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2011年11月29日星期二

什么是生物?

什么是生物?要了解什么是生物,就必需先对生命有一定的了解。


生命泛指一类具有稳定的物质和能量代谢现象(能够稳定地从外界获取物质和能量并将体内产生的废物和多余的热量排放到外界)、能回应刺激、能进行自我复制(繁殖)的半开放物质系统。生命个体通常都要经历出生、成长和死亡。生命种群则在一代代个体的更替中经过自然选择发生进化以适应环境。具有以上特征的个体均被视为生物,不过并非所有对生命的定义都以上述条件为标准。例如新陈代谢和自我复制的能力有时被视判断生命的根本条件,我们称之为生命现象。病毒在有寄主可寄生的时候,会表现出生命现象;但在没有寄主可寄生的时候,不会表现生命现象,所以病毒是介于生命与无生命之间的一种奇妙的生物。
生命没有公认定义。不同的科学家提出过各种定义,但如何以明确的词汇定义生命对科学家来说仍然是一个难题。
传统定义
科学家经常认为只有生物体会展现以下全部现象:
  1. 体内平衡:能够调节体内环境以维持身体处于一个相对恒定的状态,例如恒温动物能发汗来降低过热的体温,也能靠发抖来产生额外的热量以保持体温。
  2. 组织性:由一个或以上的生物基本单位──细胞所组成。
  3. 新陈代谢:能够转换非生物为细胞成分(组成代谢)以及分解有机物(分解代谢)来获取和转化能量。生物体需要能量来维持体内平衡及产生其他生命现象。
  4. 生长:使组成代谢的速率高于分解代谢的速率来让细胞体积增大,并在细胞分裂后使细胞成长。一个生长中的有机体增加其细胞的数量和体积,而不止是将得到的物质积存起来。某些物种的个体可以长得很巨大,例如蓝鲸。
  5. 适应:对环境变化作出反应的能力,与生物当前的身体构造、生活习性及遗传有关。这种能力对生存是很重要的。生物可以通过进化适应环境。
  6. 对刺激作出反应:反应可以以很多方式进行,从单细胞变形虫被触碰时的收缩到高等生物在不同情况下的复杂反射。最常见的反应是运动,例如植物的叶片转向太阳以及动物追捕其猎物。
  7. 繁殖:能够产生新的个体。包括只需一个亲本的无性生殖和需要至少两个亲本的有性生殖
大部分科学家称这样的现象为生命的表现方式。通常必须具备全部七个特征才能当作为生命。
但是,这个定义也有局限性。例如:有些生物体不能繁殖,因为它们是正常物种中自然形成的生殖器官发育不全的类型(例如工蚁、工蜂),或者它们的生殖器官受到了破坏(比如宦官),或者它们是种间杂种而不能产生后代(例如狮虎兽)。这些生物体仍是生命。有些人说生命的特性是可遗传的;因此,这些不能繁殖的有机体也还是有生命的,它们仍可以通过亲属选择等机理来产生新个体。
有些人认为病毒和朊毒体(能够进行自我复制的蛋白质)是可以自行复制的毒素而不是生命体,因为它们不能在没有其他细胞的情况下表现出生命现象。但是,立克次体衣原体等有类似细菌的细胞结构的生物也不能独立执行很多重要的生化过程,它们也要进入真核生物宿主细胞的细胞质内进行生长和自我复制。另外,几乎所有的生命都倚赖其他物种提供食物,并且归根结底需要地球上某些细胞的特殊化学作用来提供能量源,如光合作用和海底热泉细菌的硫化作用。
系统性的生命定义是,生物是自我组织并自我制造的。这些物质不与耗散结构混淆(如:火)。
这个定义变种包括了Stuart Kauffman定义生命为能够复制自己或他人的一种autonomous agent或一种multi-agent system,并最少完成一次热力学循环
其他定义包括:
  1. 生命是具自我组织,自相残杀的系统的特征,而其中包含了可以突变的族群。这定义不包括某些哲学定义为有生命的火焰,但包括了工蚁、病毒。自我复制以及能量消耗只是系统要保持延续的方法之一。这解释了为何蜂有生命但又会为了保护蜂巢而自杀。在这个个案中整个群体运作的方式与生物无异。[来源请求]
  2. 一种制造不同且可变复杂性的互动物质组织,透过利用物质和能量复制“接近完美”的个体。这个定义中的“接近完美”便是复制中有利于使生物适应环境的突变。

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