生物學不能明確劃分什麼是生物嗎？

11-29

問題來自陳浩對「科學哲學有能力區分科學與非科學嗎？」的熱門回答。在那裡，陳浩稱：

生物學並不能明確劃分什麼是生物，...

從物理學不能明確劃分什麼是物質嗎？看到這個問題，看到提問者的這句話覺得不能不跳出來了。

而對於目前的生物學來說，關心地球上的碳基生物是顯然的主流，這裡的劃分方法清晰而明確，其它的火星問題等到真正出現 (而不是哲學的自尋煩惱) 了再討論也不遲，科學有信心預測自己將同樣給出清晰而明確的回答。

不要以為你限定為「碳基生命」就簡化了問題，事實上，如果能夠明確劃分什麼是碳基生命什麼是非生命，那麼把「碳基」兩個字去掉也不是什麼大問題。
（此處我將提問者原詞「生物」改為「生命」，因為學術界的用詞是 life）

我在本科畢業前曾經痴迷過一段時間這個問題，現在把電腦裡面現成的文獻翻出來回答你這個問題，故所引文獻均為07年以前，不過不要緊，我相信我沒錯過什麼。
（以下文獻如果有許可權問題看不到，可以私信我郵箱）

對於生命的各種定義，這裡有篇1998年的 Review：About Various Definitions of Life
第一句話：

One might think that among the many people working in fields of prebiotic life, artificial life, cell models and the like, one finds many references to a definition of life in the literature. These researchers should know what they are researching or what they are trying to reproduce in their laboratories. This is not the case: actually definitions of life are rare, and those which are given are not very popular.

接下來，文章說，定義生命看上去沒那麼難，我們看看生命起源的過程，找到那個 minimal life 就可以了，先把什麼智能啦，意識啦，倫理啦這些複雜高級的東西統統忽略掉。
問題還是來了，生命起源的過程大約是這樣的，請問這條橫線應該劃在哪裡呢？

考慮到進化過程，「生命」就需要包括目前我們所知生命以外的東西。
我們所知的，我們叫它 life-as-it-is-now
進化過程中曾經出現的（分子團聚體，前細胞），我們叫它 life-as-it-initially-was
我們既然承認生物是從化學過程中產生的，那麼目前我們折騰的脂質體啦，納米機器人啦，指不定哪一個可以被叫做 life-as-it-could-be （Synthesizing : life : Abstract : Nature）（ScienceDirect.com）(https://www.sciencemag.org/content/303/5660/963.summary)

麻煩死了，算了算了我們只看看我們目前發現的生命都有什麼共同點好了。
細胞結構？顯然不是，還有病毒。
DNA？顯然也不是，還有RNA病毒。
核酸？顯然還不是，還有朊病毒。
說起朊病毒（對就是瘋牛病那個），坑爹了：這就是一種特殊構型的蛋白質，而它所謂的複製，也只是把正常構型的同種蛋白轉為自己的構型，與其說是複製，這倒更像是：結晶。

你也可以說，我們就劃一條線，線上是生命，線下不是。可以。但是如果我們想為這條線選一個最優的位置，就會發現：關注點不同，最優位置就不一樣。
（關於各種定義的缺陷，為完善缺陷發展的新定義帶來的新問題，請自行閱讀參考文獻 1 的 2-3 節）

發展至今的生物學，已經不再關心「生命是什麼」，而是關心具體的生命活動。
活躍在生命和非生命界限上的，是凝聚態物理、合成化學、信息學等等學科。
至此，你還覺得「碳基生命」是否主流很重要嗎？

趨利避害，能夠繁衍。初中生物書上是這麼說的，我到現在都認為這兩點足矣

作為一個非生物學生，這麼多年看下來還是覺得薛定諤在《生命是什麼》裡面的定義最為精準。這裡引用書里的幾個段落：

56. 生命物質避免了趨向平衡的衰退

生命的特徵是什麼?一塊物質什麼時候可以說是活的呢?那就是當它繼續在「做某些事
情」,運動,新陳代謝,等等,而且可以指望它比一塊無生命物質在相似情況下「維持生活」的
時間要長得多。當一個不是活的系統被分離出來,或是放在一個均勻的環境里的時候,由於各
種摩擦阻力的結果,所有的運動往往立即陷於停頓;電勢或化學勢的差別消失了,傾向於形成
化學化合物的物質也是這種情況,溫度由於熱的傳導而變得均一了。在此以後,整個系統衰退
成死寂的、無生氣的一團物質。這就達到了一種永恆不變的狀態,不再出現可以觀察到的事件。

物理學家把這種狀態稱為熱力學平衡,或「最大值的熵」。

實際上,這種狀態經常是很快就達到的。從理論上來說,它往往還不是一種絕對的平衡,
還不是熵的真正的最大值。最後達到平衡是十分緩慢的。它可能是幾小時、幾年、幾個世紀......。
舉一個例子,這是接近平衡還算比較快的一個例子:倘若一隻玻璃杯盛滿了清水,第二隻玻璃
杯盛滿了糖水,一起放進一隻密封的、恆溫的箱子里。最初好象什麼也沒有發生,產生了完全
平衡的印象。可是,隔了一天左右以後,可注意到清水由於蒸汽壓較高,慢慢地蒸發出來並凝
聚在糖溶液上。糖溶液溢出來了。只有當清水全部蒸發後,糖才達到了均勻地分布在所有水中
的目的。

這些最後是緩慢地向平衡的趨近,決不能誤認為是生命。在這裡我們可以不去理會它。只是為了免得別人指責我不夠準確,所以我才提到它。
57. 以「負熵」為生

一個有機體能夠避免很快地衰退為惰性的「平衡」態,似乎成了如此難解之謎,以致在人
類思想的最早時期,曾經認為有某種特殊的非物質的力,或超自然的力(活力,「隱得來希」)
在有機體里起作用,現在還有人是這樣主張的。

生命有機體是怎樣避免衰退的呢?明白的回答是:靠吃、喝、呼吸以及(植物是)同化。
專門的術語叫「新陳代謝」。這詞來源於希臘字,意思是變化或交換。交換什麼呢?最初的基本
觀點無疑是指物質的交換(例如,新陳代謝這個詞在德文里就是指物質的交換)。認為物質的交
換應該是本質的東西的說法是荒謬的。氮、氧、硫等的任何一個原子和它同類的任何另一個原
子都是一樣的,把它們進行交換又有什麼好處呢?過去有一個時候,曾經有人告訴我們說,我
們是以能量為生的。這樣,使我們的好奇心暫時地沉寂了。在一些很先進的國家(我記不清是
德國還是美國,或者兩個國家都是)的飯館裡,你會發現菜單上除了價目而外,還標明了每道
菜所含的能量。不用說,這簡直是很荒唐的。因為一個成年有機體所含的能量跟所含的物質一
樣,都是固定不變的。既然任何一個卡路里跟任何另一個卡路里的價值是一樣的,那麼,確實
不能理解純粹的交換會有什麼用處。

在我們的食物里,究竟含有什麼樣的寶貴東西能夠使我們免於死亡呢?那是很容易回答的。
每一個過程、事件、事變--你叫它們什麼都可以,一句話,自然界中正在進行著的每一件事,
都是意味著它在其中進行的那部分世界的熵的增加。因此,一個生命有機體在不斷地增加它的
熵--你或者可以說是在增加正熵--並趨於接近最大值的熵的危險狀態,那就是死亡。要擺
脫死亡,就是說要活著,唯一的辦法就是從環境里不斷地汲取負熵,我們馬上就會明白負熵是
十分積極的東西。有機體就是賴負熵為生的。或者,更確切地說,新陳代謝中的本質的東西,
乃是使有機體成功地消除了當它自身活著的時候不得不產生的全部的熵。

你可以看看這個生物那些事3--地球上現存的簡單生物都有哪些_maomao_新浪博客

恩格斯在《反杜林論》中指出:「生命是蛋白體的存在方式,這個存在方式的基本因素在於和它周圍的外部自然界的不斷新陳代謝，而且這種新陳代謝一停止，生命就隨之停止，結果便是蛋白質的分解。」
個人認為這個定義是靠譜的。當然：1 恩格斯肯定不懂生物學，2顯然他耍了滑頭——發明了語焉不詳「蛋白體」一詞

如何定義生物一直是我樂于思考的一個問題。

關鍵是要簡單、能工作在朊病毒這樣的高難度地區，以及不能引入更多的問題。

有很多用系統熵之類來定義生命的嘗試，無非是用另一個複雜概念來替換。

定義的定義，是要用common sense，即常識，來描述。

下面是我的提案。

【生命現象】
生物體是時空連續統中，當具有慣性的物質達到一定密度時，在內部演化出的一種結構。

該結構從出現開始，就會利用周圍環境中的能量，將所接觸到的慣性物質轉化為與自己相似的結構。

這一過程，在環境條件許可情況下，將持續進行。

該結構的複製體將分別演化。

後面大家都知道了。

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人造物不能被列入比較，按我的說法，人造物其實是我們改造環境的產物。

但，人類不一樣的地方在於，他能隨心所欲，擺脫基因的控制。所以他製造的東西，不再自相似。

所以，生物到人類這兒，就到頭啦。

後面將是更高級的演化。

能利用周邊環境複製自身所包含的信息的物體叫作生物
首先高中課本上的定義粗陋而且幼稚。我們對一個集合的定義應當簡單，明確，不能削足適履。像「除病毒外，生物都是由細胞構成的。」這句話里「除病毒外」四個字簡直噁心死了，這句話只能說明「由細胞構成」並不是生物的統一的特性。而且如果我們有朝一日見到了外星人，以往的定義還能適用嗎？
我最早開始認真思考這個問題是在遺傳學課上跟教授討論了病毒和染色體在基本結構上的相似性之後。而提出以信息傳遞為界限，是在看到一篇關於阮病毒誘導C型PrP蛋白轉變為SC型的報道，當晚洗澡時想到的。
這一理論有幾點優勢，第一是它足夠簡潔，足夠易於理解；二是它包含了以往定義中的全部生物，無論是按高中課本上的定義，還是薛定諤的定義（恩格斯的就算了，他生物學水平太低），還包含了病毒和阮病毒（阮病毒前幾年不幸被踢出生物界了），我承認當時思考時是有一定私心的，這條定義幾乎是挨著阮病毒的邊劃的，其他蛋白晶體似乎沒有自發將其他物質轉化為自身的能力；三是這條定義適用於上古「濃湯」中的生物，哪怕它只是一小段RNA，只要它能自我複製，使其所包含的信息保留下來，它就可以算是生物。
當然這一定義也有不完善之處。請問如果按這個定義，計算機病毒是生物嗎？我個人傾向於是。我的室友又提出，一台可以自我複製的機器人能不能算生物？我的回答還是能。這其實將一條不完善之處轉變成了它的優勢，它會受科幻作家們的喜愛，因為它成功的把科幻小說里常見的硅基生命歸入了生物範疇中。

聖人不仁萬物為芻狗
《般若聿》『經者之謂常』

簡單說生物是一切具有新陳代謝的物體。是否能進行新陳代謝是區分生物與非生物的依據。
一般對生物與智能的概念會混淆（雖說有時自己沒察覺到），比如DNA可自我複製，但不能進行新陳代謝，不屬於生物，但可以說DNA很智能，DNA可自我複製，插一句，但是這個自我複製動作的發起者是DNA自己嗎？還是其他輔助蛋白等？輔助蛋白也是這一套DNA編碼的啊？那發起者到底是誰那？那「自我複製」這個詞是否不大合適？呵呵。
機器人也很智能，但不是生物。

我認為能夠自行（利用周圍條件）自我複製的東西叫做生物。
當我們去思考動物的一生都做了什麼，我們發現，他們幾乎只是在生長---繁殖---死亡。
如果是簡單一點的微生物呢？生長---繁殖---死亡。
DNA？繁殖（自我複製）---（死亡）
病毒？繁殖（自我複製）---（死亡）
我們能夠發現，我們所定義的一切生命，都在不斷地自我複製，把自己的生命特徵傳遞給自己製造出的下一個生命個體。
因此我認為我們可以把能夠自行自我複製的東西稱為生物。

有一個有趣的定義，能主動維持熵不增大的物體稱之為生物。

一個學科不能確定自身研究的對象應該是不可能的，至少就目前階段而言，還是明確的，只是沒有一成不變的界線，變是永恆的，也就是說人類對自然界的認知是沒有止境的，因為人類的存在是有限的。我不是學生物的，但定義一個生物的最基本點應該它是」活「的，也就是說可以通過獲取能量而繁殖（複製）自身。一個非碳基的傢伙，能吃、能拉、能自身複製自身，那你還認為它是「死物」，生物學當今是研究「碳基生命」，那100年後，就不會研究「非碳基生命」嗎？一切皆有可能，這已是哲學了。

不是薛定諤給過一個定義生命體是一個自我使熵值減小的系統或者說能主動排出負熵的系統嗎難道又被推倒啦？