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生命

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兩隻喺度食緊隻鹿;對於動物嚟講,食嘢係維持生命必要嘅過程。
美國華盛頓州荷雨林;植物曉郁,但郁嘅速度慢得好交關,就噉用肉眼未必觀察得到。
黃石國家公園一個溫泉俾大片橙色嘅細菌古菌圍住,呢柞生物嗜熱,曉吸收溫泉嘅熱能維生。

生命粵拼sang1 ming6英文life拉丁文vita),粵文入面有時就噉叫粵拼meng6),係指將生物同非生物區分開嘅特質。有生命嘅嘢會進行各種各樣嘅生物作用,好似係新陳代謝同埋衰老呀噉,而冇生命嘅嘢唔會做呢啲嘢。冇生命嘅嘢可以係本嚟有生命但冇咗,又或者係根本一開始就係冇生命嘅死物。有生命嘅嘢-即係定義上嘅生物(organism)-又有得分做好多唔同種,包括咗真菌植物同各種嘅動物。研究生物嘅科學領域就係生物學(biology)[1]

「有生命」同「冇生命」之間條間線查實唔係非黑即白嘅:宇宙入面有啲嘢具有某啲生命應有嘅特徵,但又唔有齊嗮呢啲特徵;例如係病毒(virus)噉-正常嘅病毒個體好似生物噉曉繁殖,但佢哋只有身處喺生勾勾嘅細胞入面嗰陣先識噉做,而如果佢哋唔喺生勾勾嘅細胞體內,佢哋會唔識做呢啲生命活動,變到好似冇生命嘅死物噉,所以病毒身處咗喺生物同死物之間嘅灰色地帶嗰度[2]

生命起源(origin of life)喺科學界係一個大課題:地球上嘅生命源於大約 42.8 億年前左右,即係地球個喺 44.1 億年前形成咗打後冇幾耐嘅時間[註 1][3][4];有關「第一條生命係點樣誕生同埋係乜嘢樣」,目前科學界仲未有定論。喺廿一世紀初,地球上已知最早嘅生命證據嚟自細菌化石-例如係有喺澳洲掘出嚟嘅 34.5 億年老嘅石頭,呢啲石頭裏面有一啲微生物[5][6],幫到手了解早期生物係乜樣[7][8],而喺 2016 年,科學家發現咗 355 個基因係現存嘅生物冚唪唥都有嘅-呢 355 個基因應該就係最終共同祖先(last universal common ancestor,LUCA)嘅基因[註 2][9]

由最終共同祖先到現時生物嘅過程涉及進化(evolution):自從地球喺超遠古嘅時代形成咗之後,地球嘅環境就有透過地質活動等嘅過程係噉變化,而呢啲環境改變令生物物種要一代一代噉慢慢變樣嚟到去適應新嘅環境-呢個過程就係進化論當中嘅物競天擇(natural selection)。當生命散佈到去成個地球嗰度,唔同嘅生物物種就會適應各自嘅環境,各自噉變到更加擅喺自己嘅環境度生存。呢啲進化過程令到地球有好豐富嘅生物多樣性(biodiversity)[10]

自從遠古時代開始,人經已喺度研究生命:早喺古希臘時期,哲學家阿里士多德(Aristotle)經已有喺度嘗試將生物物種分類[註 3];到咗廿一世紀初,以人類所知,成個宇宙淨係得地球有生命,但有好多科學家依然致力噉想搵外星生命(extraterrestrial life),而除咗噉,科學界又有咗人工生命(artificial life)呢個諗頭-用人工合成嘅方法嚟憑空創造有生命嘅嘢。雖然目前為止人類仲未搵到外星生命或者創造出人工生命,但呢啲研究對醫學等嘅應用科學領域有相當大嘅幫助[11]

傳統定義

顯微鏡下嘅幾粒人類癌細胞;佢哋嘅細胞核俾研究者用染料染咗做藍色。
睇埋:生物學哲學

就算到咗廿一世紀初,「生命」呢個詞要點定義依然係一條有相當爭議嘅問題:傳統嚟講,生物學家會用 7 個特質去斷定一樣嘢係咪生物-組織穩態新陳代謝、生長、反應、繁殖同埋適應,呢個定義好常用,但有灰色地帶,例如呢個定義難以一口咬定病毒(virus)究竟算唔算生物[12][13]

科學哲學(philosophy of science)上,一個令人滿意嘅「生命」定義一定要包含到嗮所有已知同未知嘅生命體先得,而且唔可以包含啲冇生命嘅嘢喺入面。有科學家主張用「有細胞」或者「有遺傳因子」呢啲結構性嘅特徵嚟去定義生命;又有科學家用物理學上嘅概念嚟去界定生命;跟住又有啲科學家認為,一樣嘢只要有某啲系統性嘅特徵就可以當佢係生命(例如係「維持穩態」呢一樣特徵,連地球都有)。總體嚟講,對於生命要點樣定義,生物學界到咗而家都仲未有完全一致嘅共識[14][15]。為咗方便起見,除非另外講明,呢篇文以下落嚟講嘅「生命」係指傳統定義上嘅生命。

七大特徵

內文:生物

一般嚟講,生物學上傳統都認為生命係一種特質,會令到有生命嘅嘢喺特定環境之下嘗試維持自己嘅存在,甚至乎嘗試自我複製,將自己身上嘅基因散播開去,包含咗以下七種特徵[16][17]

  • 組織(organization):身體由至少一個細胞組成-細胞係生命嘅基本單位(睇埋細胞學說[18][19]
  • 穩態(homeostasis):一隻生物曉調制佢內部嘅環境,令自身內部維持一個穩定嘅狀態;生物實會有某啲方法感知自己周圍同內部嘅環境,而當隻生物探測到佢內部嘅環境有所改變,佢內部嘅系統會用負回輸嘅方法嚟抗衡嗰種改變。舉個例子說明,當一個人覺得熱(探測到佢內部溫度有所改變)嗰陣,佢身體會流汗,而汗喺由皮膚表面蒸發走嗰時會帶走熱(抗衡熱嘅負回輸),令到個人身體涼返(回歸平衡)[20],而除咗呢個散熱系統之外,人體仲有多個系統維持自身內部嘅水份同血糖等變數嘅穩定[21]
  • 反應(response):一隻正常健康嘅生物曉對外界嘅刺激俾反應(刺激可以係任何物理變數起變化),而呢啲反應通常牽涉到某啲嘅郁動,例如係就連(就噉睇好似唔識郁嘅)植物都會擰轉自己啲嚟對準太陽,等自己可以吸收到最多嘅陽光;而動物對外界嘅反應就更加快同明顯,就算用肉眼都觀察得到。
  • 新陳代謝(metabolism):有生命嘅嘢都實要用某啲方式吸收能量,並且用呢啲能量嚟做維持穩態同俾反應等各種嘅生命活動。佢哋曉將化學物質同能量轉化做自己啲細胞嘅部份,並且將(通常係唔要嘅)細胞分解,好似係大部份植物都會做光合作用,利用陽光嘅能量合成一啲養分;而人類同各種動物食咗嘢之後個身體會將啲嘢食消化,並且用由嘢食嗰度攞到嘅養份嚟整新細胞,幫助做生長等嘅工作[22]
  • 生長(growth):生物喺新陳代謝入面嘅合成率會大過分解率,所以整體嚟講,一個生物個體會隨住時間而變得愈嚟愈大隻。生長嘅過程會令到隻生物各個部份都變大,而唔淨止係物質嘅累積。
  • 繁殖(reproduction):一個生物物種嘅正常健康個體會用穩態、對外界嘅反應同新陳代謝維生,做生長嚟提升自己生存同繁殖嘅能力,最後用某啲方法製造新嘅個體,將自己身上嘅基因傳俾下一代。繁殖可以係通過無性或者有性嘅過程嚟進行嘅;人類等嘅哺乳類動物行有性繁殖,靠交配產生下一代[23]
  • 適應(adaptation):喺繁衍後代嘅過程當中,一個生物物種嘅基因庫(因為物競天擇基因突變等嘅機制)會一代一代噉慢慢變化,令個物種變到更加擅長喺自己住嘅環境當中生存繁衍。呢種能力係進化過程不可或缺嘅一個部份,並且係由嗰個生物物種嘅遺傳特徵同埋環境外界因素話事嘅[24][25]
事物 組織 穩態 反應 新陳代謝 生長 繁殖 適應 係咪生物
Blank-man-face.jpg
人類
Kolmården Wolf.jpg
灰狼
Raven scavenging on a dead shark.jpg
烏鴉
European honey bee extracts nectar.jpg
蜜蜂
Fromia monilis (Seastar).jpg
海星
Semal (Bombax ceiba) flowers in Kolkata W IMG 4116.jpg
木棉樹
EscherichiaColi NIAID.jpg
各種細菌
DirkvdM rocks.jpg
石頭

繁殖同遺傳

一條 DNA 份子嘅抽象圖解;佢裏面嗰啲份子帶有遺傳資訊,描述隻生物係點。
內文:繁殖遺傳

繁殖(reproduction)係有生命嘅嘢最重要嘅特徵之一,而基因(gene)係所有已知生物將自己嘅特徵傳俾下一代嘅基本媒介:每隻生物嘅細胞裏面都有啲 DNA 份子喺度,呢啲 DNA 份子成雙螺旋(double helix)噉嘅結構,一條 DNA 裏面有能力決定隻生物嘅特徵嘅某個特定區域就為止一個基因,例如想像人嘅 DNA,如果 DNA 當中嘅某一段決定人嘅頭髮顏色-嗰段有 兩個唔同嘅可能款;身上有 嘅人會係金頭髮,而身上有 嘅人會係黑頭髮-噉呢段 DNA 就算係決定頭髮顏色嘅基因[26][27]

基因決定咗一隻生物嘅遺傳資訊:一隻生物內部會靠 DNA 嘅基因產生相應嘅 RNA 基因,而由呢啲 RNA 基因嗰度就會產生出蛋白質(protein),跟手呢啲蛋白質就會俾隻生物攞嚟組成身體嘅各種構造,例如動物嘅肌肉以至神經細胞都係要有蛋白質先組成得到;所以一隻生物身上嘅 DNA 會影響佢嘅各種特徵,由肌肉嘅大細(影響佢大唔大力)以至個嘅神經細胞嘅數量(影響佢嘅智能同各種認知特性[28])等。好多時,就算係極之唔同嘅生物物種身上都會有相同嘅基因,顯示咗唔同嘅生物好多時都需要相同嘅身體功能,舉個例子說明,如果將喺人類當中負責產生胰島素(insulin)嘅基因植入去第啲生物嗰度嗰時,個基因都仲係會扮演生產胰島素嘅功能[26]

進化同適應

內文:進化適應

繁殖同遺傳帶出咗進化(evolution)嘅概念[29]:想像一個生物物種族群,個族群嘅基因庫(gene pool;指個族群身上嘅基因嘅總和)係 噉嘅樣,家吓佢哋做繁殖生下一代,而下一代嘅基因庫係 噉嘅樣,因為物競天擇(睇下面)同基因突變(genetic mutation)等嘅原因, 會有少少差異,而過咗 代後嘅基因庫 可以同 有巨大差異,令第 嘅個體同初代個體唔再算係同一物種-進化就係指一個族群嘅基因庫隨時間嘅變化,以及呢啲變化產生新物種嘅過程[30][31]

進化涉及物競天擇(natural selection)嘅過程:1809 年,法國生物學家拉馬卡(Jean-Baptiste Lamarck)提出咗進化嘅諗法,但佢並冇做到詳細解釋進化嘅機制(即係「點解一個族群嘅基因庫會隨時間變化」)[32];喺佢 50 年後嘅查理斯·達爾文(Charles Darwin)提出咗革命性嘅物競天擇概念,達爾文指出,基因會影響一隻動物生存同繁殖嘅能力,例如跑得快啲嘅喺野外冇咁容易俾獵食者殺死,身體生產精子能力弱嘅公冇咁大機會會成功生到仔... 等等,因為噉,喺是但一個時間點,是但搵個基因 嘅第 個複製品叫 傳到去下一代基因庫 嗰度嘅機會率會唔等同於另一個基因嘅一個複製品(),即係