生命是什么？生物化學、物理學、哲學對生命本源的共同探索

1. 令人著迷的生命

地球表面布滿了生命，而且通常很容易辨認。貓、胡蘿卜、細菌都是活的，橋、肥皂泡、沙粒都是死的。但眾所周知，生物學家們卻沒有關于生命的精確定義。因為生物學是關于生命的科學，人們可能期望，對生命本質問題的探索會在當代生物學和生物學哲學中占有重要地位。然而，事實上，當今的生物學家和哲學家們并不討論生命的本質。許多人認為生命的定義與當前的生物學研究沒有直接關系（Sober，1992；Taylor，1992）。當生物學家討論一般意義上的生命時，他們通常會把他們的討論邊緣化，給出一些似是而非的東西。但現在一切都變了。

如今，生命的本質問題是一個熱門話題。操縱生命的經濟產業在迅速增長。如基因工程、克隆和高速DNA測序等生物技術給我們以新的、前所未有的力量來重塑生命。最近的一項發展是，我們能夠利用合成基因組學按照我們的規范重新設計生命（Gibbs，2004；Brent，2004）。在這一領域，Craig Venter 大力宣揚通過使用商業化的人造細胞來清潔環境或生產替代燃料，吸引了人們的注意力（Zimmer，2003）。目前通過在試管中合成最小人工細胞或原細胞的“濕”人工生命競賽（Szostak，Bartel&Luisi，2001；Rasmussen等，2004；Luisi，2006；Rasmussen等，2007）也聚焦于生命本質問題。因為這場競賽需要對生命的定義達成共識，這一定義需要超越我們所熟悉的生命形式。創造原細胞對社會和倫理造成的影響也需要我們對生命的本質有更深的理解。目前關于生命起源（Oparin, 1964；Crick, 1981；Shapiro, 1986；Eigen, 1992；Morowitz, 1992; Dyson, 1999；Luisi, 1998）和關于智能設計（Pennock, 2001）的爭論更是如火如荼。

另外，一個名為“軟”人工生命的最新進展也聚焦于生命本質的問題，它試圖通過開發軟件系統使其具有生命的本質屬性（Bedau，2003a）。軟人工生命創造了非常逼真的軟件系統，有些人覺得它們真的是活的（Langton，1989a；Ray，1992），但另一些人則認為計算機模擬是生命這一整套想法很荒謬（Patte，1989）。

此外，最近“硬”人工生命也取得成就，如第一個被廣泛使用的商用家庭真空吸塵器機器人Roomba（Brooks，2002），以及通過對自動化快速原型加以改進而設計制造的步行機器人（Lipson&Pollack，2000）。這些機器人的存在使人們不可避免地要面對這樣一個問題：即一個僅由塑料、硅和鋼制成的設備真的可以稱為活著的嗎？這些科學發展增加了如何精確劃分生物的不確定性。

生物學對生命可以采取的形式加以概括，但這種概括也是基于真實存在的生命形式的。生物學家研究了大量不同的模式生物，如大腸桿菌（一種常見細菌）、秀麗隱桿線蟲（一種線蟲）和黑腹果蠅（一種果蠅）。選取盡可能不同的模式生物，由此可以最好地反映出生命可以采取的形式，對地球上的生物做出最為全面的概括。但是地球上所有的生命都是在地球上的。因此，對這些關于生命的概括目前取決于樣本大小。梅納德·史密斯（Maynard Smith，1998）曾經指出：人工生命有助于減輕這一問題。自然界中的生命有著驚人的多樣性。但它們只是所有可能的生命形式中的一小部分。任何時候，只要我們都能使用軟件、硬件或者濕件來合成一個可以展示生命核心屬性的系統，我們就有大量的機會來擴展我們對于“生命是什么”這一問題的經驗性理解。

哲學史上有三位偉人曾將關于生命的觀點加以推進，而且這些觀點仍然在當代的討論中引起共鳴。在《論靈魂》中，亞里士多德認為，生命是一種被如新陳代謝、感覺和運動等各個能力嵌套起來的統領者。這種被能力嵌套著的統領者就對應于亞里士多德的“靈魂”或精神能力的概念，因此亞里士多德本質上把生命和心靈聯系在一起。作為全面取代亞里士多德哲學和科學中的一部分，笛卡爾認為生命只是一個復雜的但純粹由物質機器執行的運作過程。笛卡爾認為，生命從本質上不同于心靈，他認為心靈是一種意識模式。笛卡爾在他的《人論》中勾勒了他關于生命的機械假設的細節。幾代人之后，康德在《判斷力批判》一書中努力將笛卡爾的唯物主義觀點與生命獨特的自主性和目的結合起來。

理解生命的本質并不簡單。它需要對一些真實的且極其復雜的事物進行調查，而且這些事物具有巨大的潛在的足以改變地球面貌的創造性和力量（Margulis&Sagan，1995）。這項調查必然是跨學科的，它將審視那些多得驚人的關于生命的觀點。比如整體性、內在穩定性、有目的性及可進化性，這些有趣而微妙的性質被視為刻畫了生命的特征。但對生命的精確定義仍然難以捉摸，部分原因是病毒和孢子等臨界的邊緣情況，以及最近的人工生命的創造。更為復雜的是，生命在一系列哲學難題中處于中心位置，這些難題又涉及到重要的哲學問題，如涌現、計算和心靈。因此，可以預料得到，關于生命的看法是多種多樣的。有些人運用了如功能主義等熟悉的哲學理論。另一些人則使用生化或遺傳的解釋與機制。還有一些人強調新陳代謝和進化等過程。關于生命的觀點的多樣性本身就很有趣并值得加以闡述。

2. 生命現象

生命具備很多特性及邊緣案例，展現出許多謎題。本章的余下部分主要用來解釋這些現象。

生命中一個引人注目的事實是它所展現的特征和獨特的標志。我們通常認為，這些特征對于生命而言既不充分也不必要。盡管如此，它們仍然是生命的典型特征。不同的人給出了不同的生命特征的列表；例如，Maynard Smith, 1986; Farmer & Belin, 1992; Mayr, 1997; Gánti, 2000。但列表中的大多數特征基本上是重疊的。另一個值得注意的點是，清單上列出的特征也有明顯的區別。一個很好的例子是Gánti（甘蒂）給出的特征（或者他稱之為“標準”）。

Gánti 的特征分為兩類：真實的（或絕對的）和潛在的。真實的生命標準規定了個體生命有機體作為生命存在的充分且必要的條件。Gánti 在2003年提出的“真實的”生命標準如下：

（1）整體性

有機體是一個單獨的實體，在不失去其基本屬性的情況下，它不能被細分。如果一個有機體的各個部分都被分離并且不再相互作用了，那它不能被視為活著。

（2）新陳代謝

單個有機體從周圍環境中吸收物質和能量，并使之發生化學反應。種子處于休眠狀態時缺乏活躍的新陳代謝，但當外界條件重新激活其新陳代謝時可以稱它們活過來了。基于這個原因，Gánti 將一般事物區分為四種狀態：活著的、休眠的、死的或不可能活著的。

（3）內在穩定性

當生存環境不斷變化時，有機體能夠維持內部過程的穩定狀態。通過改變和適應動態的外部環境，有機體保持其整體結構和組織。這涉及檢測環境中的變化并對其引起的內部變化進行補償，由此起到對整個內部組織的保護作用。

（4）有效的信息攜帶系統

一個有生命的系統必須能夠存儲那些用于其成長和運作的信息。因為這些信息可以被復制，通過繁殖而使子代繼承得到這些信息。信息傳遞中發生的錯誤可以對這些遺傳信息產生“變異”，而自然選擇可以對由此產生的遺傳變異進行篩選。

（5）靈活的控制

生物體內的過程是可控的，這使得生物得以持續存在并繁榮。這種控制涉及到一種適應的靈活性，通常可以隨著經歷的增加而改進。

對應這些“真實的”生命標準，Gánti 還提出了“潛在的”生命標準。一個單獨的生命有機體無法展示出生命的潛在標準。潛在生命標準的決定性特征是，如果有足夠多的有機體展示潛在標準，那么生命就可以在一個星球上繁衍生息并自我維持。對此，Gánti 提出了如下三點：

（1）生長與繁殖

年長的動物和不育的動植物都是活的生命，但沒有一種能夠繁殖。因此對于一個有生命的有機體而言，繁殖能力既不必要也不充分。但由于個體有機體會死亡，只有當群體中的某些有機體進行繁殖的情況下，群體才能生存并得以繁榮。從這個意義上說，生長和繁殖是Gánti所說的“潛在的”生命標準，而不是“真實的”生命標準。

（2）可進化性

“一個有生命的系統必須具有遺傳變化的能力，而且還必須具有進化的能力，即在很長的一系列連續世代中產生越來越復雜和分化的形式”（Gánti，2003，pp.79）。由于隨著時間推移而進化的并非是單個的生物體，而是這些生物體所屬的種群，我們更應該說，生命系統是那些具有進化能力的種群的成員。究竟哪種生物種群具有產生更高復雜度和差異化的能力？這至今仍是一個懸而未決的問題。

（3）死亡的必然性

生命系統會死。即便對那些通過克隆進行無性繁殖的生物體也是如此，不論是生命個體還是它的克隆體都要面對死亡。不存在不會死亡的永生系統，所以死亡是活的生物的屬性。

Gánti 的生命標準和其他人的生命標準的清單總是反映和表達一些關于生命的先入之見。這似乎仍然無法回答生命是什么這一問題。每一個生命特征的列表都是由某些人通過某些標準將某些實例劃入或劃出而構建的。但這個標準又從何而來，我們如何確信它是正確的呢？如何可以讓我們相信（符合列表中的）任何一個標準揭示出了生命的本質？因此可以看出，生命特征列表并沒有給出關于生命是什么的最終回答。隨著我們對生命了解的加深，我們的觀念也會隨之改變、發展和成熟。因此，我們對于生命的特征清單也應當更進一步。

生命的另一個有趣特征是存在著一些邊緣案例，這些案例介于有生命和無生命者之間。常見的例子如病毒和朊病毒，即便沒有獨立的新陳代謝，它們仍然能夠進行自我復制和傳播。休眠種子或孢子是另一種邊緣案例，其中最極端的情況比如那些被冷凍的細菌或昆蟲。也存在一些明顯不是生命的案例，但它們卻仍然具有生命系統的特征。不會有人認為蠟燭的火焰是生命，但其組成分子在不斷變化的情況下仍能保持其外形，這一過程有些像新陳代謝（Maynard Smith，1986）。可以生長和增殖的微小的黏土晶體群是另外一個邊緣案例，特別是因為它們可以在適當的環境下進行自然選擇（Bedau，1991）。一場正在蔓延（“增殖”？）的森林大火也是這樣一個邊緣案例，在大火的邊緣處，火勢從一棵樹傳遞到另一棵樹，就好像細菌種群在邊緣處的成長。還有更進一步的由一群有機生物構成的超有機體這樣的邊緣案例，比如完全群居的昆蟲群落，其功能類似于一個單獨的有機體生命。雖然這存在爭議，但生物學家們認為超有機體自身會視自己為活的生命。另外一種邊緣案例還包括如Tierra這樣的軟人工生命創造物。Tierra是一種軟件，它創建了一個自發進化的計算機程序群，這些程序在計算機內存中繁殖、變異和進化。Tierra的發明者認為Tierra是真實活著的（Ray，1992）。這將徹底顛覆我們大多數人對于生命的一般概念。最后一類邊緣案例是身邊的那些復雜適應系統，比如金融市場或萬維網。上述案例呈現出生命的大量特征，因此一些人認為，最為簡單的也是能將生命現象的全部范圍給出最統一的解釋就是：將這些自然的復雜適應系統視為真正的生命（Bedau, 1996, 1998）。

3. 生命之謎

第三點是生命本身存在很多謎團。我們將羅列如下六點。任何關于生命的描述都應能解釋這些謎題的起源；更重要的是，這些描述應該能解決這些謎題。有些謎題可能僅僅是出于困惑，但另一些則是自然界中基本而令人著迷的懸而未決的問題。

（1）起源

生命是如何從非生命中誕生的？生物學又是如何從純化學中演變來的？考慮一個只經歷化學反應的系統，其中的化學反應持續改變著化學物質的濃度，這樣的系統和一個包含生命的系統有什么不同？生命現象和單純的物理化學現象之間的界限在哪里？兩者間的界限又是如何在原則上和實踐中得以自然地跨越？丹尼特（Dennett）認為，達爾文的解釋方案解決了這個問題。該方案通過引入“有限的退化，其中所尋求的非凡的特性（即生命）是通過輕微的，甚至是不可察覺的修正或增加而獲得的”（1995，pp.200）。

（2）涌現

生命是如何出現的？屬性B依賴于屬性A而產生，并且在產生后獨立于屬性A，具有自主性，則稱屬性B是從屬性A中涌現出來的。不同類型的依賴和自主獨立將產生不同程度的涌現（Bedau，2003b）。如果涌現現象牽涉到原則上不可再分的自上而下的因果力量，則稱之為“強”涌現。心靈哲學中的知覺或感受的特性就是一個例子（Kim，1999）。如果A和B是同時，則B從A的涌現是共時的。這涉及到某一時刻有哪些屬性存在。這些屬性可能正在發生變化，但在某一瞬間的屬性A和B之間的關系是這些屬性變化的動態過程中的一個靜態快照。相反，如果屬性A先于屬性B發生，并且屬性B在屬性A產生后就產生了，那么屬性B從屬性A的出現是動態的。生命是一種動態形式的“弱”涌現的范例，除非觀察它們產生的過程，或觀察其模擬，它涉及到的那些宏觀屬性都是不可預測或不顯著的（Bedau，1997，2003b）。

（3）層次結構

生命對外表征為多種多樣的結構層次。每個有機體相對于其內部的有機組織形成了一個層次結構。不同種類的有機體組織之間存在的相對復雜性，由此而形成了另一個層次結構。最簡單的有機組織是原核細胞，它們的成分相對簡單。比較復雜一些的是含有復雜細胞器和細胞核的真核細胞。多細胞有機體更為復雜；它們的組成單元（單個細胞）也是獨立的生命個體（例如，它們可以自己保持生物活性）。此外，哺乳動物有復雜的內部器官（如心臟），當一個哺乳動物死亡時，這些器官可以被采摘下來并保持其生物活性，然后通過外科手術植入另一個哺乳動物體內。這里就出現了兩個問題。首先，為什么生命傾向于產生并包含這樣的層次結構？這個問題既適用于所有生物體共同組成的復雜層次結構，也適用于每個生物體內部組織間的層次結構。關于后者，我們可以提出下一個問題。有機體是典型的有生命的范例，但我們也將器官和單個細胞稱為有生命的。例如，細胞凋亡是生物體內活細胞程序性死亡的一個重要過程，醫院努力使某些器官在人死后仍能存活，以便可以移植到其他人體內。這就提出了一個問題，即哺乳動物、它的心臟和組成心臟的細胞是否在相同意義上活著。

（4）連續度

生命有程度之分嗎？生命是一種非黑即白的布爾屬性，還是一個帶有過渡的灰色地帶的連續屬性？常識傾向于布爾的觀點：兔子是活的，石頭不是，討論到此結束。但也有一些像病毒這樣的邊緣案例，如沒有宿主，就無法實現復制。孢子或冷凍細菌可以保持休眠狀態，并且長期保持不變，但當條件變得有利時，它們又會復活。那病毒和孢子是完整意義上的生命嗎？進一步說，當原始生命從前生物的化學湯中涌現出來時，它們與非生命的前輩們幾乎沒有什么不同。一些人得出這樣的結論，即生命在一定程度上是連續的（例如，Cairns-Smith, 1985; Emmeche, 1994; Dennett, 1995）。另一種選擇是接受生命和非生命之間存在的明顯區別，但允許一小步就可以跨越它。兩者之間有四種區分：（i）無生命且永遠無法具有生命活性的東西，（ii）正在存活的東西，（iii）已死亡但曾經活過的東西，或（iv）處于休眠之中但能夠再次具備生物活性的東西。這些區分方案有助于解釋一些邊界案例的存在，并將它們重新分類（例如，種子和孢子正處于休眠狀態而沒有體現出生命活性的情況）。但這并沒有完全解決生命現象連續的謎團，因為這四種區分中也存在著邊緣案例，例如介乎生死之間的情況。

（5）強大的人工生命

基于軟件和硬件的人工生命給出了這樣一個問題：我們的計算機創造物是否真的可以是活著的？（Langton，1989a；Patte，1989；Sober，1992；Emmeche，1992；Olson，1997）一方面，某些獨特的碳基大分子在所有已知生命體的生存過程中起著至關重要的作用；另一方面，許多人工生命似乎都假定生命可以在經過適當編程的計算機中實現。在這里有兩個問題需要加以區分。第一個是哲學上有爭議的問題——憑什么說計算機或機器人是活著的。如果這個問題得到解決，我們將面臨的技術問題是，是否有可能通過建立一套軟件系統或硬件設備（例如機器人），使得它從這個意義上說是真正活的。這里的挑戰是，我們是否能夠真的理解如何通過適當的原材料來實現生命的過程。這個基于軟件的“強”人工生命堅信人工生命軟件的實例是真的活物。對于基于硬件設備的“硬”人工生命和基于實驗室設備的“濕”人工生命，人們也有類似的強硬立場。這些強硬的立場對比于那些無爭議的“軟弱”立場，讓人們相信通過計算機模型、硬件結構和濕實驗室造物可以進一步理解生命系統。而且，濕人工生命的強版本在直覺上是看起來很合理；我們內心通常愿意接受那些在實驗室里從零開始合成的東西是真正意義上的生命。因此，關于強人工生命的爭論主要集中在軟人工生命和硬人工生命上。

（6）心靈

另一個謎題是，生命和心靈之間是否存在著內在聯系。例如，植物、細菌、昆蟲和哺乳動物對環境具有各種敏感性，這種環境敏感性以各種方式影響它們的行為，以及它們之間的各種交流形式（例如，Dennett，1997）。這些都是智能行為的形式，這些“心智”能力的相對成熟似乎與這些生命形式的相對成熟度相對應，并對它們給出了解釋。因此人們自然會問，生命與心靈之間是否存在著某種深層次的聯系。當然，進化過程給出了生命和心靈之間的系譜聯系，但是如果 Beer（比爾）所說的“這是一種適應行為，一種……用來應對我們所在的復雜的、動態的、不可預測的世界的能力，事實上，這是[智能本身]的基礎”，那么生命與心靈之間的聯系將更加深刻（Beer, 1990, pp.11; 另見 Maturana & Varela, 1987; Godfrey-Smith, 1994; Clark, 1997）。由于所有形式的生命都必須以這樣或那樣的方式應對一個復雜、動態且不可預測的世界，也許這種適應性的靈活將生命和心靈緊密地聯系在一起。

4. 對生命的解釋

人們曾經做過各種各樣的嘗試來描述所有生命的普遍特征。在本節中，我將討論幾種對生命的主要解釋，指出它們的動機、優勢和劣勢。我還將指出一些認為這些解釋無用的懷疑立場。

首先考慮生命本質與生物學無關的懷疑立場（Sober, 1992; Taylor, 1992）。這種懷疑論產生的原因是：不論生命是否能夠被充分定義，不論哪種關于生命的觀點最終獲勝，生物學家們都能繼續他們的生物學研究。然而，必須承認，最近的發展，如試圖從零起步制造最小的人工細胞，確實需要科學家們開始去確定什么才是生命的本質，即使這些觀點沒有一個精確的定義。因此，這一問題即便曾經被認為是無關緊要的，現在也不再是這樣了。因為一個人只有當他至少有關于生命的最小充分條件的可行假設時，才能開始著手構造一個最小形式的生命。否則他都不知道該去做什么。

懷疑論的第二種形式是認為生命不存在必要和充分的條件加以認定，而只是由一組具有Wittgenstinian（維特根斯坦）家族相似性的事物組成。不同形式的生命可能具有不同的性質或特征，但對每一個群體中的單個個體的性質而言都有例外。這些性質通常由活生物體所擁有，但它們不是嚴格必要或充分的。Farmer和Belin列出了八個特征：過程；自我繁殖；自我表征的信息存儲；新陳代謝；與環境的功能互動；各部分的相互依存；擾動下的穩定性；以及群體中的成員具有進化能力。然后，他們解釋說，當他們對試圖找到比這個特征列表更精確的東西感到絕望的時候，生命的集簇概念（cluster conception）誕生了。

似乎沒有一種單一的屬性能夠標記生命。我們賦予生命的任何屬性要么過于寬泛，以致于許多非生命系統也具有這類特征；要么過于具體，以致于我們可以找到一些不滿足這類具體特征的反例，但從直覺上判斷這個反例卻是活著的。（Farmer&Belin，1992，pp.818；參見Taylor，1992）

集簇概念相當于對存在統一生命理論可能性的懷疑。

集簇概念的一個優點是，它為邊界案例提供了一個自然的解釋。所有集簇概念都不可避免地存在邊界案例。集簇概念的一個特點是，它無法解釋為什么生命形式是由一組特征而不是另一組特征統一起來的。集簇的觀點必須只接受給定的特征，然后用這些特征來標識集簇。正因如此，這種觀點只能在事后確定生命的特征；它無法預測或解釋這些特征。那些認為應該對生命特征做出解釋的人們會發現集簇概念并不令他們滿意。

另一種類似的懷疑論觀點質疑生命是天然的這一想法。Keller（2002）說，生命是一種人為的概念，而不是一種天然的概念，也就是說，是我們（人為）給出了生命與非生命之間的區別，而不是自然給出的。這可以對那些邊緣案例給出解釋。由于生命的概念隨著科學技術的進步而發生改變，人們應該期待它的邊界發生變化，從而產生邊緣案例。這一觀點還為對抗那些生命之謎提供了一些通用的反駁說辭，因為可以預料的是，一個易變的人造物自然會產生那些謎團。Keller 關于生命是人為觀念的論點表明，目前關于生命有本質的假設是200年前才出現的，對生命本質的探索是由從非生命中創造生命的嘗試推動的（這往往會打破生命與非生命之間的界限），科學和技術進步產生的新概念違反了舊的分類方法，如生命/非生命的區別（Keller，2002）。

所有這些爭論都存在問題。首先，所有現代科學概念，如物質和能量，都是在人類歷史的某個時刻產生的，并從那時起不斷發展。因此沒有一個偶然的、可追溯的最近起源表明某個類是人工類，除非一下子在所有的科學概念中做到這一點。第二，在實驗室中搭建從非生物到生物之間的橋梁不需要消除兩者之間的界限，正如制造第一架飛機不會消除飛行和非飛行之間的區別一樣。需要記住的是，我們是在尋找生命的本質，而不僅僅是當前的生命概念。

現在，對于“生命是什么？”這個問題的答案就是簡單地給出一個生物的分類系統。這個問題的解決相當于要求給地球上所有活著的生命列出一個詳盡的清單。這是一個有趣的歷史問題，但卻充滿了偶然性。這個分類系統將無法給出那些可能存在卻并未發現存在跡象的生命。這說明了分類學觀點的沙文主義，即假設我們所知的生命已經窮盡了所有生命形式。像存在于歐羅巴（木衛二）這樣的地球以外的不相關的生命形式是不列在所有這樣的分類系統中的。無論如何，我們也應該隨著科技的進步而隨時調整我們的分類系統，這是我們的學習方式。

有些人給出了生命的生化定義。考慮到物理和化學的一般約束條件，他們試圖具體說明任何形式的生命必須具備的生化特性（Pace，2001；Benner，Ricardo&Carrigan，2004）。這包括熱力學極限、能量極限、物質極限，甚至地理極限。生化定義中的生命特征有時被稱為生命的生化“共性”，該定義總是以關于生命的先驗描述為前提；它陳述了任何生化系統在物理、化學和生物學方面的可能性，以滿足先前對生命的描述。Pace（2001）和Benner等人（2004）關于生命的生化定義是基于進化給出的，因此Pace和Benner專注于遺傳能力的生化共性，并強調DNA等分子可以在世代之間存儲和傳遞信息。生化定義通常是目光短淺的，并假定所有可能的生命形式都與熟悉的生命形式相似。人們可以想象，從一個不同于基于進化，如基于新陳代謝的生命概念開始，到最后強調不同于DNA遺傳信息（如使開放系統在熱力學第二定律情況下仍能保持其結構）的生化共性。

生化生命定義的一個遺傳學實例是，Venter 將生命定義為足以維持其存在的最小基因組（Hutchison et al.，1999）。該觀點繼承了生化定義的局限性。基因組定義了包含足以維持生命的最簡單的已知基因組。但它并沒有包含每種生命形式中的基因，因為通過不同的基因可以實現相同的基本生命功能。許多人會質疑分子定義對遺傳特性的局限性，因為生命核心所涉及的遠不止基因（Cho et al., 1999）。

那些從零開始制造人工細胞或“原細胞”的科學家們都承認，生命的本質是有爭議的，但幾乎所有人都有一個共同目標，即構建一個可以進行新陳代謝和進化的獨立系統（例如，Rasmussen等人，2004）。也就是說，任何一個在化學層面上整合如下三個過程的化學系統都可被視為一個人工細胞 。首先是組裝某種容器（如脂質囊泡）并在其中生存的過程。其次是修復和再生容器及其內部包含物，使整個系統得以維持的新陳代謝過程。這些化學過程由第三個化學過程形成和引導，該過程涉及對該系統的信息（“基因”）編碼并在系統內部加以存儲；當這些信息被復制時可能會發生錯誤（“突變”），因此系統可以通過自然選擇進化。這種三位一體的生命視角需要容納、新陳代謝及進化這三種化學過程相互支持、相互促進，從而形成三者之間功能上的反饋。這種將原細胞生命視為一個完整的功能三元組的觀點將任何一個完整包含這三種過程的生化實現都視作真正的生命。

上一代的心靈哲學一直被功能主義所主導：他們認為心靈是一種特定的輸入輸出裝置，擁有心靈只是擁有一組內部狀態，它們彼此之間發生因果交互（或“執行功能”）、對環境的輸入也發生因果交互（或“執行功能”）并且以特定的方式向環境進行輸出。功能主義關于生命持有類似這樣的觀點，即一種執行著特定相互作用過程的網絡實現。某些（如信息處理、代謝、有目的的活動）過程運行于生物體的生命周期內；其他（如自我繁殖和適應性進化）過程的運行要經歷許多代的生物體。這些過程總是通過某些具體的底層物質實現的，但只要過程的形式得以保留，過程具體由哪種底層物質實現的其實無關緊要。基于這些原因，對于生命來說功能主義是一個很有吸引力的解釋。Chris Langton 對人工生命的辯護是功能主義關于生命的經典陳述：

生命是形式的屬性，而非物質的屬性，是物質組織的結果，而非物質本身固有的東西。（Langton, 1989a，pp.41）

一個重要的觀點是，一個組織得當的人工原始集合，在自然生命系統中扮演著與生物分子相同的功能角色，與自然生物一樣地承擔著“活著”這一過程。因此，人工生命是真正的生命——它與地球上進化出的生命相比，只是由不同的物質組成。（Langton，1989a，pp.33）

我們可能不確定定義生命過程的細節，我們可能希望保留人工生命創造物是否真的存在的判斷。然而，很難否認 Langton 的觀點，即生命的特征過程，如新陳代謝、信息處理和自我繁殖，可以在廣泛且潛在的開放性材料范圍內實現。因此，關于生命的某種功能主義的前景似乎更為光明。

功能主義在心靈方面的主要挑戰是與意識和感受質（qualia ）有關。值得注意的是，關于生命的功能主義并不面臨任何類似的問題。功能主義在心靈方面的另一個挑戰是解釋人們的心靈狀態是如何有意義的或具有語義內容的。達爾文的自然選擇理論為許多以進化的生命形式結構而實現的生物學功能給出了一個自然主義的解釋。這種生物功能為生物的內部狀態賦予了一種意義或語義內容，因此我們可以說一個生物為了獲取營養而試圖尋找食物。許多哲學家樂觀地認為，功能主義中關于精神的意義問題將通過類似達爾文的關于精神狀態的生物學功能的解釋來加以解決（例如，Dennett, 1995）。

另一個與生命相關的功能主義的明顯威脅是，從某種相關的意義上來說，生命中涉及的過程是不可篡改的或非計算的（例如，Emmeche, 1992）。Bedau (1999) 認為，生命表面上的非計算性是可以解釋的。在其他條件相同的情況下，通過突變產生的優勢性狀往往會持續存在并在群體中傳播。此外，在其他條件相同的情況下，種群中的性狀重復率將以這樣的傾向方式發生變化，這是一種在變化的外部環境中通常對種群有利的方式。這些性狀重復率的動態模式是從自然選擇、突變、漂移等微觀層面的偶然事件中以統計模式出現的。Bedau認為這些模式往往有一種特殊的柔韌性。這種性狀重復率的模式不是那種精確的、無例外的普遍總結，而是只在大多數其他條件相同的情況下成立。此外，那些模式規則也存在例外，這從某種程度上“證明了這樣一個法則”，即它們（這些模式規則）也不過是為了實現某種更深層的適應目標而給出的副產品。例如，Bedau描述了一個突變率可以進化的系統，并表明這種傾向于進化的突變率將使種群的基因庫保持在“無序邊緣”；但這種規律性也存在例外，這是由于運作突變率進化的更深層規律是（通過突變率）以最佳方式平衡進化中的“（對本體的）記錄”和“（為適應環境而產生的）創造”（詳情見Bedau，1999）。在這種情況下，柔韌的規則反映了（生命存在）一種潛在的能力，即能夠在開放的環境變化中做出適當的反應。盡管生命能以適當的計算機模式進行模擬，這仍然展示出生命過程存在一種不可篡改性。

功能主義沒能確切回答在生命的功能表征中這些過程究竟扮演了什么角色。基于薛定諤的影響，生命的定義過程是通過新陳代謝來對抗熱力學第二定律：

什么時候說一個東西是活著的？比起一個無生命的東西而言，有生命的物質能夠在比我們期待的更長時間里持續地“做某事”、移動、與周圍環境交換材料等等。一個有機體顯得如此神秘，正是由于它避免了快速衰變到喪失活力的“平衡”狀態：活著的有機體是如何避免這種衰變的呢？顯而易見的答案是：通過吃、喝、呼吸和（就植物而言）消化。技術術語是新陳代謝。（Schr?dinger, 1969，pp.74-6）

以新陳代謝為中心的生命觀吸引了許多人（Margulis & Sagan, 1995; Boden, 1999）。它們與關注自創生的觀點密切相關（Varela, Maturana, & Uribe, 1974; Maturana & Varela, 1987）。

新陳代謝是生命的核心過程的觀點有一些明顯的優勢，比如這解釋了為什么我們直覺上認為晶體不是活著的（只有在晶體的邊緣存在一些分子的代謝流，而在晶體內部并不存在）。此外，需要通過新陳代謝來對抗熵增這一事實意味著，新陳代謝至少是所有物理生命形式的必要條件。新陳代謝也很自然地解釋了無生命的、活著的、死亡的和休眠這四者之間的區別。無生命體原則上不能代謝，而那些活著的生命體正在代謝。那些死亡的曾經活過并且新陳代謝過，而如今正在腐爛。休眠的曾經活著但當前并不進行新陳代謝，而如果環境合適，它們就可以再次進行新陳代謝。

將新陳代謝作為一種對生命的全面描述的主要缺點是，許多新陳代謝實體直覺上似乎并不是活著的，或者不以任何方式與生命有關。典型的例子包括蠟燭火焰、渦漩和對流胞（Maynard Smith，1986；Bagley&Farmer，1992）。這些例子本身并不能決定性地證明新陳代謝對定義生命而言是不充分的，因為先于理論的直覺判斷可能是錯誤的。問題在于，平衡代謝是否充分解釋了生命的特征，并解決了生命的謎團。

一些人認為，所有生命的核心特征是開放式的適應進化過程。其核心思想是，可以區分生命的是其開放的能力，（在一定范圍內）能夠自動和適當地適應環境中不可預測的變化。從這個角度來看，生命的獨特之處在于，隨著外界環境的變化，通過新的、智能的策略以自動的方式適應性進化以生存和繁榮。Maynard Smith（1975，pp.96f；另見Mayr, 1982；Cairns-Smith, 1985）簡潔地解釋了生命的關鍵取決于適應的進化過程這一觀點的正當性：

我們將把任何具有繁殖、遺傳和變異特性的實體種群視為活著的。這一定義的正當性如下：任何具有這些特性的種群都將通過自然選擇進化，以便更好地適應其環境。如果時間充足，自然選擇可以產生任何程度的適應性復雜性。

這些評論說明了適應性進化的過程如何解釋了生命的特征、邊緣案例和謎團（見Bedau, 1998）。

對于以進化為中心的觀點，有一些典型的批評。其中一個反例是作為活著的但不能生育的生物（如騾子、老人等）是不能參與進化過程的。典型的回應是要求生物體是應通過進化過程產生，但并不要求它們一定能影響進一步的進化。另一種所謂的反例是一個顯然非生命的系統，如粘土微晶的種群或自由市場經濟，它們是通過自然選擇進化而來的。有些人認為我們應該接受這些反直覺的例子，因為以進化為中心的觀點對生命的特征、邊緣案例和謎團提供了如此令人信服的解釋（例如，Bedau，1998）。

并非所有的立場都是相互對立的，很多都彼此一致。例如，功能主義與原始細胞整合三元組對最小生命的解釋是一致的。此外，對生命本質的描述都涉及到生命的生化特征，許多關于生命的描述是重疊的。理解生命的問題在于確定這些說法中哪些是正確的。

5. 理解生命要面對的問題

我們應該如何比較和評估對生命本質的描述？一個直截了當的答案就是看看每一種理論對生命現象的解釋有多好。這相當于做三件事：解釋生命的特征，解釋邊緣案例，解決生命的謎團。理解生命的問題就是解釋這三件事所需要面對的問題。

最初的一個困難是混淆了問題的關鍵。一些研究認為，對生命的任何解釋的關鍵檢驗，是使其符合我們的前理論直覺，即哪些事物是活的，哪些事物不是（例如，Boden, 1999）。但有應該問的是我們為什么要強調這種直覺。一個好的生命的理論可能會使我們對生命進行重新定義和分類。這可能會改變我們對于哪些情況下存在生命的態度。因此，盡管我們的前理論直覺有一定的分量，但它們并非是不可侵犯的。

也可以問一下“生命”這個詞在今天英語中的含義。但關于“生命”一詞相關的刻板印象是習以為常的，反映了我們當前對生命這一情景的最低的共同印象。因此，我們不太可能依靠單詞“生命”的含義來了解生命。

我們也不可能通過對生命一詞的概念進行分析而學到很多東西。正如“生命”的意義一樣，我們當前的生命概念將反映我們當前對生命的理解。如果我們想了解具有生命特征、邊緣案例和生命謎團的現象的真實本質，我們應該從自然現象本身去研究，而不是我們的單詞或概念。我們應該期待我們對生命現象的理解能夠不斷發展與推進。

解釋生命現象至少涉及對生命根源或本質的粗略觀點，也許還包含關于生命的粗略定義。源于Kripke（1980）的科學本質主義是這樣一種哲學觀點，認為如水和黃金等自然類的本質是其由經驗科學發現的潛在因果力量（見Bealer，1987）。水和黃金等物質的本質是它們表面之下的化學成分。另一方面，生命是一種柔韌的過程，而不是一種固定的化學物質。因此，與水或黃金不同，生命的本質可能包含于解釋其特有因果能力的（如新陳代謝、繁衍和感覺）過程的特征網絡。在這方面，生命更像是熱，這種物質中的特定過程（高分子動能）。特定溫度（比如23°C）是一種特定的過程，可以發生在所有物質中。生命也是一種過程，可以發生在不同種類的物質中，但與溫度不同的是，并非所有種類的物質都可以是活的。綜上所述，將生化約束映射到可以實例化生命的物質種類上，這就產生了生命的生化定義。值得注意的是，即使當代科學對生命是什么沒有達成共識，關于生命的科學本質主義可能是正確的。科學本質主義是關于生命本質的發現方法的哲學觀點，而不是關于生命本質具體是什么的觀點。可能需要等待進一步的科學進展才能從細節上給出生命的科學本質論定義。

目前尚不清楚生物是否具有使其本質上成為生命的特征。例如，在 Dennett 看來，生命與非生命的區別是一個程度問題，生命太“有趣”了，因此無法尋求其本質（1995，pp.201）。事實上，當代生物學和生物哲學完全信奉達爾文式的反本質主義，即物種沒有本質，其成員沒有必要和充分的屬性。相反，物種成員之間的相似性只是統計意義上的。物種只不過是抽象的可能特征空間中的一團云或一叢草。盡管可能的特征空間的某些子區域由于不適應而未被占用，但究竟哪個可接受的子區域被占用是一個偶然性事件。沒有哪個子區域比任何其他區域更本質；在固定不變的柏拉圖本質面前，每個子區域都沒有什么特別之處。這種反本質主義的概括可能有助于解釋為什么那么多哲學家被生命的集簇概念所吸引，因為這似乎是反本質主義的直接結果。

達爾文的反本質主義是針對一個狹隘的本質概念的，這個概念推崇那種無例外的必要和充分條件，并排除了邊緣案例。邊緣案例是生命的標志之一，因此生命的本質必須足夠廣泛和靈活，以包含邊緣案例。人們可以接受達爾文的反本質主義的同時仍然接受關于生命的科學本質主義。在這種觀點下，生命的“本質”將是解釋生命現象的任何過程，包括生命的特征、邊緣案例和謎團。生命不是由無例外的限制條件來定義的，而是由經驗來定義的。不幸的是，當代哲學術語模糊了達爾文的反本質主義和科學本質主義在生命問題上的相容性。

Clelland 和 Chyba（2002）認為現在給生命一個規范的定義還為時過早，因為我們目前對生命的理解太有限。他們的結論是：我們應該等到科學家們能夠區分出更多種生命的形式時，再對生命給出規范的定義。然而，現在我們可能正處在這樣的一個需要構建關于生命現象的試探性和可測試性假設的時機。這些假設很有可能是錯的，但它們可以幫助我們找到更好的理論（Wimsatt, 1987）。當我們手頭有了好的生命理論，就可以提煉出隱含在它們中的生命的定義。因此，對生命定義的追求，更像是對生命本質的追求。

生命是自然界中最基本且最復雜的現象之一。因此，關于生命的解釋既豐富又有趣，具有復雜的結構。這些解釋有多種形式，如懷疑論、詳細的生化和分子描述，以及抽象的功能主義，并且它們強調了如新陳代謝和進化等基本的生物學過程。評估這些解釋的標準包括，它們解釋生命的特征、邊緣案例及解決生命之謎的能力。許多關于生命的主要解釋仍然缺乏實質性的發展和對其中多個方面的仔細評估。因此，理解生命仍然是一個懸而未決的問題。