生命泛指一類具有穩定的物質和能量代謝現象(能夠穩定地從外界獲取物質和能量並將體內產生的廢物和多餘的熱量排放到外界)、能回應刺激、能進行自我複製(繁殖)的半開放物質系統。生命個體通常都要經歷出生、成長和死亡。生命種群則在一代代個體的更替中經過自然選擇發生進化以適應環境。
具有以上特徵的個體均被視為生物,不過並非所有對生命的定義都以上述條件為標準。例如新陳代謝和自我複製的能力有時被視判斷生命的根本條件,我們稱之為生命現象。
病毒在有寄主可寄生的時候,會表現出生命現象;但在沒有寄主可寄生的時候,不會表現生命現象,所以病毒是介於生命與無生命之間的一種奇妙的生物。
生命沒有公認定義。不同的科學家提出過各種定義,但如何以明確的詞彙定義生命對科學家來說仍然是一個難題。
科學家經常認為只有生物體會展現以下全部現象:
體內平衡:能夠調節體內環境以維持身體處於一個相對恆定的狀態,例如恆溫動物能發汗來降低過熱的體溫,也能靠發抖來產生額外的熱量以保持體溫。
組織性:由一個或以上的生物基本單位──細胞所組成。
新陳代謝:能夠轉換非生物為細胞成分(組成代謝)以及分解有機物(分解代謝)來獲取和轉化能量。生物體需要能量來維持體內平衡及產生其他生命現象。
生長:使組成代謝的速率高於分解代謝的速率來讓細胞體積增大,並在細胞分裂後使細胞成長。一個生長中的有機體增加其細胞的數量和體積,而不止是將得到的物質積存起來。某些物種的個體可以長得很巨大,例如藍鯨。
適應:對環境變化作出反應的能力,與生物當前的身體構造、生活習性及遺傳有關。這種能力對生存是很重要的。生物可以通過進化適應環境。
對刺激作出反應:反應可以以很多方式進行,從單細胞變形蟲被觸碰時的收縮到高等生物在不同情況下的複雜反射。最常見的反應是運動,例如植物的葉片轉向太陽以及動物追捕其獵物。
繁殖:能夠產生新的個體。包括只需一個親本的無性生殖和需要至少兩個親本的有性生殖。
大部分科學家稱這樣的現象為生命的表現方式。通常必須具備全部七個特徵才能當作為生命。
但是,這個定義也有局限性。例如:有些生物體不能繁殖,因為它們是正常物種中自然形成的生殖器官發育不全的類型(例如工蟻、工蜂),或者它們的生殖器官受到了破壞(比如宦官),或者它們是種間雜種而不能產生後代(例如騾、獅虎獸)。這些生物體仍是生命。有些人說生命的特性是可遺傳的;因此,這些不能繁殖的有機體也還是有生命的,它們仍可以通過親屬選擇等機理來產生新個體。
有些人認為病毒和朊毒體(能夠進行自我複製的蛋白質)是可以自行複製的毒素而不是生命體,因為它們不能在沒有其他細胞的情況下表現出生命現象。但是,立克次體和衣原體等有類似細菌的細胞結構的生物也不能獨立執行很多重要的生化過程,它們也要進入真核生物宿主細胞的細胞質內進行生長和自我複製。另外,幾乎所有的生命都倚賴其他物種提供食物,並且歸根結底需要地球上某些細胞的特殊化學作用來提供能量源,如光合作用和海底熱泉細菌的硫化作用。
具系統性的生命定義是,生物是自我組織並自我製造的。這些物質不與耗散結構混淆(如:火)。
這個定義變種包括了Stuart Kauffman定義生命為能夠複製自己或他人的一種autonomous agent或一種multi-agent system,並最少完成一次熱力學循環。
其他定義包括:
生命是具自我組織,自相殘殺的系統的特徵,而其中包含了可以突變的族群。這定義不包括某些哲學定義為有生命的火焰,但包括了工蟻、病毒和騾。自我複製以及能量消耗只是系統要保持延續的方法之一。這解釋了為何蜂有生命但又會為了保護蜂巢而自殺。在這個個案中整個群體運作的方式與生物無異。
一種製造不同且可變複雜性的互動物質組織,透過利用物質和能量複製「接近完美」的個體。這個定義中的「接近完美」便是複製中有利於使生物適應環境的突變。
儘管不能準確地找到確實時間,但有證據表現地球上的生命已存在了大約37億年。
雖然沒有標準表示生命起源的模型,但現時最為公認的科學模型建立於一個或以上下面的發現之上,可以粗略地列出有以下假設:
模擬真實的史前生物環境以製造形成生命的基本細小分子。這已由米勒-尤里實驗以及Sidney W. Fox的工作所證明。
磷脂自發地形成脂雙層,而脂雙層是細胞膜的基本結構。
製造隨機核糖核酸分子的過程可能製造出核酶,而可以在非常特殊的環境下製造更多核糖核酸。
很多不同的假說認為早期地球上的簡單有機分子能夠轉變為原始細胞並進行新陳代謝。很多模型可分為「先有基因」或「先有新陳代謝」兩類,但最近流行的混合模型並不屬於任何一類。現時所推測的生命歷史還有很多疑點,生命的起源對科學家而言仍是一個很大的謎團。
地球是人類在宇宙中唯一已知有生命存在的星球。德雷克公式可以估算其他地方出現生命的機率,但科學家不同意很多公式中變量的值(嚴格地說,德雷克公式計算的是處於銀河系中且我們可能接觸的外星生物的數量,而不是有生命的機率)。取決於不同的值,方程式可以暗示生命的形成是頻繁或稀少的。德雷克計算我們在任何時間可能接觸的外星生命只有1個。
有關地球生命的起源,胚種論和exogenesis認為生命來自宇宙,通過隕石、彗星或宇宙塵等天體到達地球。但是這些理論對解釋生命的起源沒有幫助。
生命的終結即死亡。以人類為例,呼吸及心臟跳動停止和腦部停止活動為判定死亡的標準。生命體的死亡可以是因為細胞分裂的次數達到極限而衰亡,也可以是被毒素、自然災害或其他生物殺死。
任何一個個體的死亡並不會威脅物種的存在,反而是維持物種延續的重要環節。如果年老的個體永遠不死,新的個體會失去生存空間和生存必需的資源。但個體大量死亡至難以維持繁殖時,物種就可能滅絕。
已經死亡的細胞不能重建生命活動。已經死亡的生物個體不能復活。這是生命的基本特徵之一。
依據傳統的概念,把人的心跳、呼吸永久性停止作為死亡的標誌,可分為瀕臨死亡期、臨床死亡期與生物學死亡期。目前公認的醫學觀念以腦幹死亡作為腦死亡的標準,即「臨床死亡期」,一旦出現腦死亡現象,就意味著一個人的實質性與功能性死亡,即所謂「無救」(現代醫學無法救治)。死亡無疑是人的一生中最重大的事件,為求慎重及防止誤判(深度昏迷)、謀殺(迅速開立死亡證明並火化),以及在雖然不能以「人為」的努力救治,但事實間有病人在生物學上死亡前自然回復的實例下,無論在法律或道德上親人或醫護人員要先放死者在殮房,等候「生物學死亡期」(約兩三日左右)後確認死亡,才可以辦理後事的。世界上部分宗教與民間信仰里,死亡是指一個人的靈魂離開肉體的現象。
死亡後的動物與人類的屍體會出現一系列的生理變化,包括屍冷、屍僵、屍斑和腐爛等。這些現象也可以用來判定死亡。死亡後的生物將會遭微生物或細菌分解成基本元素,從而促成了生態環境的元素循環,在過程中屍體將會面臨腐爛過程。
人類的死亡原因通常分為自然死亡(俗稱老死、壽終正寢)、病逝、戰爭、自然災難、意外事故、他殺、自殺等。
人類在同類死亡後,會根據死者與自己的親疏關係或其社會地位,為之舉行規模不等的葬禮。人類也往往會為自己的寵物舉行葬禮,文學作品中甚至還出現人為植物舉行葬禮的例子,但對人為屠殺而死的禽畜一般做食用、加工銷售處理,對病死的動物通常焚燒或掩埋。
現代人類對同類遺體的處理通常有土葬、火葬、海葬、天葬、塔葬等方式。 亦有人選擇以化學的形式保存遺體。一些名人的遺體會被放到展覽館上作個人展覽或撒到大海中。 另外,不少志願者把個人的遺體的器官捐贈給病人作治療,也有志願者把遺體捐贈給醫療機構作醫學研究、教育、或人體展覽。 還有少數人選擇在極低溫的環境下冷凍他們的遺體作保存。古代埃及人則會把屍體製成木乃伊,以保存遺體。
在物質科學與無生源論中,生命起源的研究對象主要是關於地球上的生命,如何經歷約39到41億年的演變,從無生物(或死物)成為生物。
地球誕生時的面貌和現在不同,包圍在地球外表的水氣雖已凝結成液態性的水-海洋,但溫度還是很高,那時具有活動力的火山遍布地表,不時噴出火山灰和岩漿 ,大氣很稀薄,氫、一氧化碳等,各種氣體於空中形成一朵朵的捲雲,氧氣很少,因無充足的大氣層掩蔽,整個地球曝露在強烈的紫外線之下。此時雲端的電離子不斷引起風暴,而交加的雷電不時侵襲陸地。
這些物質越聚越多分子間互相影響,而形成更複雜的混合物,在這其間來自外太空的隕石也可能帶來一些元素參與變化,而產生了DNA,DNA有兩項特質:第一,它能通過轉錄產生mRNA,而mRNA則能夠翻譯出蛋白質,第二,它能自行複製,DNA這兩項特質也是細菌類的有機生物的基本特質,而細菌是生命界最簡單的生命體,也是目前我們可以找到最古老的化石。
DNA的複製本領來自其特殊的構造,DNA為雙股螺旋,細胞的遺傳訊息都在上面,然而DNA在複製過程中也會出錯,或是分子群的一小部分出錯,如此複製工作就不盡完美,製造出來的蛋白質也可能完全不同,也就是如此演化便開始產生,一旦生命有了不同的型態,自然才能實施淘汰和選擇的法則,生物才能一步步的演化下去,我們從化石中得知三十億年前那些類似細菌的有機物之間,已有顯著的不同。
地球生物組織中的蛋白質具有高度的選擇性,只使用了已發現胺基酸的不到五分之一,而這些胺基酸種類又是經過嚴格篩選出來的。按照隨機產生的機率計算,即使生成一個很簡單的具有生物活性的蛋白質,也許要遠遠大於可能性的次數才能隨機產生,其自然機率也是小到幾乎不可能出現。然而自然選擇不是一個隨機的過程,否則就不稱其為選擇了,因此這類質疑現在已經不成為主要爭議。
上述描述論及原始大氣時,提到是一個缺氧的環境。這樣地球就沒有臭氧層的保護。在強烈的紫外線照射下,DNA,RNA及蛋白質難以存在。假如有氧氣存在,其強烈的氧化能力也會破壞蛋白質等有機分子。
上述解釋在產生DNA/RNA遺傳物質的時候只是一筆帶過。然而在分子生物學研究發現,蛋白質和遺傳物質存在嚴重的依賴關係。沒有蛋白質的參與無法完成DNA/RNA的複製和組合,沒有DNA/RNA攜帶的信息,蛋白質也就無從產生。 《新不列顛百科全書》說:「惟獨這兩種分子共同發揮作用,生物才可能在地上生存。」可是這套百科全書指出,這兩種分子怎麼會彼此緊密合作,「在生命起源方面」仍然「是個關鍵性的啞謎」。而目前解釋此一矛盾的理論,較為人所知的是「RNA世界學說」。
RNA世界學說(英語:RNA world hypothesis)是一個理論,認為地球上早期的生命分子以RNA先出現,之後才是DNA。且這些早期的RNA分子同時擁有如同DNA的遺傳訊息儲存功能,以及如蛋白質般的催化能力,支持了早期的細胞或前細胞生命的運作。
關於獨立的RNA生命型態概念,是在1968年由卡爾·沃斯(Carl Woese)所著的《遺傳密碼》(The Genetic Code)一書中所建立。此外亞歷山大·里奇(Alexander Rich)也曾於1963年提出類似想法。「RNA世界」一詞則是由諾貝爾獎得主沃特·吉爾伯特(Walter Gilbert)於1986年提出,是依據現今RNA具有各種不同型態的催化性質所做的推論。
諾貝爾獎(瑞典語:Nobelpriset,挪威語:Nobelprisen)是根據瑞典化學家阿爾弗雷德·諾貝爾的遺囑所設立的獎項。諾貝爾是近代炸藥的發明者,因此也獲得了巨大的財富。但他對自己的發明用於破壞感到震驚,於1895年11月27日在法國巴黎的瑞典-挪威人俱樂部上立下遺囑,用其遺產中的3100萬瑞典克朗成立一個基金會,將基金所產生的利息每年獎給在前一年中為人類作出傑出貢獻的人,以表彰那些對社會做出卓越貢獻,或做出傑出研究、發明以及實驗的人士。
諾貝爾終生未娶,亦無子嗣。在其逝世前,親兄弟也早一步去世。但他的發明-炸藥,取得了眾多的科研成果,也成功設立許多工廠生產,累積巨大財富。
由於諾貝爾終生主張和平主義,也因此他對於自己改良的炸藥作為破壞及戰爭的用途始終感到痛心。在即將辭世之際,諾貝爾立下了遺囑:「請將我的財產變做基金,每年用這個基金的利息作為獎金,獎勵那些在前一年為人類做出卓越貢獻的人。」根據他的這個遺囑,從1901年開始,具有國際性的諾貝爾獎創立了。諾貝爾在遺囑中還寫道:
把獎金分為5份:
獎給在物理方面有最重要發現或發明的人;
獎給在化學方面有最重要發現或新改進的人;
獎給在生理學或醫學方面有最重要發現的人;
獎給在文學方面表現出了理想主義的傾向並有最優秀作品的人;
獎給為國與國之間的友好、廢除使用武力作出貢獻的人。
為此,諾貝爾分設了5個獎。
1969年,瑞典國家銀行設立「瑞典國家銀行紀念阿弗雷·諾貝爾經濟學獎」,一般通稱諾貝爾經濟學獎,但實際上並非諾貝爾獎。
1901年12月10日即諾貝爾逝世5周年時,諾貝爾獎第一次在原皇家音樂學院頒發了文學、物理、化學和生理學或醫學獎。從1902年起,諾貝爾獎每年由瑞典國王親自頒發。一開始,當時的瑞典國王奧斯卡二世並不同意將此全國大獎頒發給外國人,但後來意識到該獎金對於這個國家的公共價值,他改變了主意。
諾貝爾獎於每年12月10日,諾貝爾逝世那天,舉行正式的頒獎典禮。但是獎金獲得者名單通常在當年的10月份就由不同的委員會宣布。在第二次世界大戰期間,因戰爭關係停頓了幾年。
諾貝爾獎的獎金豐厚,在同一年裡,各項獎金的數額是相同的,不同的年份,獎金數額有所變動,其幅度主要取決於市場行情。每個各項獎金可由兩個獲獎者均分享(最多不超過三人);如果當年無人得獎,則該獎金可留待翌年;每一項獎金在五年內至少應頒發一次,以鼓勵得獎人能夠繼續工作而不至於受到財政上的壓力。
人們對諾貝爾獎的爭議點,除了在各獎得主必須是三人以下的限制外,還有諾貝爾和平獎的頒發對象,少數幾位和平獎得主支持納粹,另外還有諾貝爾獎不設立重要的數學獎。
諾貝爾和平獎的頒發對象有可能並不愛好和平,這是比較大的爭議,因為諾貝爾基金會無法確定獲獎者在得到和平獎後是否還會發動戰爭,所以諾貝爾基金會只能在道德層面上約束得獎者,希望獲獎者保持最大限度的剋制。1919年的諾貝爾物理學獎得主約翰尼斯·斯塔克曾為自身利益為希特勒效勞,與和平獎得主相同,諾貝爾基金會無權使獲獎者改變自己的看法,也只能在道德層面上約束獲獎者。當達賴喇嘛獲得1989年諾貝爾和平獎時,委員會主席說這決定「在某種程度上是為紀念聖雄甘地而作的貢獻」。
諾貝爾獎的老規矩:得主必須是三人以下,也產生了較大的爭議,有人說這個規則與西方價值觀相吻合,該獎項只是表彰在科學領域中有重大突破的個人和小團隊的。不過也有例外的是諾貝爾獎中的和平獎,分別在1917年,1944年,1963年頒發給了紅十字國際委員會(International Committee of the Red Cross)組織。
諾貝爾獎在對於物理學獎及化學獎的頒發在學術界所引起的爭議也較大,其中最為著名的例子是愛因斯坦沒有因相對論獲得諾貝爾物理學獎而在12年後才因光電效應獲獎。
關於諾貝爾基金會不設立數學獎,民間有很多說法,其中有一個流傳較廣的說法是諾貝爾的妻子與一位名叫雷富勒(Mittag-Leffler)的數學家有外遇,所以諾貝爾本人強烈要求不設置諾貝爾數學獎。不過這個說法也被人指責顯然不實,因為諾貝爾根本沒有結婚。(參看:數學領域的諾貝爾獎——菲爾茲獎)隨著計算機的發展,關於諾貝爾獎是否應該增設諾貝爾計算機獎也引發了激烈的討論,計算機圖靈獎被稱為「計算機界諾貝爾獎」。
諾貝爾獎獎牌
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