生命：从细胞到网络-生命是什么

阐明了非生命物质转化为生命体过程中的核心问题后，我们现在可以讨论生命体另一个有趣的关键特征——网络特征。这一特征对生命的本质有着极大的影响。我们知道生命的开端很简单，然后逐渐变得复杂。不过，“复杂化”究竟意味着什么？答案就是：网络的形成——从相对简单的反应网络变得更加复杂。这些网络的本质在于它们完全是自我复制的。那么，生命不过就是具有自催化能力的高度精密的化学反应网络，如前所述，这样的网络从简单的状态逐步发展而来。其背后的驱动力是什么呢？根据前面的讨论，是增强动态动力学稳定性的冲动，这种冲动有赖于复制反应的动力，也使得复制的化学系统发展为更复杂和更稳定的形式。现在，我们找到了复杂化过程的真正本质——网络的形成。复杂化和网络的形成，这二者实际上是一回事。从这个角度来看，生命是一个过程而非物体。或者就像卡尔·乌斯和奈杰尔·戈登费尔德（Nigel Goldenfeld）最近所说的那样：“生物学研究的不是已经存在的生命，而是如何成为生命。”67那么网络又是在什么介质中建立起来的呢？介质就是那了不起的溶剂——水。水是宇宙的汁液，它独特的性质对于建立起生命的反应网络具有重要的意义。68，69

我提出生命是化学反应所构成的网络，不过，我们环顾四周就会发现，网络似乎是由个体单位——细胞所构成。细胞被我们言之凿凿地称为“生命”的最小个体。生命体包括单细胞个体以及由许多单个细胞组成的多细胞有机体。不过，生命网络的观点引发了一个有趣且与之密切相关的问题：个体生命形式真的存在吗？个体生命似乎确实存在，至少我们身边就有许多个体生命的例子——鸟、蜜蜂、骆驼、人类和以细菌为主的单细胞生物，它们似乎都在各自独立地行动。但是，“独立性”不像我们想象的那样明确。被我们视作独立生命体的可能是不断扩张的生命网络中的一环。让我们再来看看细菌等单细胞生物。根据前面的讨论，一些细菌群落事实上可以从单细胞形式（一群单个的细胞）转变为多细胞形式。在此情况下，细菌将融合成为原生质团，这种现象通常发生在资源稀缺的情况下。无论这些细胞相互连接抑或是独立存在，它们之间都在不断通过化学交流来协调其行为。细菌生物膜是细菌协作的另一个例子。细菌的行为突显出了生命的网络特质。细菌的基因决定了它们以群体而非个体的形式存在。与其说细菌是一系列的个体，倒不如说它们构成了一个网络。

近来，关于现代细胞进化过程的思考也同样符合这个基本模式。卡尔·乌斯认为早期细胞具有高度的群体性，它们的进化主要依赖水平基因转移而实现。70换言之，早期生命就是由简单聚合物紧密连接而成的复制网络。不过，这些网络继续进化并复杂化，然后发展为更松散的模块形式。这就是细胞作为独立生物个体的诞生。这一转变具有重要的意义——我们可以将其视为一个新的阶段。生物从群体性到个体性不断增强的形态变化过程开启了一系列新的进化可能。这种转变具有明显的优势，一个复制网络中的组成单位如果独立性更强，那么这个网络比起内部相互联系紧密的网络更能抵抗外部的攻击。对于内部联系紧密的网络，我们只要攻击其中的一环，整个网络都将受到损伤，因为每一个环节对于网络的复制而言都至关重要。但是，如果一个网络由能够自我复制的单位构成，那么这种网络的结构更松散，也更模块化。即使损坏该网络中的某些组成单位，它也许还能继续存活。这意味着个体性是生命的策略，而不是生命的特征。所谓的“个体性”只是进化为了增强系统的复制能力和抵抗力所采用的一种手段。网络的视角能够改变我们思考生命的方式，并且也再度证实生命现象应该被理解为一个过程，而非一种形式（形式只是对过程的偶然呈现）。这样看来，生命的过程（复制的过程）为了实现其复制目标的最大化，可谓是“无所不用其极”。如果群体性可以带来最大化的效应，生命过程就会选择这一性质；而一旦个体性（物理上独立的个体）更有优势，那么被选择的就是个体性。一切都是为了在特定的时间地点里获得最好的结果。

那么个体性在多细胞系统里又承担了什么角色呢？当然，人们可以举出直接而明确的例子来。不过，“个体”的界定在这种情况下同样充满了问题。以我们人类为例，每个人都由数以亿计的独立细胞构成。这些细胞种类繁多，数量也大约达到了1013的数量级。但惊人的是，人体内存在的细菌细胞数量是人类细胞的10倍。从数量的角度来看，我们的细菌属性比人类属性还要强！数以亿计的细菌（包括几百个不同的物种）寄居在我们的肠道、体腔和皮肤上。每个人都是一个超有机体——一个巨大的网络，而不是简单的有机体。71这些细菌对人体的健康至关重要，因此它们最近被人们称为“被遗忘的器官”！72关键在于，每个人和其他所有多细胞生物一起构成了一个生态网络，而不是孤立的生命体。实际上，至少从人类的角度而言，关注生命的网络特质而非个体特质可以帮助我们从全新的角度来理解疾病和防治疾病。(www.xing528.com)

那么植物中的情况又如何呢？植物的个体性同样值得怀疑，因为它们也是广阔生态网络中的一环。植物和动物一样，其新陈代谢也有赖于细菌的作用，不过二者中具体的机制有所不同。植物利用氮进行蛋白质的合成，不过大气中的氮具有惰性，因此不能直接被利用。是土地中和植物根部的细菌使植物能够获取可以直接利用的氮。现在，我们发现生命就像是一套“你中有我”的俄罗斯套娃，它们和其他套娃共同构成了一个网络，而不仅仅是一系列的个体进行简单的互动而已。即便是人类肠道中的细菌也未必是复制链上的最后一环，这些细菌本身可能是其他更简单生命形式（如病毒）的宿主。病毒不具有新陈代谢的能力，它们只能利用宿主细胞的代谢能力进行复制。那么病毒就是复制链末端了吗？生命中永远充满出人意料的情况。最近，人们发现自然中存在大量的巨型病毒，有些病毒的尺寸甚至比细菌更大。有趣的是，研究表明这些巨型病毒本身也可以被更小的病毒侵染。就像俄罗斯套娃一样，你永远也不清楚究竟哪一环才是最后一环。复制化学中充满令人意想不到的迂回曲折。

以上就是分析生命网络下游的结果。不过，如果我们从人类开始回溯到网络的上游，我们会发现人类个体首先属于一个核心家庭，核心家庭又是大家族的一部分，家族属于地方群体，而地方群体则是人类组织的一部分。生命网络在任何一个层次的功能都取决于该网络上游和下游的功能。生命网络具有不同层级的复杂性，个体所代表的不过是网络中某个特定层级的复杂性。举一个“性”方面的例子，这个话题总是能吸引人们的注意力。“性”告诉我们，我们作为具有性特征的个体从繁殖的角度而言是不完整的。从生物学的角度出发，我们实际上并没有个体性，个体是没有未来的。正因如此，我们才会强烈而迫切地关注“性”的话题。此外，我们在情感方面同样是不完整的，各种心理因素将我们与人类网络联系了起来。我们渴望与他人共处。我们认为每个人都是独立的个体，但事实上所有人类是一体的。我们认为自己独一无二，但我们不过是网络中的一环罢了。因此，地球上无处不在的生物圈不应该被视为数以亿计的独立生命形式，而理应被视为一个不断扩张的生命网络。复制的冲动会千方百计地寻找新的方式来扩展这个网络并让它进行复制。显然，根据前面的讨论，提出一个关于独立生命体的准确定义是颇有难度的。个体是否必须具有独立繁殖的能力呢？这样的话，任何具有性征的个体（譬如你、我）都不符合这个定义的要求。如果一个生命体和其他复制体有着共生关系，没有这些复制体的帮助它将无法繁殖，甚至不能生存，那么这个生命体能算得上是个体吗？在这个巨大的复制网络中，即使某些部分看上去似乎是独立的，这也通常不过是虚幻的表象罢了。

生命的网络特性可以帮助我们解决近年来常被提起的一些生命问题。根据书中的生命理论，复制是生命的关键。那么骡子或不育的兔子都不能进行繁殖，这是否意味着它们不能算是“活着”的呢？不过事实是这两种动物确实活着。它们虽然不能繁殖，但却依然属于这个复制网络，它们只不过是位于链条末端而已。一条止于死胡同的路仍然是一条路，也仍然是道路网络中的一部分。骡子是复制个体，并非因为它们可以繁殖（它们不可以繁殖），而是因为它们的存在完全有赖于复制过程。那么病毒的情况又如何呢——它们能算活着吗？我们可以就这个问题展开漫长的辩论，但最终的答案则取决于我们如何定义生命体。很明显，病毒缺乏一些关键的生命特征，比如独立进行新陈代谢的能力。尽管如此，病毒毫无疑问是生命网络中的一部分。对于病毒而言，“活着”更像是一个语言学或是哲学问题，而不是科学问题。