生命的一百種邊界

「未知生，焉知死？」

生和死，在親眼目睹後，還能不困惑嗎？我們家長期罹患慢性腎臟病的貓小孩小白，八月底病情突然惡化，不僅出現尿毒症，還出現口腔潰瘍和眼睛感染，心肺功能在住院後繼續走下坡，我們不忍心牠在病情難以控制下受苦受難，於是讓牠用較舒適的方式離世，沒幾秒鐘，原本還會喘氣的小白，就再也一動不動了。

牠往生後，就馬上不再感受到任何苦痛了嗎？生命究竟只是那顆跳與不跳的心臟嗎？還是能否再回應我們的撫摸嗎？在那時刻，曾學習過和教授過的教科書內容，彷彿只是帶來更無窮無盡的叩問和迷惑不解。

1904年秋天，英國劍橋大學卡文迪許實驗室的31歲物理學伯克（John Butler Burke），在牛肉湯中加入了一丁點鐳鹽，這種新發現的元素會發出放射性，並等待了一夜。第二天，肉湯表面出現了一層混濁層，他在玻片上塗抹了那層肉湯，在顯微鏡下，他看到了凝聚在一起的東西 ，稱之為 「放射性生物」（radiobes），並認為它類似於最原始的生命形式。五個月後這個結果發表在《自然》（Nature）。

伯克確信自己有了一個重大發現。不幸的是，他的放射性生物後來被證實與生命沒有啥關係。但他愈來愈偏激地認定自己發現了 「人造生命」，並有可能揭示生命的起源。在科學家們的千夫所指下，他最終成為科學界的笑柄，最後窮途潦倒地離開了學術界。

著名的美國科普作家卡爾．齊默（Carl Zimmer）以這個科學家的墮落故事提醒我們，千百年以來，關於生命起源的寓言一直讓有識之士深感著迷、神秘、困擾和困惑，開啟他在《生命的一百種定義：原來還可以這樣活著，探索生物與非生物的邊界》（Life’s Edge: Searching for What It Means to Be Alive）探討的大哉問：生命是什麼？生命是如何開始的？我們甚至應該用什麼標準來定義 「生命」？








《生命的一百種定義》充滿了對生命科學過去、現在和未來的寶貴洞察，齊默在一個又一個文筆流暢優美的篇章中，揭示了生命的非凡複雜性和多樣性，以及生命科學家為探索生命起源和生命可能在其他世界的演變而啟發的巧思妙想。

身為生命科學家，我們當然可以用教科書的定義在課堂中教授學生，可是我們回到實驗室和生活中，看著一個又一個活生生的生命現場，閱讀的論文和書籍愈來愈多，其實更多的是困惑，而非靈光一現的理解吧？自認能夠輕易回答這問題的人，大概是對生命複雜而多變的現象沒有足夠的理解和體認吧？

法國哲學家笛卡爾（René Descartes，1596─1650）認為生命是由運動中的物質解釋的，動物只是複雜的發條機器。然而，反對者卻認為生命有其「內在力量」，是由一種「生命的目的」來區分的，其最顯著之處是「繁殖」。

查爾斯．達爾文（Charles R. Darwin，1809─1882）的祖父英國醫生伊拉斯謨．達爾文（Erasmus Darwin，1731－1802）早就預見到了演化論，他認為這種力量從一代傳到另一代，隨著時間的推移而改變，產生不同的形式。伊拉斯謨．達爾文的詩作激發關於生命本質的最著名和令人不安的小說之一——瑪麗．雪萊（Mary Shelley，1797─1851）的《科學怪人》（Frankenstein; or, The Modern Prometheus）。小說中的瘋狂科學家法蘭克斯坦（Victor Frankenstein）讓屍塊縫合成的一具屍體復活，他對這個問題非常著迷，經常問自己，生命是從何而來的？

除了歷史現場，為了解答這些困難的問題，齊默帶我們一同探索一個又一個令人嘖嘖稱奇的現代科學現場，美國加州拉霍亞（La Jolla）的一個海灘上，看著一個怪物大小的麋鹿海帶，想知道它是否可以被算作活體。在附近的實驗室裡，他發現神經科學家們利用蛋白質混合配方把皮膚細胞變成了神經元，用分化的神經元製造迷你大腦。

這些神經元形成了 「類器官」（organoid）的相互連接的腦細胞球，還可以擴展到幾十萬個細胞，能夠存活數個月甚至數年，還可以產生可檢測到的腦電波模式。這些大腦 「類器官」有生存意識嗎？但有意識本身並不足夠，電腦早已可以模擬出意識。這挑戰了我們對生命的想法，給生物倫理學家和哲學家提出了新難題。

如果意識要裝在一個人身上才算完整，要受精卵發育成人才算數，那麼一些雙胞胎在發育初期合併成為一個人的嵌合體（chimeras），產生了一個由兩個不同的基因體的細胞群組成的人，兩個生命是否變成了一個？醫學上把死亡定義為腦死，可是許多腦死患者保留了功能性的下視丘，一位年輕女性在生命維持系統中，身體持續成長並經歷了青春期，還開始了月經，十七歲時她才去世，那樣算是死了兩次嗎？

生命，是對死亡的抵抗嗎？這種「不生長就死亡」的現象是生命的標誌嗎？齊默把我們帶到了實驗室裡的蟒蛇，這些蟒蛇在被餵食之前一直處於最小的代謝狀態，牠們進食後新陳代謝就像打了雞血一樣；還有一種黏菌的孢子，從所有的標準來看，這些孢子都是死的：毫無新陳代謝、毫無知覺、毫無活動，直到加入一點水讓它們活了起來，這些黏菌就可以鑽過迷宮，伸到醋酸鹽膠片牆後，尋找糖的來源；一種在冰川中被風乾並凍結的苔蘚，在六百多年後又恢復了活力；如果把水倒在一個乾癟的緩步動物水熊蟲身上，在幾分鐘內，牠就會變成一個移動、進食、繁殖的動物。

在一個洞穴的深處觀察了北方長耳蝙蝠後，齊默發現了生命的另一個決定性特徵：體內恆定（homeostasis），即維持生理機能和狀態的恆定。那些蝙蝠整個冬天進入冬眠狀態，保持著相對均勻的體溫，長期懸吊著不會掉下去。當春天來臨時，牠們不得不在強風中飛行，過程中和其他蝙蝠不斷碰撞，牠們同樣在空中老神在在。

思索生命的定義，不再是生物學家的專利了。物理學大師薛丁格（Erwin Schrödinger，1887─1961）認為，要了解生命的基礎，就是要了解資訊是如何編碼、傳輸和複製的。他有先見之明地預言，生命的資訊是由一種分子攜帶的，可以為建立整個生物體提供「編碼腳本」。

當然，我們現在很清楚，這個分子就是DNA（或者在一些病毒中的RNA）。《生命的一百種定義》再把我們帶回了英國劍橋，在那裡一個常做白日夢的英國物理學家克里克（Francis Crick，1916─2004）遇到了一個年輕美國阿宅華生（James D. Watson，1928─），他也深受薛丁格的《生命是什麼？》（What is Life?）啟發，一拍即合。他們利用英國晶體學家富蘭克林（Rosalind Franklin，1920─1958）的DNA晶體繞射X光照片，解出標誌性的DNA雙螺旋結構。 然而，DNA的結構也只是我們理解生命的一個前奏。分子生物學家繼續完成破譯DNA分子中的密碼如何導致生命的發生，以及那些編碼如何世代相傳。

即使一再被認定屬於非生物，嚴重急性呼吸道症候群冠狀病毒2型（SARS-CoV-2）的一段RNA，綁架了人類呼吸道組織的細胞為它們繁殖，引起了一場瘟疫大流行，把世界變得天翻地覆、哀鴻遍野，我也在暑假期間確診，還好有三劑疫苗的保護得以全身而退。生命科學家對這個邊緣地帶可以有很多爭論：沒有生命的微生物，何以寄生在生物體中？

一種新的理論將生命解釋為一種將事物組合在一起的特殊方式。它被稱為「組裝理論」，探討建構某種東西所需的步驟數量。一個簡單的分子可能只需要一個步驟就能從原子中形成，但是一個生物體需要的步驟超過十五個，無法從普通的化學方法完成，所以生命是極為複雜的。生命算是可以自發地製造出有很多組裝步驟的東西。

無論生命的定義過去、現在、未來會如何轉變，《生命的一百種定義》並沒有，也不可能，回答所有關於生命定義的問題，因為我們還正在往充份理解生命現象的路上剛出發而已，可謂方興未艾。路漫漫其修遠兮， 吾將上下而求索。


本文原刊登於閱讀最前線【GENE思書軒】