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3 所有生物共有的生命特征

生物是活的，那么什么是生物呢？对于任何系统来说，性能的差别都产生于结构的差别。生命系统也是一样，虽然生命的形态千奇百怪，生物的性状奥妙无穷，但所有生命现象的产生都有一个共同的原因，都来自于特定的结构。多数生物结构都非常复杂，甚至复杂得难以想象。

特定的结构并不一定是由蛋白质和核酸组成。在生命起源的过程中，第一个生命叫做“卢卡”。卢卡是蛋白质，还是RNA？对这个问题曾有过激烈争论。其实不管是蛋白质还是RNA可能都不是卢卡产生的必要条件，机器人也已经具有了很多生物的特点。所以必须脱离这些物质形式去寻找生命物质结构的本质特征。

  生命有很多特征，但教科书上所罗列的大多数特征都只是一部分生物的特征，包括新陈代谢、再生、条件反射等等。那么到底哪些特征才是所有生物所共有的呢？

 所有生物共有的生命特征只有三个：不灭绝、结构复杂和自复制。现有的所有生物的结构中都包含一些基本的结构特征，这些结构特征历经数十亿年没有大的变化，虽然生物的无数个体都死亡了，无数种类都灭绝了，但这种基本结构特征一直没有灭绝，而且存在于现存的所有生物体内。所谓不灭绝就是指基本结构特征一直没有灭绝。不灭绝和结构复杂都是生物的结构特征，自复制是一种功能上的特征，但这种功能是由特定的结构所产生的，而且不灭绝的正是这种结构特征。只要生物不灭绝，生物就可以持续进化，生物的各种特性和环境的各种特性都可能成为生物进化的动力。而只要生物持续进化，就能不断产生各种复杂结构。

定理：持续进化是系统复杂结构产生的充要条件。

那么，为什么生物能够持续进化呢？为什么生物历经数十亿年不灭绝呢？现在我们设想有某种物质具有生命的功能，那么不管它是不是由蛋白质和核酸构成，它一定具有一种特定的与周围的非生物不同的结构。自然界中的任何物质都会与周围的其它物质发生相互作用，包括碰撞、传热等物理作用和各种化学反应，这些相互作用可以改变物质的结构。一旦那种生物的物质结构发生了变化，它很可能就不再具有生命功能了。所以，在各种环境破坏下，生物的结构必须持续存在，生命的各种功能才能持续存在。

4 什么叫系统的适应性

简单结构存在的概率大，复杂结构不容易产生，容易被破坏。我们所说的生物一般是指由大分子构成的物质系统，多数生物的结构都极其复杂。由于结构复杂的非生物不能自复制，所以自然界中的非生物的结构比生物简单得多。即使是人造的非生物也比不上生物的复杂水平。高超的艺人在一个米粒上的精雕细刻和计算机的芯片，都比不上细胞的精细水平。蛋白质的分子量动辄数十万，还有各种组织和器官，所有这些结构和生物功能都是由生物DNA的复杂结构决定的。虽然不是所有的生物都比非生物复杂，但还是很容易找到一个区分生物和非生物的复杂性的大致界限。那么非生物的结构为什么远没有生物那样复杂呢？

不同种类的非生物都在不断产生和不断被破坏。有些非生物总能大量产生，如冰、铁锈等，有些非生物结构很难被破坏，如沙粒、惰性气体等，所以这些物质我们很容易见到。但也有很多非生物产生的速度慢，结构被破坏的速度快，例如钠、钾等金属在空气中会迅速被氧化，所以这些物质我们在自然界中很难见到。再如石油，我们现在能见到石油，是因为古代几乎没有人开采和利用，石油虽然产生的速度慢，但被破坏的速度也很慢。现在人类大量开采和使用石油，石油将很快被用完，那时我们的后代就看不到石油这种结构的物质了。

定理：任何一种结构的物质长期存在的条件都是其结构产生的速度大于等于破坏的速度。

这好像是一句废话，其实很重要，达尔文之所以没有说清楚什么叫“适者”，关键就是因为没有找到这个定理。

定义：系统的适应性就是系统产生的速度与被破坏的速度之差。

系统适应环境就是指系统在某种环境下比较稳定，能保持自身结构和主要功能的存在。由上面的定理可知，只有当系统结构产生的速度大于等于其破坏的速度时，这种结构才能长期存在，才能适应环境。

功能的适应主要有两种实现方法。一种是系统结构中对应这种功能的部分的产生速度大于等于破坏速度。例如，生物的某些细胞分裂速度大于其死亡速度。另一种方法是通过柔性变化实现适应。例如，生物皮肤毛孔收缩以减少水分蒸发。系统结构存在时，系统某些功能可能丧失，能保持的系统功能是适应环境的系统功能。

非生物曾经出现过的结构形式一定比现存的结构形式多得多，比现有的非生物复杂得多的非生物应该也出现过。但多数复杂非生物结构的产生速度慢，被破坏的速度快，所以很多结构在现实世界中不存在。任何物质产生和被破坏的速度都取决于自身的性质和环境条件，非生物中的复杂物质的性质使他们容易被破坏。而且，结构越复杂的物质，就越不容易产生，越容易被破坏。所以非生物中没有像生物那样复杂的结构。