生物有机体的基本特征

第一节　什么是生命

什么是生命?日常生活中，人们可以很容易地区分生物与非生物。但是从科学的角度看，这是一个很难准确回答的问题。神创论认为生命是神、上帝创造的。哲学家也一直试图回答这个问题，提出过各种假说与理论，如:机械论，力图用力学规律解释生命的本质;活力论，认为生物体中存在一种激活生命的因素，这种因素被称为活力、生命力;整体论，认为生命与非生命的本质区别在于生命的整体性;还原论，主张生命系统在本质上都可以还原为物理—化学的规律，否认生命运动形式有自己的本质特点。19世纪70年代恩格斯指出:“生命是蛋白体的存在方式，这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新。”这一解释反映了当时自然科学的状况。而一些现代生物学家认为生命是由核酸和蛋白质等物质组成的多分子体系，它具有不断自我更新、繁殖后代以及对外界产生反应的能力。然而，至今还没有一个能为多数科学家所接受的生命的定义。

要区别生命与非生命，首先应该了解生命的基本特征。

一、生命的基本单位是细胞

除病毒外，所有生物体都是由细胞组成的。生物有单细胞生物和多细胞生物之分。一般来说，细菌等绝大部分微生物以及原生动物由一个细胞组成，即单细胞生物，很多单细胞生物经常会聚集成为细胞集落。单细胞生物个体微小，全部生命活动在一个细胞内完成。第一个单细胞生物大约出现在35亿年前。高等植物与高等动物则是多细胞生物。多细胞生物是由多个、分化的细胞组成的生物体，是由一个细胞—通常是受精卵，经过细胞分裂和分化，最后发育成成熟个体。其分化的细胞各有不同的、专门的功能，形成多种多样的组织和器官。在很多分化细胞的相互密切配合下，生物体能完成一系列复杂的生命活动，如免疫等。

细胞可分为两类:原核细胞、真核细胞。原核细胞没有以核膜为界的细胞核，同时也没有核膜和核仁，只有拟核。细胞中央含有核物质(通常是环状DNA分子)，呈颗粒状或网状，具有核的功能。原核细胞不进行有丝分裂、减数分裂，细胞结构简单，体积较小，是地球上最早出现的细胞，细菌和蓝藻就是原核细胞。真核细胞具有被核膜包被的真核，可看到核仁。细胞核中具有结构严谨的染色质(细胞分裂过程中浓缩成染色体)，能进行有丝分裂。细胞质内膜系统很发达，存在着内质网、高尔基体、线粒体、质体和溶酶体等细胞器，分别行使特异的功能。其原生质也处于流动的状态。

病毒是由核酸分子(DNA或RNA)与蛋白质构成的非细胞形态的营寄生生活的生命体，在自然界分布广泛，可感染细菌、真菌、植物、动物和人，常引起宿主发病。病毒没有核糖体、线粒体等细胞器，完全依赖寄主细胞作为其蛋白质合成、能量产生的机构。因此，病毒在进入寄主细胞前基本不表现出生命特征，只有当其进入寄主细胞后，才能进行一系列生命活动。

二、新陈代谢和生长发育

生物体与外界环境之间的物质和能量交换以及生物体内物质和能量的转变过程叫做新陈代谢。它是生物体内全部有序化学变化的总称，这些变化一般都是在酶的催化作用下进行的。

生物体能进行新陈代谢。在新陈代谢的基础上，生物体经历生长发育、衰老死亡的过程。

同化作用，又叫做合成代谢，是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的过程。根据生物体在同化作用过程中能不能利用无机物制造有机物，新陈代谢可以分为自养型、异养型和兼性营养型三种。自养型生物能直接从外界环境摄取无机物，通过光合作用或化能合成作用，将无机物制造成复杂的有机物，并且储存能量，来维持自身生命活动。植物、藻类、少数细菌属于自养型生物。异养型生物依靠摄取外界环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。动物、营腐生或寄生生活的真菌、大多数种类的细菌属于异养型生物。兼性营养型生物在没有有机物的条件下能够利用光能固定二氧化碳并以此合成有机物，满足自己的生长发育需要，在有现成的有机物的时候，这些生物就会利用现成的有机物来满足自己的生长发育的需要，如红螺菌等。

异化作用，又叫做分解代谢，是指生物体把自身的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并将分解的终产物排出体外的过程。根据生物体在异化作用过程中对氧的需求情况，新陈代谢的基本类型可以分为需氧型、厌氧型和兼性厌氧型三种。需氧型(有氧呼吸型)生物在异化作用的过程中，必须不断地从外界环境中摄取氧来氧化分解体内的有机物，释放出其中的能量，维持自身各项生命活动的进行。绝大多数动物和植物属于需氧型生物。厌氧型(无氧呼吸型)生物在缺氧的条件下，仍能够将体内的有机物氧化，从中获得维持自身生命活动所需要的能量，如乳酸菌和寄生在动物体内的寄生虫等。兼性厌氧型生物在氧气充足的条件下进行有氧呼吸，把有机物彻底地分解为二氧化碳和水，在缺氧的条件下把有机物不彻底地分解为乳酸或酒精和水，如酵母菌等。

在整个生命历程中，生物体可通过细胞分裂增加细胞数目或增加细胞体积实现生长，再经过性成熟、繁殖后代、衰老直至最终死亡完成发育过程。在生长发育过程中，同化作用和异化作用扮演着重要的作用:在生物体生长发育的早期，同化作用明显强于异化作用，生物体的体型逐渐增大;在生物体生长发育的中期，同化作用与异化作用大体平衡，生物体处于基本稳定的状态;而在生物体生长发育过程的晚期，同化作用小于异化作用，生物体逐渐衰老、死亡。

三、繁殖、遗传和变异

繁殖是生物为延续种族所进行的产生后代的生理过程，即生物产生新的个体的过程。生物繁殖包括无性繁殖、有性繁殖等形式。有性繁殖是由雌雄两性生殖细胞结合成受精卵而发育成新个体的生殖方式。无性繁殖是由一个个体不通过两性细胞的结合而产生后代个体的生殖方式。

在繁殖的过程中，生物体世代间相似的现象称为遗传，而子代和亲代以及子代不同个体间存在一定程度差异的现象称为变异。遗传和变异是生物进化的基础:变异是进化的素材，如果没有变异，物种将一成不变，根本谈不上进化;而遗传是进化必要条件，如果没有遗传，物种将无法延续，变异所改变的一些性状也无法保存下去。现代生物学对遗传和变异现象进行了深入的研究，对其探讨已进入分子水平。分子生物学与基因工程的诞生及其发展，使人类拥有了改造物种的能力，我们将在随后的章节中予以阐述。

四、应激性和适应性

应激性是指生物对外界各种刺激(如光、温度、声音、食物、化学物质、机械运动、地心引力等)有作出反应的能力。例如，飞蛾看到亮光就会自动朝它飞去，这是飞蛾的趋光性。还有人的膝跳反射，昆虫的趋化性，植物的向重力生长等，都属于应激性的范畴。应激性对调节生物的生命活动、生理行为及适应环境的变化具有重要的意义。

适应性是生物在长期的进化过程中通过自然选择形成的与环境相适合的现象，包括体色、形态、结构、生理功能和行为等各个方面，如保护色、警戒色、拟态等。一些生物体适应环境的行为也属于适应性，如植物的向水性、向肥性、向光性，蒸腾作用过强时的萎蔫现象，动物的各种趋利避害的行为等。

应激性和适应性都是维持生物个体生存所必需的基本特征。应激性主要表现在生物的生命过程和功能上，适应性表现在生物与环境之间的相互关系上。应激性是生物对刺激作出一定反应的特性，适应性是指生物与环境相互适应的现象，两者密不可分。

传统生物学认为，符合以上生命基本特征的就可以被称为生命。然而，随着对生命本质探讨的不断深入，“生命”这一名词被赋予了更多的内涵。人们在思考:人工智能是否是生命?地球是否是个生命?甚至，宇宙是否是个生命?相信生命的定义将伴随着科学的进步和人类对大自然认识的深入而不断发展、变化。