什麼是生命————生命的本質
第二章 生命的本質
生命是什麼?沒有人能夠回答,生命對於人類一直都是神秘的,人類對生命的探索從來就沒有停止過,由於人類無法解釋生命,於是就認定生命是無所不能的上帝創造的。
活人是有生命的物體,死人是沒有生命的物體,活人的生命在哪裡?看不見摸不著,不知在哪裡。活人與死人有何不同?從物質的角度看沒有什麼兩樣,活人身上有的物質,死人身上也有,而且這些物質的排列組合完全一樣。活人與死人的最大區別,在於活人有活動死人沒有活動,活人有外在的活動和內在的活動,其實外在活動也是內在活動的表現形式。
這麼看來,生命不是某種物質而是某種活動。生命存在三種活動:生理活動、心理活動和體能活動。生命的三種活動,歸根結底屬於化學活動,或稱化學運動。化學運動是諸多運動的本源,子彈的運動是由火藥爆炸引發的,汽車的運動是汽油燃燒引發的,人的運動是糖、脂肪、蛋白質燃燒引發的。化學運動或化學活動,也就是所謂的化學反應。
化學反應是物質相互轉化的運動,是物質內部空間與結構改變的運動,當一種物質內部空間與結構改變後,就演變成另一種物質了。物質內部空間與結構改變,表現在內部成員位置的改變或內部成員數量的增減。物質內部空間與結構的變化都屬性質的變化,人們把變化程度大的叫質變,變化程度小的叫量變,其實量變也好,質變也罷,區分只是程度不同而已,因此我們都叫性質變化,簡稱性變。氫、氧、碳、鈣、鐵、銅、金之所以不同,主要是因為粒子數量不同。木炭與鑽石本質都是碳,之所以不同,主要是因為碳原子排列方式不同。這種內部空間與結構的改變,就改變了一種物質的性質,所以稱為化學運動。物理學認為:冰、水和水蒸氣之間的變化,是物理變化,因為物質的本質未變,依然是水。但按本書的定義,這是一種化學變化,冰、水和水蒸氣實質上是三種不同的物質,外形不同,顏色不同,比重不同,結構不同,溫度不同,攜能不同,不同之處實在太多,理應視為三種不同的物質,人類也從來未把這三種東西當作一種東西。不能因為都由兩個氫原子和一個氧原子組成就視為一種物質。按此邏輯,木炭和鑽石都由碳原子組成,兩者也應視為一種物質了。
物質在此定義為粒子及其有機結合體。凡是小於原子的物質統稱粒子,而不叫基本粒子,因為基本粒子不基本,還可分為更小的粒子。根據這一定義,物質就是下面的這些東西:
粒子——原子——分子——大分子——分子團——大分子團——分子集團——大分子集團。
人、大象、鯨魚、樹木是粒子的有機結合體,屬於物質,可視作大分子集團。至於冰山、海洋,只是冰和水的簡單堆積,可視為物體。當然,視作一團物質亦無大錯,但在此暫不視為物質。
物質由小到大的變化過程,是聚合過程;由大到小的變化過程,是分解過程。兩個過程都是化學反應的過程。在此,化學反應是一種(類)物質增加另一種(類)物質減少的過程。
生命的演化過程是物質由小到大的聚合過程和物質由大到小的分解過程。聚合大於分解,個體逐漸增大;分解大於聚合,個體逐漸縮小;聚合等於分解,個體保持不變。聚合與分解,都是化學反應的過程。
由此看出,生命就是化學反應,是化學反應的一個過程、一種形式。活人之所以有生命,就是因為體內有化學反應;死人之所以沒有生命,就是因為體內沒有化學反應。人只不過是一團正在發生化學反應的物質,是一團正在持續不斷燃燒的物質。人體之內是糖、脂肪和蛋白質在燃燒,這些物質中的碳被氧搶奪,生成二氧化碳,排出體外。在燃燒過程中有「光」和熱釋出,所謂「光」也就是紅外線,這是一種緩慢的燃燒,不妨命名為亞燃燒。把人體的燃燒剝離之後,人的生命也就消失了,這表明生命就是燃燒,生命就是化學反應。
大自然中許多化學反應的發生和持續,需要相應的溫度條件,人體內的化學反應也是如此。這正是人冷了要穿衣、烤火、跳躍、奔跑的內在原因,若不保持相應的溫度,人體內的化學反應就不能持續進行下去。這也印證生命就是化學反應。
行文至此,已經回答了生命是什麼的問題了,只是讓人覺得意猶未盡。如果說生命就是化學反應,那麼化學反應是生命嗎?這話反過來說,似乎就說不通了。比如,木頭的燃燒是生命么?一般認為,這不是生命。然而,如果我們不承認木頭的燃燒是生命,那麼人體的燃燒也就不能視為生命,這樣人的生命就是無源之水,無本之木了。
鑒於此,我們可以把木頭的燃燒視為廣義生命,把人體的燃燒視為狹義生命,所謂狹義生命就是通常意義的生命了。所有的化學反應都可視為廣義生命,其中一些化學反應是狹義生命所特有的,比如人體內的化學反應,生物體內的化學反應。
生命的存在,自己可以感覺得到,也可以感覺不到,一切取決於是否有一個感覺功能健全的大腦。植物人存在生命,但感覺不到生命;燃燒中的木頭存在生命,但感覺不到生命。從廣義生命的角度,宇宙萬物存在生命,但絕大部分生命感覺不到生命。一塊石頭,一輛汽車,一個天體,都有自己的生命,儘管它們感覺不到自己生命的存在。然而,客觀存在從來不依賴於主觀感覺。即使是一個正常人,睡著的時候也感覺不到自己的生命。
行文至此,生命的本質基本講清了。這樣,我們可以給生命作出一個更本質的定義:廣義生命是指一切化學反應,狹義生命是指有序組合、錯綜複雜的化學反應。
什麼叫有序組合、錯綜複雜?就是各種類型、各種規模、各種層次的化學反應,按照一定的節律與次序連鎖發生。人是化學反應的物質、載體、火爐和反應堆。人體的燃燒和木頭的燃燒,都是化學反應的過程,都是生命的表現形式,前者為狹義生命,後者為廣義生命。在天文學家的眼裡,太陽是活的,月亮是死的,這不僅是形容和比喻,而是確有根據,因為太陽有化學反應,月亮沒有化學反應(相對而言)。對於生命的各個層次,可以這樣歸納:
動物、植物和微生物,都是高級生命。化學反應的類型越多、聯繫越廣,生命的形式越複雜、越高級。因此,在生物中,還可以進一步區分生命的等級,人類也為其劃分了低等動物和高等動物等。人當然是最高級的生命形式了,人體每個細胞都是一個反應堆,可以發生許多種化學反應,此外,體內還有許多規模不等的化學反應,或同時發生,或依次進行。從化學反應的數量來講,近乎天文數字了。從化學反應的種類來看,也數不勝數,人體有兩千多種催化劑(酶),相應起碼也有兩千多種化學反應,也許人體化學反應的種類要多得多,因為更多的化學反應可能是不需要催化劑的化學反應,其數量究竟有多少,有待於人類去研究,僅由已知的情況來看,其複雜程度已為宇宙之最了,所以人是宇宙中最複雜的物質和最高級的生命,至少在人類的已知世界中是如此。當然,也可以從總體上把人視為一個化學反應灶,攝入氣體、液體和固體,混合之後發生化學反應,產生另類氣體、液體和固體,排出體外。人體內的物質,也參與化學反應。
人類之所以不知生命是什麼,那是因為化學反應發生在軀體之內和細胞之內,被一層「皮」和「膜」包裹在裡面,既看不見,也摸不著。就像汽車發動機汽缸內的燃燒,看不見摸不著,只是因為汽車是人類造出來的,人類能想像得出汽缸內發生了什麼事——有燃燒或化學反應。從這個定義出發,汽車是一個生命體,因為汽車之內也有化學反應。
地球也是一個生命體,屬於低級生命,地球基本的、主要的化學反應在地心,其化學反應的活性,低於太陽上的化學反應,高於月球上的化學反應。
化學反應有兩個重要特點:一是慣性運行。反應一旦開始,就被一種巨大的力量推動,直到把化學反應進行到底,除非有一種更大的力量阻止,才會停止。我們把這種推力叫化學推力,把這種阻力叫化學阻力。二是連鎖發生。一個化學反應可以引出一串化學反應,觸其一點,波及其餘,類似多米諾骨牌效應。正因為這兩個特點的存在,生命才得以發生和延續,不然,宇宙中不會有狹義生命的存在。卵子被精子帶去的催化劑(酶)激活後,化學反應就轟轟烈烈地開始了,一個化學反應引燃十個、百個、千個、萬個……一百萬億個化學反應,一直持續到人的死亡才停止。人體中發生最多的是氧化反應,食物和氧氣進入人體,發生氧化反應,最終生成水和二氧化碳等,作為廢物排出體外,人在反應過程中獲得能量。
人體內化學反應的發生,有三種常見的誘發因素:一是關聯化學反應連鎖引發。二是外界物質直接引發。三是體內酶的分泌引發。其中許多心理活動和生理活動是由酶的分泌引發的。尤其感情、慾望的發生,往往要藉助酶的分泌。人在發育和生育過程中,也受到各種酶的激發。酶在人體化學反應中起到了催化的作用,實際上就是催化劑。人類已知的酶有兩千多種,而人類對酶的認識還很膚淺。一般認為酶是蛋白質,有研究顯示一些RNA也扮演了酶的角色。
生命的體能運動、生理運動和心理運動,既可說是化學運動,又可說是化學運動的表現形式。
人的跑跳奔騰等一切體能運動,都是化學運動的表現形式,就像星體運動是宇宙大爆炸的表現形式一樣,人體運動的方向、力量只是不同部位、不同強度的化學反應的結果。爆發的化學反應得到爆發的力量,舒緩的化學反應得到持久的力量。包括體能運動在內的人的一切行為,都是化學反應的表現形式:大腦的化學反應引發了肌肉的化學反應。
人的生理運動也是化學運動,細胞的運動、組織的運動、器官的運動都是化學反應中的運動。血液流動和生物電是物理運動,但卻是化學運動的派生運動或附屬運動,心臟細胞的化學反應導致心臟收放,推動血液流動。血液運動是個物質流,即周圍參與化學反應的物質源源不斷流向化學反應灶——全身細胞,血液流動來源於化學反應,服務於化學反應,因此說這種物理運動是化學運動派生的、附屬的。神經終端的化學反應,使作為導體的神經失去電子,遊離於神經之中,同時在另一終端發生的化學反應,需要電子,一推一拉,電子在神經中運動,形成電流。這種物理運動完全是化學運動的一種表現形式,是化學運動的一部分而已。當然,神經中的電流,是組成生命的極其重要的部分,是化學反應與化學反應之間的主要橋樑,這座橋樑使連鎖化學反應得以發生。從某種角度上說,生命也是由電流構成的。電流越複雜,生命越高級。電子計算機也可以視為某種生命形式,因為電子計算機內有複雜的電流。不過,在人的生命中,電流是依附於化學反應的。
人的心理運動是人類不能解釋的運動,用化學反應來對號入座,那些神出鬼沒、來去無蹤的心理活動都會原形畢露、顯露本質。感覺:感覺器官的化學反應引發大腦相應區域的化學反應。記憶:重複過去的化學反應。感情:受激發生的化學反應或受激變異的化學反應。慾望:正常的化學反應受干擾或連鎖的化學反應受阻礙之後,生成的一種驅動性的化學反應。
生命的過程是化學反應持續的過程,化學反應中止,生命也就中止。各種各樣的因素都可以導致生命的中止,因為化學反應是一環扣一環的,某個環節的化學反應被破壞,化學反應就有可能無法持續下去,生命也就中止了。生命環節太多,是生命脆弱的原因之一。
人的壽命取決於體內固有的化學反應速度(即新陳代謝速度),固有速度慢就長壽,快就短壽。固有速度有一個區間或範圍,這是天生的,目前無法長久大幅調節,只能在一定範圍和時間內進行微調,若人為提速或減速,速度過大、時間過長,則會打亂固有節律,反而折壽。既然如此,為什麼適當加速燃燒反而可以長壽呢?因為隨著細胞的老化,細胞內堆積不少廢物無法排出,活力減弱,節奏放慢,也就是打亂了節奏,使人衰老,加速燃燒,是燒掉和排出細胞內的廢物,使其活力增加,節奏加快,回歸正常節律,所以長壽。適當運動可以長壽,道理就在於此。
總而言之,人的一切都可以用化學反應來解釋,也只有化學反應才能解開生命之迷。生是化學反應的繼續,死是化學反應的停止,老是化學反應的放慢,病是化學反應的混亂。人類的疾病成千上萬種,多數疾病都是難以根治的,這是因為人體內的化學反應種類繁多,是哪些化學反應混亂導致疾病的發生,人類還沒有完全弄清楚。與化學疾病相比,物理疾病則是眼見功夫,容易對付,斷胳膊斷腿也能接上,冠狀動脈堵了還可以另搭一條橋。
癌的病因是什麼?本質上有三種可能:一是催化劑(酶)的分泌出現混亂。體內分泌出過量催化劑(酶)或分泌出另類催化劑(酶)。現在已經知道,乳腺癌的成因之一是雌性激素分泌過量,雌性激素就是一種催化劑(酶)。
二是體內攝入或合成了另類化學反應物質。最近有科學家研究確認,肝癌的發生有兩個必須的因素:乙肝病毒和黃曲霉素,兩者缺一不可,即體內缺少這兩類物質中的一種,都不會得肝癌。當然,乙肝病毒也許不是直接致癌的物質,直接致癌的物質可能是乙肝病毒分泌的某種毒素。另外,也有科學家研究發現,乳腺癌與除臭劑中的羥基苯甲酸脂類化合物有關,在一些患者的癌細胞組織中發現了這類物質。人類的祖先是素食動物,現代人卻攝入大量脂肪、蛋白質,而人體內並未完全適應食物的這種變化,造成大量脂肪、蛋白質不能轉化為能量釋放出去,只能堆積體內,蛋白質又很容易分解為氨基酸,使人體酸鹼度發生變化,趨向酸性,大量酸根容易與其它物質合成一些另類物質,其中包括癌,這也許是營養好的人群癌症發病率高的一個原因。
三是人體基因存在缺陷。這些先天形成或後天致畸的另類基因,能與正常的營養物質發生化學反應,生成另類細胞——癌。人年輕時,抵抗力強,癌被白細胞消滅在萌芽之中,人到中老年,抵抗力差了,癌就乘勢而起。
或許任何一種癌,其成因都離不開上述幾個方面的原因,這些原因的存在,導致了化學反應的失控和細胞的瘋狂生長。只要抑制、阻斷、破壞某種酶,就能攻克癌症;或者抑制、阻斷、破壞致癌的另類化學反應物質,也能達到目的;或者用藥物攻擊有缺陷基因的細胞或剪除有缺陷的基因片斷,也能釜底抽薪。總之,從化學反應的角度認識癌,攻克癌,事情不算太複雜,相信人類在可以預見的將來就能攻克癌症。
帕金森的病因,主要是神經遞質多巴胺分泌減少,使神經通路被阻斷,一種化學反應不能引發另一種化學反應,尤其是大腦的化學反應不能引發肢體的化學反應,命令傳不下去,致使肢體不聽使喚。
任何一種病,都可以用化學反應來解釋;任何一種治療方法,也可用化學反應來解釋;任何一種食物,仍可用化學反應來解釋。如人類只知道維生素重要,但不知為什麼那麼重要,其實就是一種催化劑或催化劑的輔助分子,在人體內的某些化學反應中,起煽風點火的作用。打針吃藥,就是往體內輸送化學反應原料或催化劑,破壞細菌病毒內部的化學反應,維持人體有益的化學反應。
生物學家一直弄不清楚幹細胞是怎麼分化的,細胞的分化是由基因的表達促成的,基因的表達是由化學反應促成的。幹細胞分泌或接受不同的催化劑(酶),就發生不同的化學反應,形成不同的結構、形狀和功能,這就是細胞的分化。一種酶引起一個基因發生化學反應,形成特定的蛋白質;一組酶引起一組基因發生化學反應,形成特定的細胞。這就是基因的表達,也是細胞的分化,人體二百多種細胞也是這麼來的。
組織、器官的形成,也是通過釋放酶引發細胞內不同的基因發生化學反應,從而製造組織和器官。比如要在一團肉中造出五個手指,就釋放一種酶,讓多餘之處的細胞發生激烈化學反應並死亡,五個手指就出來了。這也是細胞凋亡的成因和實質。為什麼所有生物基因語言都是相通的?因為化學反應的條件是一致的,這是宇宙統一規定的法則,誰也沒有特權。細菌製造蛋白質用什麼原料,細胞製造蛋白質也得用什麼原料。
結論:既然只有化學反應能夠解釋生命,那麼生命就是化學反應。我們用H2O解釋水,那麼水就是H2O。詞典中每個詞條,後面都有一堆解釋,若認為有理,則詞條與解釋就是相等的。
總的來說,生命只是一些化學反應,生命體只是一團正在發生化學反應的物質。物質相聚並發生化學反應,相聚物質就構成了生命體。高級生命只是化學反應更複雜,相互聯繫更緊密,持續時間更長久,如此而已,高級生命體在本質上還是一團物質,一團具有物理屬性和化學屬性的物質,與其它物質沒有根本的不同。
既然生命就是化學反應,那麼生命科學的研究對象也就清晰了,生命科學從根本上說,就是研究生命體的化學反應。具體說,一是要搞清生命體中的所有化學物質,尤其是細胞內的各種化學成分。二是要搞清生命體中的所有化學反應,尤其是細胞內的各種化學反應,包括反應物、催化物和生成物,弄清細胞演變、生物演變的所有化學機制。三是搞清生命體內化學反應與化學反應之間的所有關係。包括彼此是怎麼連接的,誰先誰後,誰因誰果,誰大誰小,誰主誰次,誰長誰短。四是搞清生命體中的所有信息及信息載體,也就是要破譯生命語言,包括遺傳語言、交流語言、控制語言(控制活動、控制生死)等。按語言載體分類,可分為化學語言和物理語言,如生物電等。五是搞清生命與環境之間的所有關係,包括彼此是怎麼相互影響的。當然,生命科學還應包括其它一些研究內容。
總體上,生命科學是側重研究生命體深層的、本質性的東西,即探索生命的奧秘,是分子層次的研究,基本上是一門微觀的科學;生物科學則是側重研究生命體表層的、直觀的東西,即研究生物的軀體、個體、群體和總體,當然包括生物體內部的構造和工作原理,基本上是一門宏觀的科學。簡單說,生命科學研究事,生物科學研究物;生命科學研究「小事」,生物科學研究「大事」。雖然事與物不可分,大與小不可分,但重點不同、目的不同。當然,兩門科學有交叉,研究本質離不開表象,研究微觀離不開宏觀,研究局部離不開整體。這麼區分和界定之後,生物學與生命科學就不會混淆不清一鍋粥了。
就人類目前的知識而言,只能把生命解釋到化學反應這一層次,隨著人類科學的發展,知識的豐富,還可以對生命的本質進行更深層次的挖掘。比如,化學反應的本質也是可以解釋的,化學反應的本質就是能量的表現形式,能量是宇宙中的最活躍的要素,總是處在不斷的變化中,而能量的變化總是通過物質來表現的,從某種意義上說,物質只是生命的外殼,能量才是生命的本質。這種挖掘是永無止境的,因為物質變化無窮,能量變化無窮,科學也就不可窮盡。
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