大约 35 亿年前,地球上出现了生命被点燃从分子开始就存在,并随着时间的推移分支成我们今天所知道和喜爱的一系列壮观的实体。 目前的思路也是如此。
但我们仍然没有真正对生命有一个明确的定义。 例如,是一个活? 还是整个森林生态系统? 毕竟,生态系统的许多方面就像体内的器官一样相互依赖。
新墨西哥州圣菲研究所的生物学家 Chris Kempes 和复杂系统研究员 David Krakauer提出了这个想法我们对进化作为生命驱动力的关注可能“使我们对生命的其他一般原则视而不见”。
为了探索这一点,研究人员将“生命”的定义扩大到两个能量和信息过程的结合,这些过程可以随着时间的推移编码和传递适应性信息。
使用这个定义极大地增加了可被视为生命的内容,包括文化、森林和经济等概念。 更传统的定义可能将它们视为生命的产物,而不是生命本身。
“人类文化依赖于思想的物质,就像多细胞生物依赖于单细胞生物的物质一样,”肯佩斯解释。
根据他们的新定义,研究人员认为,生命在地球上已经出现过多次,而且我们实际上与当前生命的多种形式共存。
肯佩斯和克拉考尔提出的框架对生命所包含的内容具有三个层次的约束,如下图所示。
(Kempes 和 Krakauer,J. Mol. Evol.,2021)
在第一层,生命受到可能形成它的材料(例如分子)的限制。 在第二层,生命受到更广泛宇宙的约束(例如重力),而在第三层,生命通过适应性过程(例如自然选择)进行优化。
在这个层次结构中,考虑了将物理学与生物学结合起来的概念。 例如,生命使用许多使用一级约束的能量生产梯度,但所有这些都必须遵守定律的二级约束。
研究小组表示:“没有任何细胞含有比环境中可用的总自由能更多的内部结构。”在他们的论文中写道。
“我们预计许多丰富的生物学概念将由三个层次的‘奇怪的纠缠’来定义,因为这三个层次将不可避免地共同进化。”
这个理论完全将生命视为一个光谱,而不是一个离散的现象,就像是什么让我们成为一个个体? 只有由相同 DNA 产生的细胞,还是我们的微生物组也是如此? 更不用说从环境、细胞生理学和进化过程中获得的能量之间的流动联系。
虽然这可能与量子物理学一样都是令人费解的理论,但这是从新角度看待旧概念的一次令人着迷的尝试。 特别是对于复杂的系统,例如生命和我们生活的后果,有时拓宽我们的思维可以引发不同的想法,从而产生新的理解。
两人希望这种更广泛的观点可以帮助我们深入了解生命的确切含义,帮助制造设备来创造或发现生命,并认识到我们所看到的生命处于什么水平? 即使它与地球上熟悉的生活根本不同。
他们的定义肯定会结束关于是否是真正活着的,因为它们完全符合肯普斯和克拉考尔的生命理论。
虽然这个框架确实很详细并且给我们带来了很多思考的空间,但改变定义是一项艰巨的工作。 当我们大多数人思考生命时,它可能只是生物生命? 至少直到我们遇到那些挑战我们所知的生物学的外星人,或者我们的人工智能变得足够先进以形成自己的思想。
“我们声称,当新的生命理论能够向我们揭示生命的多种起源和多种类型时,我们就能说我们拥有了一种新的生命理论。”他们写。
该理论在分子进化杂志。