷徒是鳥類的主動行為。它的目的是什么？使鳥更好的保持存在。所以說，遷徒是什么，它是鳥的主動存在行為。

又如：人類發展出的醫療衛生事業。

說某人生病了，他拖著生病的軀體去醫院看病。去醫院看病是什么？是一種主動行為。它的目的是什么？是保持病人的存在。不去治病，病情會加重，而重病會導致死亡，所以去治病也是一種主動存在行為。

事實上，生命的生長發育、繁殖、新陳代謝、遺傳變異、捕食、求偶、遷徙、政治、經濟、軍事、文化、教育、醫療衛生、情感、倫理道德、法律等都是生命的主動存在行為，限于篇幅，不能在本文中一一論述，簡單舉例如下。

在民主國家的政治活動中，國家的領導人通過民主的選舉產生，在竟選時，候選人在選舉時許諾給選民多少多少好處，選民通過候選人的竟爭對手了解竟選人的能力與信用，然后決定將選票投給誰，這就是一種主動存在行為，也就是誰給選民好處，選民投誰的票。投票是一種主動行為，這種行為的目的是什么，是選民得好處，選民得到好處，就使選民能更好的得以存在，所以選民的投票行為就是一種主動存在行為。

又如經濟，在商業活動中，商人從來都是低買高賣，探索市場，尋找價格差，統籌經營成本，計算利潤得失都是商人的主動行為，他們的目的都是尋求利益，從而保持商人的主動存在。

亦或是軍事。例如：士兵在戰場上，聽到槍響，首先是立刻趴在地上，趴在地上是什么？是一種主動行為，這種行為的目的是什么？是減小被彈面，也就是減少被子彈打中的可能性。其目的是什么？也是保持主動存在。在陣地構筑上，布置障礙、平毀地物、掃清射界、預先裝定射擊諸元等主動行為的目的同樣是為了保持生命的主動存在。當然，偵察敵情、配置火力、運用戰術、選擇戰略等主動行為的目的也是為了保持生命的主動存在。(事實上，軍事學上所有的行為動作無一不是指向使生命保持主動存在。)

在希臘神話里，普羅米修斯從天上盜取火種帶到人間，因此觸怒主神宙斯，被鎖在高加索的山崖上，宙斯還派出一只可惡的鷲鷹每天去啄食普羅米修斯的肝臟，白天肝臟被吃完，在夜晚肝臟會重新長出來，這樣，普羅米修斯就要承受無盡的痛苦。普羅米修斯盜取火種的行為對于普羅米修斯而言，這一行為就是錯誤的，但對于人類，這就是正確的，而且是一種英雄行為，會受到人們的贊頌，人們會痛恨宙斯，而同情普羅米修斯，為普羅米修斯的痛苦流淚，當海格力斯用箭射死鷲鷹，砸碎鐵鏈，將他解救出來時，人人都為普羅米修斯的獲救而高興。所以情感也是生命保持主動存在的行為。

或者是生態保護。生態學上的保護生態環境是建立在人類對其它物種都消失后，人類應該如何生存的恐懼上的。1962年美國海洋生物學家蕾切爾·卡森（Rachel Carson）出版了一本名為《寂靜的春天》的書，書中描述因為大量濫用化學殺蟲劑后，導致人類可能將面臨一個沒有鳥、蜜蜂和蝴蝶的世界，該書的出版，在世界范圍內引起人們對野生動物的關注，喚起了人們的環境意識，這本書同時引發了公眾對環境問題的注意，促使環境保護問題提到了各國政府面前，各種環境保護組織紛紛成立。1972 年6 月12 日聯合國在斯德哥爾摩召開了“人類環境大會”，并由各國簽署了“人類環境宣言”，開始了環境保護事業。所以生態保護也是一種主動存在行為。

生命具有主動存在特性，生命所有的行為都指向使生命保持主動存在，無論是生命的喜怒哀樂還是遷徙奔跑，亦或是人類通過進化發展起來的政治、經濟、軍事、文化、教育、醫療衛生、倫理道德、法律、情感、以及生態學等結構體系，它們都是指向使生命保持主動存在。當然，這一切都可以通過實驗加以證明，并且可以通過計算機模型加以推導驗證。在這里，限于本文的篇幅就不一一加以論證。

主動存在這一概念是簡單的，但也是復雜的，作者一人的能力是有限的，主動存在這一理論的完善需要很多人的工作。為了完成這一目標，作者將這一發現寫成文章，希望對從事各行各業的專家、學者在分析問題、解決問題時有所幫助。

五、結語

生命是什么，生命是一個系統，它具有這樣一種功能，它能夠維持這個系統的持續存在。為了完成這一行為，這個系統必需是一個開放的耗散性系統，只有如此，它才能從外界獲得能量來完成這一行為。因此，我們說：“生命是什么，生命是一個具有主動存在特性的開放的耗散性系統。”這個系統可以是病毒，可以是藍鯨，可以是自營養生命體，也可以是異營養生命體，可以是單個的細菌，也可以是擁有高度集群化和智慧化的人，只要它具有主動存在的特性，能夠完成使這個系統保持繼續存在的行為，我們就可以說它是生命。生命這個系統的主動存在行為可以是長期的，如綠色植物不停的吸收太陽光、水份、礦物質，用于合成自身所需的各種物質；也可以是短期的，如動物逃避捕食動物的追逐。可以是簡單的，如手從火上抽開；也可以是復雜的，如生命的生殖行為。可以是重復的，如生命一代一代的繁殖，也可以是單次的，如動物從陷阱里爬出來。生命的主動存在行為可以是自我復制，可以是遺傳變異、可以是新陳代謝、可以是生長發育、可以是應激，可以是領地行為，也可以是遷徙等等不同的行為，只要它的目標是指向使這個系統保持主動的存在。

生命與其它的事物相區別是為什么，是主動存在特性。“生命是什么，生命是一個以新陳代謝為動力，以自我復制為基本指向，以生長發育為保障，以遺傳與變異為進化手段的具有主動存在特性的開放的耗散性系統。”