《生命和家園 11》

1944年，薜定諤在愛爾蘭的都柏林居住有六年時間了。他將前一年講課的內容整理出來，寫了這本書《生命是什麽》。書裏的觀念啟發並激勵了好幾代生物界學人。它的影響力不亞於他在量子物理的波動力學。薜定諤首先認為生命體是一個眾多原子的體係。熱力學告訴我們一個封閉的粒子係統最終達到一個完全無序，熵極大的熱平衡狀態。但是，生命體具有高度的組織結構，運行協同又有序。事實上，生命體是一個開放的係統。它不停地從環境吸收能量，降低熵值，實現一個有序的狀態。生命體又具有負反饋機製，以確保狀態的穩定性。這就像一個走鋼絲的雜技演員。他不停地微微晃動身體和鋼絲，調整體位應對身體的傾斜，以保持在鋼絲上的運動穩定狀態。生命現象就是能量流動維係下的熱力學非平衡狀態。生命的產生就是從無序到有序的過程。

普裏高津對非平衡態的熱力學係統進行了深刻的闡述。一個開放性的係統在外力作用下可以形成自組織，自相似的穩定動態結構。當外部環境條件改變時，係統的狀態可以做出適度調整。這些都能恰當地描述了生命體的對外部外境的應激反應和適應性。非平衡態係統對環境條件的反應是多樣的。它可能從一個穩定的動態躍遷到另一個穩定的動態，也可能進入到混沌的無序狀態。前一種情況可以解釋生命現象中的演化，而後一種情況就是生命個體的解體和生命種類的消亡。除了生命現象，普裏高津理論也描述非生命現象，比如龍卷風和颶風等氣旋的形成，納米材料的自組織結構，以及自催化化學反應。而生命現象最終由自然物理法則支配。細胞裏由蛋白質參與的新陳代謝活動就是一種自催化化學反應。原始生命的誕生完全來自於非生命物質的物理化學活動。我忍不住要多說一句，任何社會和文明都應該是開放的，都會有興衰的過程。

薛定諤在書中又談論到遺傳機製問題。生命物種的繁衍依靠母代將物種特征的信息，遺傳密碼傳給子代。薛定諤認為遺傳密碼就是一種分子。晶體的周期性重複的結構過於簡單。他認為遺傳分子必須是非周期性，以攜帶足夠的遺傳信息。這個分子結構的變化導致生命物種的變異和演化。同時它又要是相當穩定的。薜定諤認為隻有量子力學才能解釋這類分子。當我們用分子鍵聯理論來和現代的分子生物學知識描述遺傳基因時，薛定諤是完全正確的。

1994年，美國宇航局的生命起源課題組在征求薩根的意見後，將生命籠統定義為一個能夠自我維續和實現達爾文演化的化學係統。雖然我們無法給生命體一個精準的定義，但是有一個基本的描述。生命體應該是一個具有新陳代謝活動，和複製與遺傳功能的體係。以生物個體的基本單元細胞作為參考，這個生命體有一個隔離外部環境的屏障（比如細胞膜），參與新陳代謝的物質（比如蛋白質），和複製與遺傳物質（比如DNA）。單獨的酶蛋白分子不是生命體。病毒也不能算生命體。它們沒有新陳代謝功能，必須在宿主細胞裏才能完成複製過程。有趣的是，自然環境中的病毒還可以組成規則的晶體結構。我猜一定是密積堆壘的麵心立方或者六角柱形。雖然還沒有共識，類病毒的結構很可能是地球上物質從非生命到生命演化的中間過程。通過對病毒的研究，我們可以了解地球上生命起源和進化。

地球孕育出生命，生命又改變了地球。從這開始，我們可以追溯這一段還在進程中的波瀾壯闊的生命與地球的曆史。

—寫於2022年10月15日（圖片來自網絡）