為何現如今人堆砌分子而來的東西沒有生命，而生命也是由分子構成的，卻可以生長，生命中到底有什麼特殊的？

01-07

很多東西，明明都是分子構成的，為何生物就可完成生長繁殖等活動

人堆砌的也有生命。

文特爾的團隊在2010年用核苷酸堆出一個極簡基因組並成功地復活了一個去掉基因的死細胞。

去年他們團隊已經把基因精簡到473個了，也就說只要473個基因就能賦予一個細胞生命。

因為你看人家用黃金做的手鐲好看，你也用胡蘿蔔做了個一模一樣的手鐲，結果卻不好看，這不能怪你做的不像，只怪你用的材料不對啊。

如果能所有分子原樣製作堆砌，能堆砌出來百分之百還原的所有功能細胞，再按人樣堆砌起來，那麼會有生命的。

因為不是從能夠自催化自身的複製並且半保留複製的早期核酶衍生出來的後代。

能夠自催化自身的複製並且半保留複製，並且保證這個過程的穩定持續，只有少數幾類原子組成的極少數化學結構才能做到，目前發現的也就只有某些小RNA核酶，所有的生命都是從她衍生出來的，而關於她出現之前還有哪些更基礎的機制，這個以目前物理學和化學的研究進展還無法清楚說明。

此外補充一下，進化史上那些核酶已經難以找到並堅定，現在發現的這些符合要求的核酶都是在人工條件下發現的，驗證了某些結構十分簡單的小RNA核酶在半保留複製的同時能夠自/互催化自身的複製。也可以說是算是「人造」的吧。

還有把一個細菌的全部DNA清除掉，在放入人工合成並且相對於原細菌DNA人工修改過的的DNA，放入以後細菌也成活了，也可以算是「人造生命」了。

不過這幾個研究好像都還沒有得獎 @博麗靈夢，也許以後會得獎吧。

不能直接弄一個脂質體，加上幾個人工合成的核糖體和人工合成的DNA就造出一個細菌，我覺得和「理解的不透徹」沒什麼關係，而是一個細菌維持正常生理功能的蛋白質組和DNA上的調控組太複雜，即使我們把這個蛋白質組完全研究清楚了，每一個單體都給合成出來，但拼湊到一起時工藝上難以達到生命要求的那個精確度，無法使得一群分子中的某一分子在某一確定時刻位於一個確定的位置，並且這是物理直接導致的限制，而不是工藝改進就能解決的，而只能由生命逐漸進化發展出這些複雜結構。

生命是由許多生物大分子構成的精巧的低熵體，其形成方式是由數十億年的演化而來的。

以現在的技術看，靠人類的堆積只能造出病毒級別的生命，因為細胞層級的生命活動太過複雜，很難單純靠人類的技術來還原。你能想像如何靠堆積完成蛋白質的四級結構嗎？

為什麼明明都是碳單質，有的是烏漆嘛黑的石墨，有的就是鑽石呢

舉這個例子，是想說即使原子組成完全一樣的東西，結構上的不同也足以使之成為兩種完全不同的物質。如果想從分子水平組裝生命，僅僅具備完全相同的分子構成是遠遠不夠的，更不用說我們連一個最簡單的細胞里究竟有哪些分子都不知道。

實際上這種組裝方式是非常低效而且沒有必要的，不如編輯DNA來的方便，我們平常說的人造生命就是這樣造出來的。

至於生命究竟是什麼，這個不太好回答，我自己的定義是持續進行新陳代謝的狀態。

那為什麼生物體可以維持這種狀態呢？

這裡面涉及的問題就太多了……

簡單來說就是細胞內的各種物質構成的整體可以化外界能量為己用，補充損耗或者合成新物質。只要這個物質/能量循環能夠進行，細胞就可以一直生活下去，如果有內因或者外因干擾這個循環的任意一部分，甚至只是某一個關鍵分子/原子出問題，細胞就狗帶了。想要知道更多，題主可以看看生物化學……

很多討論提到死亡，按照這個定義，所謂死亡就是失去這種新陳代謝能力的狀態。

細胞死亡比較好說，細胞凋亡時自身會釋放一系列水解酶，將構成細胞的物質分解，細胞逐漸喪失活性，直至內部正常生化反應無法進行。對於個體死亡，判斷就比較模糊，定義甚至是一直在變動的。

最早的時候，是把感受不到呼吸/脈搏當做死亡，以致無數假死當真死，後來現代醫學剛出現的年代，又把心跳停止當成死亡的標準，然後證實心臟在電刺激下還能重新恢復跳動，又把腦死亡作為死亡標準。說不定等以後人造腦幹出現了，人類死亡的標準又會改寫呢。

更深一層來說，我們對於個體死亡定義的這種改變，實際上是因為個體表觀上的死亡與細胞的死亡不是同步的，個體喪失可感知的生命跡象的同時大多數細胞仍然活著。如果給予這些細胞合適的條件，就可以長時間的維持生命活動，這也是細胞培養以及器官移植的理論基礎。

總之，死亡可以看做是一個量變到質變的過程。

對於單個細胞來說，就是細胞內負責關鍵生化反應的大分子喪失活性，隨著失活的分子越來越多，細胞逐漸無法修復，細胞內物質/能量循環無法維持，這種狀態我們稱為死亡。實際上此時細胞內大多數物質仍然是具有活性的，只是細胞在宏觀上表現為無法進行代謝活動，對外界刺激失去反應。

對動物來說，關鍵細胞的死亡達到一定程度時，可觀察的生命跡象消失，儘管構成該生物的細胞大部分還活著，但我們仍然稱之為個體死亡。

其實人類早就用DNA片段之類玩意兒（DNA片段合成起來也不難），按照圖譜裝配出諸如天花之類病毒了——有活性，可自我複製。

不過，因為病毒結構太過「簡單」，所以大家就認為它介於生命/非生命之間。這樣「人工製造病毒」就算不上是「真正造出了生命」了。

至於完全造出活細菌……目前來說只是因為細菌還是太過複雜了，技術上暫時做不到而已，並不存在什麼原理上的障礙。

系統是由子系統和關係構成的，每一個層次的系統，都具有特定的整體性，不能被線性的還原成部分之加和。

一堆原子必須按照一定的結構組織起來，才能夠形成特定的分子。單純的一堆分子，也不能等同於相同成分的細胞。細胞與細胞通過特定的結構，形成的才是一個有機的器官，器官與器官通過特定的相互作用才構成了一個人。

一個人和一堆肉、一堆器官、一堆細胞、一堆分子、一堆原子並不能等同。成分+關係，兩個之中的一個都不能少。子系統+關係才等於一個完整的系統。這些都是系統論的基本結論。

先問是不是再問為什麼～

人類要真有能力在分子水平大量精確堆砌分子，堆出能代謝能繁殖的生命根本沒有難度好么

題主的困擾，是因為人還沒辦法堆這麼好～

糊水泥糊得好可以堆出迪拜塔

糊得不好就是玩兒泥巴～

溫特大神已經自己合成核酸懟進去核酸的細胞重新賦予生命～

十幾個合成生物學的實驗室也正在拚命堆酵母基因組想合成第一個真核生物搞個大新聞～

如果把一隻果蠅的生命比喻成迪拜塔～

那上面的諸多大神窮盡畢生功力，差不多已經告別玩兒泥巴糊出了第一間只能側身容一人的夯土的茅草屋了～

依舊任重道遠啊～

不用扯什麼化學分子，你把一個人解剖成各個部件，即使沒有任何身體組織缺失的，堆積在一起，他還能是一個活蹦亂跳的活人么？

整體不等於部分的機械加和，生命是一個非線性自組織系統。作為一個非線性系統，它內部子系統間存在非線性的聯繫，而不是各自孤立；它對外界環境開放，而不是封閉靜止；它內部子系統的漲落變化，使它擁有突變可能，而不是機械的周期重複。

在西方這個叫複雜性科學，在中國這個是系統論。

只有堆砌的恰到好處才是生命

石頭屬於非生命，俗稱死的——石頭由原子構成
人是生命，俗稱活的——人體由原子構成
問題是，單個的原子是死的還是活的？
如果原子是死的，那麼為什麼無數死的原子聚合在一起就變成了活的人？
如果原子是活的，那麼為什麼無數活的原子聚合在一起就變成了死的石頭？
另外
組成人體的原子與組成石頭的原子是否相同?
如相同,為何相同的粒子聚合在一起，組合成的一個是生命；另一個卻是非生命？
如不同，那麼究竟不同在哪裡？

房子都是用磚頭砌的呀，為什麼我的砌的只能壘那麼點，別人能建摩天大廈。

因為人造物質和能構成生命的物質結構的複雜程度都不是一個級別的。

蛋白質的基礎結構就是那麼幾種氨基酸，但是相同氨基酸不同數量的氨基酸按不同的順序就構成不同的肽鏈，肽鏈再經過不同的空間摺疊就構成了五花八門的蛋白質。

生命也是如此，每個細胞都是由蛋白質，dna，rna組成，但是他們的構成結構完全不同，這些不同的結構構成了不同的細胞，不同的細胞才構成了不同的生命。

生命並不是氨基酸的簡單堆砌而成，而是需要特殊的空間結構，這些結構構成基本是要求一絲一毫都不能錯，容錯率堪比人類科技的最高結晶—載人航天。人類目前的科技確實沒辦法達成完全去複製蛋白質的空間結構，更何談更複雜的細胞結構與生命結構了，而生命想要進行生長繁殖這些高級生命活動，沒有正確的組成結構是完全辦不到的，等人類真的掌握了完全可以操縱那些基礎蛋白質結構的技術，人造生命也就成為了可能

我覺得先不要考慮這麼複雜的問題，先想一個簡單的多的問題。那就是細胞也是有生命的，細胞在死前一秒，當然根據需要可以任意小，與死後在物質及其構成上有什麼不同？或者說細胞的生死不是一個時刻點？不存在一個時刻之前是活的，該時刻後是死的？而是生中有死，死中有生，隨著時間的推移，生死的主次矛盾發生質變？

很多人認為只要把生命體組成的物質按照與生命體完全相同的方式放在一起就會有生命了。然而理論力學告訴我們，一個體系只有當位置與動量同事確定後，體系才能確定。所以還得讓每個構成單元同時有相應的動量才行！如果考慮到微觀層次，則每個微粒還必須有相應的相，這是現階段難以想像的。僅僅第一步目前就很難做到……

我也有一個問題。。。如果把死人恢復到和生前完全一樣的微觀結構那麼死人會復活嗎

代碼是由英文字母和數字標點組成的，英文字母和數字標點不能運行，單獨一行或者幾行代碼也不能運行，但由代碼堆砌出來的一個完整的程序卻可以運行，甚至可以深度學習，能下圍棋。

就是這個道理。

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統一回復下評論區已存在的問題和可能將會存在的問題：

Q1.題主的問題，要是人真能從極微觀角度將微粒排列成一個細胞，為什麼沒有生命？

答：知乎慣例先問是不是，答案是不是。

Q2.本例舉的是計算機上寫程序的問題，有人問那麼脫離計算機呢？

答：大自然就是這台計算機，所以不存在這個問題。難道你想在真空的月亮上造細胞？

Q3.死前和死後的問題

答：第一，為什麼王八的壽命比人長？因為壽命也是由基因決定的。當程序運行到主函數的return 0的時候自然退出，這就是自然死亡的原因。

第二，非自然死亡毫無疑問的破壞了生物某些致命組織，這和你刪除C盤上一些系統文件使得操作系統崩潰是一模一樣的。

Q4.生物的衰老

答：衰老是由兩部分原因。一個原因和上面一樣，也是由基因決定的。另一個原因就是物體本身在自然環境下由於發生化學反應導致的變化。第一點決定了無論怎麼努力，人的細胞都會衰老。第二點決定了在某些真空低溫環境下人可以保鮮的更久一點。

為什麼外界條件會影響衰老？還是拿操作系統舉例吧。操作系統時間用久了就會卡，非常大的原因是因為你操作不當。比如說機械硬碟的磁碟碎片堆積的太多影響讀取速度，系統註冊表堆積太多影響索引速度，或者內存磁碟空間容量不足等等。我們平時所說的保養無非就是清清緩存清清垃圾優化下環境，可以使我們更加健康的衰老。但程序的設計壽命和計算機硬體的老化是沒有辦法的。

所以想要長生不老，首先你需要修改基因程序。然後你需要隔絕外界防止你的細胞發生化學反應。可是另一個方面，你又必須通過氧氣呼吸，通過能量攝取維持生物體征。而這些又無法避免與外界接觸。所以人終究還是會老死。

Q5.為什麼這些微粒以特定的排列方式排列出的東西可以有生命。

答：這種問題不能問為什麼，只能問如何。

目前的科學研究並不能徹底摸清底層原理。就好像我們寫程序只知道一個printf("hello,world");就可以在控制台輸出這句話一樣。我們所看到的DNA序列就是這段程序，其他答主提到的人工細胞或者病毒實際上也是在這個水平上進行依樣畫葫蘆操作而已。至於究竟大自然是如何將它編譯成二進位機器語言，如何配合底層硬體實行開關操作的，需要更深入更圍觀的了解，這難度更大也更複雜。等徹底摸清了一切，技術上又可以對微粒進行操作的時候，製造出新生命也就離我們不遠了。

生命不過是演算法，因為生命的分子排列構成相應的演算法，具有相應的信息，因此可以稱作生命。如果人類可以掌握構成一個生命的演算法，並具有相應的技術，就可以製造出相應的生命，例如胰島素的人工合成，製造出了具有生物活性的蛋白質分子。其實還有一點我很在意，也就是生命的定義，簡單的把無機質歸為無生命活性的物質是否穩妥，他們是否只是一種人類無法理解的生命？難以解答，或是謬論。

肯定是打開方式不對

同樣是人，為什麼題主竟然可以提出這種問題？