生命具有主动存在性

文/ 周刚 吕燕飞 张援虎

地球上的生命起源于45 亿年前的化学进化，经历了漫长的化学进化和生物进化，最后演化出了的人类。生命是什么？这是一个古老的问题，弄清生命的本质可以为我们分析各种与生命相关的问题找到可靠的依据。

一、生命的内涵

什么是生命？随着科学技术的发展，各专业，各学科从不同的角度来研究生命，得出了各种不同的看法。

现代生物学认为：“生命是生物体所表现出来的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及对刺激产生反应等的复合现象。”

分子生物学家认为：“生命是由核酸和蛋白质等物质组成的分子体系，它具有不断繁殖后代以及对外界产生反应的能力。”

哲学家认为：“生命是生物的组成部分，是生物具有的生存发展性质和能力，是生物的生长、繁殖、代谢、应激、进化、运动、行为表现出来的生存发展意识，是人类通过认识实践活动从生物中发现、界定、彰显、抽取出来的具体事物和抽象事物。”

恩格斯认为：“生命是蛋白质的存在形式，这个存在形式的基本因素在于和它周围外部自然界不断地新陈代谢，而且这种新陈代谢一旦停止，生命就随之停止，结果便是蛋白质的分解。”

生物物理学认为：“生命是一个开放的耗散系统，生命体实际上是从环境中取得以食物形式存在的低熵状态的物质，把它们转化为了高熵状态，获取其中的能量，然后把废物排出体外，从而保持自身的熵处于比环境更低的水平，也就是维持着自身的有序状态。生命体的有序性从分子水平看就很明显，他们的大分子如核酸、蛋白质等在各种细胞中都有一定的排列顺序，甚至一个生态系统都有一定的空间结构。”

事实上，现代生物学的生命定义把生命表述为生物的复合现象，表述为生物的生长、代谢、变异、应激等行为，这纯属为了描述现象而描述现象。分子生物学的定义根本不是生命的定义，而是关于生物分子的定义、关于分子体系的定义，并没有触及生命的本质。对于哲学家而言，植物、细菌、病毒等没有意识的都不是生命，显然很荒谬。恩格斯的生命定义犯了和分子生物学家一样的错误，而且严重的以偏概全。

只有生物物理学家给生命下的定义还有一点新意，生命是一个开放的耗散系统，它从环境中取得以食物形式存在的低熵状态的物质，把它们转化为了高熵状态的废物排出体外，获取其中的能量，从而保持自身的熵处于比环境更低的水平，也就是维持着自身的有序状态。我们知道，世界上有很多的系统都是开放的耗散性系统，但它们并不是生命，例如：贝纳特对流、激光、贝洛索夫—萨波金斯基反应等现象，它们都是开放的耗散性系统，但谁都知道它们并不是生命。

那么什么是生命？作者认为，生命是什么，生命应当是一个以新陈代谢为动力，以自我复制为基本指向，以生长发育为保障，以遗传与变异为进化手段的具有主动存在特性的开放的耗散性系统。

二、什么是主动存在

什么是主动存在？

记得很久以前，曾经听说过这样一则关于脑筯急转弯的问题，说树上停着五只鸟，猎人开了一枪，打死两只鸟，问树上还有几只鸟。”

有的人反应快，回答：“三只”。

他们没有考虑到没死的鸟会飞走。

有人会回答：“两只”。

那是他们没有考虑到死的鸟会从树上掉下来。

因此正确答案什么，正确的答案是：“树上一只鸟也没有了。”

这是为什么呢？

因为，活着的听到枪响早就飞跑了，死的掉地上了，所以树上一只也没有了。

鸟听到枪响，看到周围的鸟被打死掉到地上，它有几种选择：一、继续待在树上，等着猎人的第二枪；二、先飞起来，看看猎人还会不会放枪打自己；三、飞离这里，越快越好。在这几个选项中，应该没有任何一只鸟会选择继续待在树上，除非那只鸟死了，并且被人固定在了树上。在第二个选项中，除非那只鸟得了疯鸟病，嫌自己的鸟命太长。正常的鸟都会作第三个选择——飞离这里，越快越好。

主动，是指系统不靠外力促进而自动[1]。对于鸟而言，它快速的飞离现场，是为了保持它的存在，如果它不飞走，它就会被打死，会被猎人拿去煮汤，当然也有可能被炒菜，亦或红烧等等，总之一句话，作为鸟而言它肯定是不存在了。即使它没有被猎人拿走，遗留在了现场，也会被细菌分解，最后只剩下一副骨架，随着时间的推移，最后连骨架也不会有。

鸟快速的飞离现场，是鸟的主动行为，它的目的是使鸟保持存在。事实上，所有生命体都拥有这样一种特性，无论是生命所表现出来的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异还是对刺激产生反应等行为。

在这里，我们将生物体的主动行为只导致生物体存在的这种性质称为生物的主动存在性。将生物体产生的导致生物体存在的行为称为生物体的主动存在行为。

三、主动存在特性的表达

根据生命起源的RNA 世界学说，生命最初的产生是因为RNA 的自我复制，后来由于RNA 在自我复制时的变异又进化出了一系列的保持主动存在的行为。对于生命而言，如果生命体的某项主动行为，导致生命体的死亡，那么，如果说是生物个体，生物个体将因该行为而死亡；如果这种行为是针对于物种，物种的这种行为将导致该物种的灭绝；如果这种行为是针对于生命，生命的这种行为将导致生命这种现象的消亡。在生命的进化过程中，生命的各种行为通过自然选择而被筛选，能够产生保持生命主动存在行为的物种被保留下来，反之被淘汰，于是就形成了生命主动行为只指向使生命保持存在。

生命有没有产生一些无用的行为，或者说有害的行为？有，肯定有，但前题条件是这些行为造成的危害必须在生命能够承受的范之内。

生命的主动指向使生命得以存在。现代生物学给生命下的定义是：“生命是生物体所表现出来的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及对刺激产生反应等的复合现象”。生命为什么有这些现象，这些现象所表达的含义又是什么呢？

（一）新陈代谢是生命主动存在力量的来源

生命为什么有新陈代谢这种行为呢？

生命具有主动存在特性，生命体需要生命这个系统拥有主动的能力——不需要外力而动，因此这个系统必须有一套能量转化机构，用它来将外界的能量转化为推动系统保持自身存在的力量。根据热力学第二定律，一个与外界没有物质和能量交换的系统最终必将会走向熵的最大化，也就是无法保持系统结构的有序，一个无序的结构是无法持续使它的行为指向使其存在。为了保持系统的低熵态，生命必须是一个开放的系统。如果没有能量的输入，生命的主动存在也就没有了动力；没有能量的输入，就好比汽车没有加油，汽车没有油，汽车就无法主动起来。在生命的存在过程中，生命必须从外界获取能量，如阳光（植物）或者含能量的化合物（动物，糖、脂肪、蛋白质等），然后或利用阳光的光能，或者分解含能化合物，释放出其中的能量；或用于自身生长，或用于繁殖，或用来产生应激等一系列的主动存在行为。这一过程中所产生的废物，如光合作用过程中产生的氧气，呼吸作用过程中产生的二氧化碳、水、尿素等就被排除到系统之外，这就是生命体的新陈代谢。

有时，如果外界条件恶劣，不适合生命的存在，生命体为了保持主动存在，会主动降低开放的耗散性系统的运行速度。例如：蛇在冬天的冬眠，种子的休眠、细菌在环境不利时变成孢子等，这时，生命运行速度降低到了近乎停止的状态，但这并不表示生命被终结了，当条件适合时，生命会主动的恢复这个开放的耗散性系统的运行速度。春天来了，种子会发芽，冬眠的蛇会苏醒，条件合适了，休眠的孢子会复苏等。

（二）自我复制是生命保持主动存在最基本的行为

从地球生命的进化过程来看，地球生命在产生的最初，经历了漫长的化学进化，产生了生命所需的氨基酸、核糖核酸(Ribonucleic acid，缩写：RNA）、脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，缩写：DNA)、糖、脂肪等一系列生命诞生所必需的物质，后来也许是偶然之间，产生了能够进行自我复制的RNA 链，于是生命由此而诞生。

在生命起源的研究中，有一种理论认为，“地球上早期的生命分子先是以RNA 分子的形式出现，之后才是DNA 分子。这一生命起源假说的中心是：在生命起源的早期阶段存在一个完全由RNA 分子组成的分子系统，在这一体系中，系统的遗传信息由RNA 分子进行储存，一部分具有催化功能的RNA分子催化RNA 分子自身信息的传递及RNA 分子的自我复制；由于这一系统能够使信息得到储存及复制，所以这一系统能够生存并进化；最后，信息的储存功能由结构更加稳定的DNA 分子代替，而催化功能由催化能力更强的蛋白质分子取代，从而形成了现代意义上的生命体系”。这种理论被称为生命起源的RNA 世界学说。

根据生命起源对多分子体系的研究，当团聚体(coacervate)模型或微球体(microsphere)模型出现了自我复制现象时，我们就认为它具有了最初的生命。也就是说，自我复制是生命的最基本现象。

对于一个系统而言，如果它能不停的进行自我复制，将复制出来的“我”扩散到它可能存在的任何地方去，当某一地的“我”遭遇到毁灭性的打击后，当地的“我”消失了，而其它地方的“我”却依然存在，这也就是说这个系统因自我复制而存在。生命个体的自我复制是生命个体这个系统的一种主动的行为，它的结果只有一个，使生命这种现象得以存在。

1983 年11 月3 日，弗雷德?科恩(Fred Cohen)博士研制出一种在运行过程中可以复制自身的破坏性程序，伦·艾德勒曼(Len Adleman)将它命名为计算机病毒(computer virus)。计算机病毒是什么？在《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》中，病毒是指“编制者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者破坏数据，影响计算机使用，并且能够自我复制的一组计算机指令或者程序代码”。由于其性质与生物学上的病毒有类似的地方，因此人们用生物学名称“病毒”为其命名，并且根据其只存在于计算机系统内，故其被称之为“计算机病毒”。我们不妨假设一下，如果有一天，我们能够操纵RNA 分子链的连接，应用核糖核苷酸编写一段能够自我复制的RNA 代码，那我们是不是也就制造出了一个生物界的生命体了！

（三）遗传与变异是生命获取主动存在方法的重要手段，是生命与开放的耗散性系统相区别的标志

是不是能够进行自我复制就是生命，而不能进行自我复制的就不是生命了呢？

犏牛、骡子和太监，它们不能进行繁殖，那他们就不是生命了吗？不，犏牛、骡子和太监是生命，但正如香港电影《鹿鼎记》中，演员吴孟达所饰演的大太监海大富曾经说过的这样一句话：“太监，是一个不完整的男人，这一小撮胡子，可以让我找回一点点的自尊。”也就是说，一个丧失了繁殖能力的生命是一个不完整的生命，一个繁殖能力还未发育起来的生命是一个年幼的生命，一个繁殖能力正在丧失的生命是一个衰老的生命。有这样一种说法，说男人和女人原来是一体的，因为犯了错，被上帝劈开了，所以这辈子，他们都要找到自己的另一半。对于有性生殖的生命而言，单纯的雄性或雌性个体都不是一个完整的生命，它们需要另一半才能完成生殖，才能完成生命的延续。相对于无性繁殖的生命和孤雌生殖的生命，以及具有变性能力的生命而言，有性繁殖是一种弱势的生命，但这个世界为什么还有这么多的有性生命呢，并且目前地球这个人类唯一已知的拥有生命的星球为什么还被人类这种有性生命所统治呢？

研究表明：“高等植物和动物都是由受精卵发育而来的，受精卵含有父本和母本的2 组染色体，每一对染色体中一个来自父本，一个来自母本。在减数分裂时，各对染色体中的2个染色体都是随机地分配到2 个子细胞中去的，因而减数分裂产生的配子的染色体组织是多种多样的。基因是在染色体上的，因此配子的基因组合也是多种多样的。如果一个生物有2 对染色体体（n=2)，减数分裂可产生22=4 种配子；如果有3 对染色体(n=3)，减数分裂可产生23=8 种配子。人有23对染色体(n=23)，人的精子就有223=8388608 种染色体组合，人的卵子也有同样数目的染色体组合。这还没有考虑染色体的交换，如果考虑染色体的基因交换，基因组合的种类就远不止此数了。因为有性繁殖是通过精子与卵子等配子的结合成完成，配子变异多，后代的变异自然也多，这就为自然选择提供了丰富的材料，有利于生物的进化”[2]，这也就是有性繁殖的优势所在。

按照达尔文的观点，生命通过过剩繁殖、遗传与变异产生大量不同的生命个体来进行生存斗争，具有适应性变异的个体被保留下来，这就是选择；不具有适应性变异的个体被消灭，这就是淘汰。强大的生殖能力为生命的自然选择提供了基础，而强大的变异能力为生命的自然选择提供了各种各样的可能。生命最初只是简单得不能再简单的RNA 分子链，但由于RNA分子链具有变异能力，在不断的自我复制与变异过程中，无意间变异出了能制造出叶绿素的RNA 结构，叶绿素通过吸收太阳能为生命提供了稳定的能量来源。制造叶绿素的RNA 分子结构使生命能够将原始地球上相对于原始有机物更多二氧化碳、水、矿物质等转化为生命完成自我复制所需的材料。生命最初只是存在于原始地球上某些特殊的地方，但随着这种结构的出现，生命就得以扩散到了地球上其它更多的地方。（古生物地史学研究表明，地球历史上最早的生命化石“叠层石”就是由拥有光合作用的蓝绿藻所形成的。)

同样也是由于变异，生命才拥有了运动能力，生命在不断的自我复制与变异过程中，无意间制造出了能够不停摆动的结构，最初这种结构的运动是没有方向，没有规律性的，但后来随着其它机构的出现，生命的运动有了方向，有了可控性。例如：眼虫拥有叶绿素、眼点和可以摆动的鞭毛，眼虫通过眼点感知光源的方向，控制鞭毛摆动使眼虫游向光源，叶绿素为眼虫提供能量。相对于不能运动的蓝绿藻，在同样的时间里，眼点和鞭毛能让眼虫获取更多的能量，繁殖更多的后代，于是眼虫这种变异就保存了下来。

其实变异不光为我们制造出了叶绿素、运动机构、控制机构，事实上，如今地球上所有生命的一切功能都是由变异制造出来的。由于自然选择，生命变异中一切不利于生命保持主动存在的功能都被淘汰了，剩下了如今我们所见的各种各样原理各异的但都指向使生命得以存在的功能，从而形成了如今我们所看到的多姿多彩的世界。

生命体将自身运转的代码复制给下一代是什么？是生命的主动行为，其目的是使新的生命体按照己有的成功经验生存下去。减数分裂、求偶与交配等行为的目的是什么？是制造变异。自我复制为生命开启了主动存在的大门，而遗传与变异则让生命的主动存在能力迅速发展，进而与简单耗散性系统相脱离。原始生命通过自我复制与遗传变异使生命现象成为一个拥有强大主动存在能力的结构系统，遗传与变异也就是生命与单纯的开放的耗散性系统相区别的标志，是生命获取主动存在方法的重要手段，是生命不断进化的根源。

（四）生长发育是生命自我复制的重要保障

生命具有主动存在属性，而自我复制就是主动存在属性最基础的表现。生命一般都是通过分裂的方式进行自我复制，但如果一个生命只能通过不停的分裂自己而进行自我复制，不能进行生长发育，那它就只能越分越小；虽然在哲学上有“一尺之棰，日取一半，万世不竭”的说法，但生命是一个系统，需要有一定的结构来维持它的运转，当它小到一定尺度时，支持系统结构运转的规则就会发生变化。例如：当组成生命体的结构小于分子水平时，生命的结构也就无法运转了，因此生命个体在每次自我复制的间隙，都需要通过生长发育来恢复到使其能够进行自我复制的状态，所以生长发育是生命自我复制的保证，也是生命保持主动存在的重要行为之一。

四、生命行为与主动存在

原始生命拥有新陈代谢、自我复制、遗传变异、生长发育这四种最基本的行为。事实上，随着生命的繁衍和进化，生命还进化出了无数种保持生命主动存在的行为(当然包括应激行为)。

例如：鸟类随着气候季节性的变化不断的迁徒。

迁徙给鸟类带来许多好处，主要表现在：“①使鸟类始终生活在最合适的气候里，并有丰富多样的食物来源，有利于维持它们强烈的代谢；②迁徙能使活动空间大为扩展，有利于繁殖和争夺占区的行为；③迁徙还能为养育后代创造最合适的条件，因为养育后代需要大量的食物；④在北方敌害较少，而且这一年一度的脆弱幼鸟的出现不会促使敌害种群形成；⑤在北方能最大量地孵卵，季节昼长，有丰富的昆虫，亲鸟能有机会充分收集食物；⑥有利于自动平衡，能使鸟类避免气候悬殊；⑦迁徙提供了鸟类种群向新的分布区扩散以及不同个体间接触和交配的机会等”。迁徒是什么？迁徒是鸟类的主动行为。它的目的是什么？使鸟更好的保持存在。所以说，迁徒是什么，它是鸟的主动存在行为。

又如：人类发展出的医疗卫生事业。

说某人生病了，他拖着生病的躯体去医院看病。去医院看病是什么？是一种主动行为。它的目的是什么？是保持病人的存在。不去治病，病情会加重，而重病会导致死亡，所以去治病也是一种主动存在行为。

事实上，生命的生长发育、繁殖、新陈代谢、遗传变异、捕食、求偶、迁徙、政治、经济、军事、文化、教育、医疗卫生、情感、伦理道德、法律等都是生命的主动存在行为，限于篇幅，不能在本文中一一论述，简单举例如下。

在民主国家的政治活动中，国家的领导人通过民主的选举产生，在竟选时，候选人在选举时许诺给选民多少多少好处，选民通过候选人的竟争对手了解竟选人的能力与信用，然后决定将选票投给谁，这就是一种主动存在行为，也就是谁给选民好处，选民投谁的票。投票是一种主动行为，这种行为的目的是什么，是选民得好处，选民得到好处，就使选民能更好的得以存在，所以选民的投票行为就是一种主动存在行为。

又如经济，在商业活动中，商人从来都是低买高卖，探索市场，寻找价格差，统筹经营成本，计算利润得失都是商人的主动行为，他们的目的都是寻求利益，从而保持商人的主动存在。

亦或是军事。例如：士兵在战场上，听到枪响，首先是立刻趴在地上，趴在地上是什么？是一种主动行为，这种行为的目的是什么？是减小被弹面，也就是减少被子弹打中的可能性。其目的是什么？也是保持主动存在。在阵地构筑上，布置障碍、平毁地物、扫清射界、预先装定射击诸元等主动行为的目的同样是为了保持生命的主动存在。当然，侦察敌情、配置火力、运用战术、选择战略等主动行为的目的也是为了保持生命的主动存在。(事实上，军事学上所有的行为动作无一不是指向使生命保持主动存在。)

在希腊神话里，普罗米修斯从天上盗取火种带到人间，因此触怒主神宙斯，被锁在高加索的山崖上，宙斯还派出一只可恶的鹫鹰每天去啄食普罗米修斯的肝脏，白天肝脏被吃完，在夜晚肝脏会重新长出来，这样，普罗米修斯就要承受无尽的痛苦。普罗米修斯盗取火种的行为对于普罗米修斯而言，这一行为就是错误的，但对于人类，这就是正确的，而且是一种英雄行为，会受到人们的赞颂，人们会痛恨宙斯，而同情普罗米修斯，为普罗米修斯的痛苦流泪，当海格力斯用箭射死鹫鹰，砸碎铁链，将他解救出来时，人人都为普罗米修斯的获救而高兴。所以情感也是生命保持主动存在的行为。

或者是生态保护。生态学上的保护生态环境是建立在人类对其它物种都消失后，人类应该如何生存的恐惧上的。1962年美国海洋生物学家蕾切尔·卡森（Rachel Carson）出版了一本名为《寂静的春天》的书，书中描述因为大量滥用化学杀虫剂后，导致人类可能将面临一个没有鸟、蜜蜂和蝴蝶的世界，该书的出版，在世界范围内引起人们对野生动物的关注，唤起了人们的环境意识，这本书同时引发了公众对环境问题的注意，促使环境保护问题提到了各国政府面前，各种环境保护组织纷纷成立。1972 年6 月12 日联合国在斯德哥尔摩召开了“人类环境大会”，并由各国签署了“人类环境宣言”，开始了环境保护事业。所以生态保护也是一种主动存在行为。

生命具有主动存在特性，生命所有的行为都指向使生命保持主动存在，无论是生命的喜怒哀乐还是迁徙奔跑，亦或是人类通过进化发展起来的政治、经济、军事、文化、教育、医疗卫生、伦理道德、法律、情感、以及生态学等结构体系，它们都是指向使生命保持主动存在。当然，这一切都可以通过实验加以证明，并且可以通过计算机模型加以推导验证。在这里，限于本文的篇幅就不一一加以论证。

主动存在这一概念是简单的，但也是复杂的，作者一人的能力是有限的，主动存在这一理论的完善需要很多人的工作。为了完成这一目标，作者将这一发现写成文章，希望对从事各行各业的专家、学者在分析问题、解决问题时有所帮助。

五、结语

生命是什么，生命是一个系统，它具有这样一种功能，它能够维持这个系统的持续存在。为了完成这一行为，这个系统必需是一个开放的耗散性系统，只有如此，它才能从外界获得能量来完成这一行为。因此，我们说：“生命是什么，生命是一个具有主动存在特性的开放的耗散性系统。”这个系统可以是病毒，可以是蓝鲸，可以是自营养生命体，也可以是异营养生命体，可以是单个的细菌，也可以是拥有高度集群化和智慧化的人，只要它具有主动存在的特性，能够完成使这个系统保持继续存在的行为，我们就可以说它是生命。生命这个系统的主动存在行为可以是长期的，如绿色植物不停的吸收太阳光、水份、矿物质，用于合成自身所需的各种物质；也可以是短期的，如动物逃避捕食动物的追逐。可以是简单的，如手从火上抽开；也可以是复杂的，如生命的生殖行为。可以是重复的，如生命一代一代的繁殖，也可以是单次的，如动物从陷阱里爬出来。生命的主动存在行为可以是自我复制，可以是遗传变异、可以是新陈代谢、可以是生长发育、可以是应激，可以是领地行为，也可以是迁徙等等不同的行为，只要它的目标是指向使这个系统保持主动的存在。

生命与其它的事物相区别是为什么，是主动存在特性。“生命是什么，生命是一个以新陈代谢为动力，以自我复制为基本指向，以生长发育为保障，以遗传与变异为进化手段的具有主动存在特性的开放的耗散性系统。”