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通識在線第 74 期(2018年01月)

該怎麼「定義」生命?


文/蔡孟利 宜蘭大學生物機電工程學系教授
 生命現象是指生物體才能表現出的,跟那些不是生物體的物質之間的特徵差別。不過「生物」其實是個很直觀的概念,我們對於生活周遭那些常見的形形色色物體,總是可以很清楚的說出那個是生物、另外那個不是。我們不會認為一塊岩石是生物,但會毫無困難的認為在這塊岩石縫中長出來的小草是生物無誤。這些直觀的生物與非生物的判斷經驗累積多了,就很容易的歸納出一些通則,用來判斷被認為是生物的東西和被認為是非生物的東西之間的差別。這些通則,也可以說是生物體所能進行的生命現象之特徵描述,包括了代謝、感應、生長和生殖。基本上,若是一個物體能表現出這些特徵,那我們就可以說它是一個生物;反之,一個物體如果不能夠表現出這四者,那我們就可以說他不是生物。

 然而,僅依這四個特徵作為生物與非生物之間的判斷標準會不會過於武斷?以一個常見的例子來說,騾是馬和驢的雜交種,但公騾子和大部分母騾子是沒有生殖能力的;儘管沒有了「生殖」這項特徵,不過應該沒有人會否認一隻活生生的騾是生物。這樣看來,似乎並不是所有被認為是生物體的東西都會具有這四項特徵的全部,然而仔細想想,這個例子我們可以用這樣的角度來看待。若以一隻成年的騾的個體來說,牠是缺乏繁殖的能力沒錯;但若將眼光縮小到那顆騾在形成之初的受精卵,那顆受精卵卻是有繁殖能力的。一隻活的成年的騾是由擁有繁殖能力的騾受精卵所形成的,這個形成的過程是一個動態的連續事件,一直在一個跟外界有明顯區隔之獨特空間內、一個叫做騾的形體空間內進行;儘管這個空間的體積、輪廓和內容物不斷的變化,但確實一直維持著這個獨特空間內於時間軸上發展的連續性。因此從這個騾受精卵到成體騾的發展過程來界定,騾,仍然符合那四項特徵。

 是以在討論生命現象的這些特徵時,指定討論的空間及時間的範圍,可以更明確聚焦我們所要的結論。

 再舉一個假想的例子來說,就像電影變形金剛內那樣的智慧型機器人,感覺上,這些金屬的金剛們就像一個活生生的生命體。在他們體內不管是以什麼樣的能量來源作為動力,基本上都意味著他們能夠進行某種代謝型式的能量轉換反應;他們的構造內也具有各式各樣的感測及反應的能力,完成各種對應環境變化的自主行為,這也符合感應這一項。但如果這個機器金剛利用其機體外的工具與廠房設備造了一項新的飛行設備並加裝到自己原有的機體上,在外貌上就有了類似生長的樣子;如果再更先進一點,他還可以操控各種零件製造與機體組裝的設備與工廠,依他的自主意志製造出一個跟他完全一樣的變形金剛,那麼就事實上來說,是不是也等同於他們有了生殖的功能。如此說來,這樣的變形金剛同時具有了代謝、感應、生長和生殖四項生命現象的特徵,那它們是不是就可以視為生物體呢?

 從我們剛剛在騾身上所得到的討論經驗,關於這個變型金剛的思考,也一樣要放在特定的空間及時間範圍內來討論。首先是變形金剛這個機械體是怎麼出現的,在電影內並沒有特別交代這一點,但從劇情的內容看起來,這些機器金剛應該是被產出時就已經具備成熟的結構,沒有隨著時間的改變而自然的改變其周身機構。因此在這個一生出來就已經成熟的機構裡面,完成了在意義上與生物體內所謂的「代謝」及「感應」的特徵相似的工作,就這兩項在其機械構造範圍內可以自行產生的事情來說,是符合我們對生命現象描述的要件。但這樣的變形金剛俱備生長和生殖的特性嗎?

 因為這個金剛的機械體在一造出來時就已經俱備完整成熟的個體,缺乏隨著時間的改變而自然改變其周身機構的過程,因此沒有一般概念上認為是「生長」的過程。但或許你會說,這個金剛會變形啊,其形體在不同時間內也會有所不同啊,當他從一部高度不過兩公尺的汽車模樣變成長五公尺的巨獸,這不算生長嗎?

 還是不算!因為這種情形就像一個以縮骨功的特技將全身緊縮成一團不到八十公分的肉球後,又忽然展開成為一個一百六十公分跳躍著的正常人那樣。那是屬於在既有構型上、可回復原狀的短暫變形,不是屬於新結構的增加或是永久性的結構變化,所以還是不能稱之為「生長」。那如果像之前所說的金剛自己利用其機體外的工具與廠房設備,造了一項新的飛行設備並自行加裝到自己原有的機體上,這樣在外觀上有了新結構,是否可稱之為生長呢?還是不能!這情況就像是人抓了滑翔翼之後,可以在空中停留翱翔一段時間,雖然在空中的那段時間,人跟滑翔翼做了短暫的結合,也賦予了人新的能力,但應該沒有人會認為這是人的「生長」結果吧!因為這個滑翔翼並不是人體原有的結構所衍生出來的新構造,就個體所佔的空間範圍來看,它的產生,來自於人體結構以外的工廠製造所得,因此不算是「人的生長」。同樣的道理也適用在剛剛所提的變形金剛身上,那套變型金剛的新飛行設備裝到他身上之後,並不能算是「生長」。

 一樣的空間範圍考慮也適用在變型金剛的「生殖」上。操控各種零件製造與機體組裝的設備與工廠,依他的自主意志製造出一個跟他完全一樣的變形金剛,就事實上來說,這個新誕生的變形金剛雖然在外觀和功能上與原有的變形金剛完全一樣,而且也是根據他的意志所組裝出來的新機器人,但是因為在結構的關係上,整個生產的過程中,新個體與舊個體之間一直都是獨立的,新個體的結構並非從舊個體衍生而來,因此我們不認為這樣的變形金剛的行為是屬於生物體的「生殖」。

 所以變形金剛經過這樣逐項的檢視,不算是生物。

 不過要注意的是,在上述的討論中,我們使用了代謝、感應、生長和生殖這四個名詞來說明生命現象,因此當我們想要用這四個名詞來開展我們對生物學的討論時,理想上,就有必要對這四個名詞的意義做清楚的規範及演繹,亦即,這些用來定義生命現象的「定義」,本身就需要被清楚的定義,要能描述出這四個看似理所當然的名詞之具體意涵。不過就科學上的實務來說,我們其實很難說清楚這些用來定義生命現象的「定義」,即便只是以定性的方式來描述也很難。例如,「生殖」,這個名詞的意思帶有親代與子代的概念,親代產出子代的過程就是生殖,這是大部分的人都能接受的直觀解釋。但如果我們以這樣直觀的解釋來看待大腸桿菌時,事情就變得麻煩。一隻大腸桿菌以分裂生殖的方式變成兩隻,任何人該都不會懷疑那是一種生殖吧!但問題是,當一隻大腸桿菌分裂變成兩隻大腸桿菌的時候,這兩隻大腸桿菌並沒有親代和子代的分別,沒有那一隻是從另外一隻生出來的,兩隻幾乎可說是等價的。

 這個簡單的例子顯示出,當我們準備說明「生殖」這個概念時,一定沒有辦法以一個簡潔明確的語句來敘述,我們得有面對許多「特例」的心理準備。「特例」在生物學的理論中無所不在,這也是生物學的知識在架構時,最令人感到困擾的地方。 
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