生物特有的物质运动形式。无论是单细胞生物或细胞分化程度不同的多细胞生物都有生命;非细胞生物只能在寄主细胞内依托寄主细胞进行生命活动,当其孤立于寄主细胞之外时,即停止生命活动。最基本的生命运动包括物质代谢,生长、发育和生殖,遗传和变异,以及对环境的适应和趋避。较高等生物的生命活动还包括群体的社会生活。
生物特有的物质运动形式。无论是单细胞生物或细胞分化程度不同的多细胞生物都有生命;非细胞生物只能在寄主细胞内依托寄主细胞进行生命活动,当其孤立于寄主细胞之外时,即停止生命活动。
最基本的生命运动包括物质代谢,生长、发育和生殖,遗传和变异,以及对环境的适应和趋避。较高等生物的生命活动还包括群体的社会生活。
生命作为自然界物质运动的一种独特形式,它和自然界其他物质运动形式是统一的,生命运动的规律不能违背同它一起发生的力学、物理学和化学作用的规律,没有超自然的生命运动。
包括合成和分解,摄取和排出两套对立过程。生物必需从外界吸取养料。细胞和单细胞生物通过膜吸收和胞饮摄取养料:高等绿色植物主要通过有吸收功能的根吸取水和矿质养料,通过有叶绿体的叶片吸收CO2和光能,通过与外部接触的表面吸取氧气:高等动物通过口器和消化器官摄取除氧气以外的各种养料,通过身体表面和特殊的呼吸器吸取氧气。自养生物不需要摄取现成的有机养料,只需要水、矿物质、空气和适宜的能源合成自身的生物有机物质。异养生物必需摄取现成的生物有机物质养料。
细胞具有共同的生物有机成分,主要是核酸、蛋白质,糖,脂和其他有机成分,这些成分都是通过细胞自己的物质代谢制出的。物质代谢包括十分复杂的生物化学变化,以蛋白质为主体成分的多种酶是细胞特有的推动生物化学变化的专性媒介物。物质代谢中的生物化学变化包括互相依存的合成作用和分解作用,在细胞的长大和繁殖中,在生物个体的长大和群体的增殖中,合成作用势必大于分解作用。因此,在总体上是吸热的化学反应,需要有适宜的能量供应才能实现。生物可利用的能源有光能和化合物的化学潜能,绿色植物摄取阳光,进行光合作用,将光能转化和蓄积在自己合成的有机物质中。动物则只有利用食物中现成的生物有机物质的化学潜能。
腺苷三磷酸(ATP)是物质代谢中能量的中转站。在光合作用中,叶绿素和酶将光能转化为ATP的高能键中蓄积的化学能。呼吸作用或发酵作用将有机化合物分解中释放出的能量也转化和蓄积在ATP的高能键中,从上述各种途径产生的ATP的脱磷酸作用,与各种吸热的生物合成作用和其他吸热的生命活动(运动、产热、发光、放电)偶联起来,提供能量。
排出主要包括:①光合作用放出的氧气;②呼吸作用放出的二氧化碳:③各种脱水反应、动物的排尿和出汗、植物的蒸腾作用:④多余的盐分的排出;⑤发酵作用和其他代谢过程产生的有机废弃物。
物质代谢的摄取、合成、分解、排出构成生物与环境间的物质循环和能量川流。
生命运动在形态上的表现形式首先是细胞在物质代谢的不断进行中长大和裂殖。细胞通过有丝分裂复制出两个构造完全相同的细胞。在单细胞生物的无性生殖过程中,一个母细胞个体分裂成为两个子细胞个体。在适宜条件下,每一个单细胞个体体积的长大是有限的,而裂殖产生后代细胞却可以无限进行。因此单细胞生物的生长主要表现在个体数量(也就是细胞数量)的增殖上。多细胞生物个体的生长也是细胞生长和裂殖的过程,在无数次裂殖过程中分化形成不同组织和器官。
生殖是生命的延续。一个生物个体的生命是有限的。生命的延续通过生殖过程实现,包括无性生殖和有性生殖。单细胞生物的主要生殖方式是无性生殖。原生动物和细菌以一分为二的裂殖方式生殖。在衣藻的单细胞个体的细胞壁内,原生质体多次分裂,产生4、8或16个子细胞(孢子)。母细胞壁破裂,子细胞各自生长为独立的子代个体。
有性生殖比无性生殖复杂。动、植物的主要生殖方式是有性生殖,尽管很多种植物可以进行有性生殖,在园艺界人们还广泛地利用植物的无性繁育来保持品种属性。动物主要或者只能以有性生殖繁育。最简单的有性生殖过程可以藻类的水绵的接合过程代表。两条水绵丝靠拢,一条藻丝中的一个细胞的原生质体通过接合管进入另一条藻丝的一个细胞中。两个细胞的原生质体融合成为一个合子,每一个合子可以脱离母藻丝,发育成为独立的子代藻丝。这是有性生殖最简单、原始的形式。
生物通过有性生殖繁育后代,必需以一种特殊的细胞分裂方式,即细胞染色体的减数分裂。每一个物种的细胞中的染色体数目都是固定的。如果每通过一次有性生殖,子代个体细胞的染色体数目成为母体个体细胞的染色体数目的一倍,那就不能保持物种染色体数目的固定不变的本质属性了。实际上,在一切生物的有性生殖过程中,每传一代就要经过一次细胞染色体的减数分裂。以种子植物为例,每一种植物的根、茎、叶、花的细胞中的染色体数目都是固定的,而且是偶数(通常以双倍2n表示)。而在生殖细胞形成过程中,花粉粒中的母细胞分裂为四分体,含有四个细胞,这四个细胞是经过一次有丝分裂(不减数)和一次减数分裂产生的,每一个细胞的染色体数目只有花粉母细胞的一半(以单倍n表示),其中一个单倍细胞成为有性过程的精子。在雌器的胚囊中,原来的双倍染色体细胞核经过三次分裂产生八个细胞核,其中也有一次减数分裂。因此,每个核的染色体数目也变成单倍,其中一个核是卵核。受粉后,单倍的精核与单倍的卵核结合,产生受精卵,恢复双倍染色体数,受精卵以后发育成植株。
生命运动表现自己和繁衍后代的基本性质。“类生类”,后代具有与前代相同的各种属性。遗传机制体现在两个方面,一个方面是基因及其表达的机制:①一切属性都是储存在基因组中的遗传信息的表达;各种生物的基因组储存的信息不同,表达为具有不同属性的各种生物。②基因是储存遗传信息单位;基因是由四种核苷酸的特定排列顺序和长度构成的核酸序列。③以基因的核酸序列为模板合成蛋白质。④通过蛋白质的酶促作用推动各种生物化学反应(也包括核苷酸和核酸的合成作用在内),为细胞的生长、增殖、分化及其功能提供物质基础。另一个方面是基因在细胞分裂过程中的复制。在细胞分裂过程中,由双股DNA长链构成的基因体进行半保留复制,复制出两套完全相同的基因组,分别成为两个子细胞的基因组,使得两个子细胞含有相同的遗传信息。这样,在单细胞生物的裂殖传代中就实现了生物的“类生类”。在多细胞生物有性生殖中,导致“类生类”的基本机制也是一样的,只是复杂一些。
变异是在后代中出现了与前代不同的属性,而这些属性上的差别又是由各自含有的遗传信息(亦即基因组成)决定的。在无性生殖过程中,变异是由偶尔的(或机率极小的)半保留复制出现的差错导致的。出现了差错的子代基因组含有与前代不同的遗传信息,因而表现出属性上的差别。在有性生殖过程中,父本和母本的基因组并不都是完全相同的,继承父本和母本的基因信息的后代含有不完全与父本或母体相同的遗传信息,表现为属性上的差异。数量较大的种群的有性生殖,子代与亲代的差别消融在多元、多代亲本的混杂有性生殖过程中,从而保持种群属性和稳定性。变异,在自然界是新种类产生的遗传基础;在生产中是培育新品种的遗传基础。
生命广泛地存在于地球表面的陆地上和水体中。千百万种生物的生命活动与其生存环境发生着旺盛的相互作用,使得这层生命存在的地球表层成为地球的一个特殊层次,称为生物圈。由于气候的地带性、区域性、纬度和海拔的高低、陆地和水体的类型和性质等多方面的差别,生物圈被区分为若干不同条件的生态区域,各自繁生着相应的由某些生物种类组成的生物群社,它们各自的生命运动起着互相依存和制约的作用,共同地依赖于环境条件,同时也强有力地改造着环境条件。
每一种生物都要求一定的环境条件,首先是所需环境条件的实际存在,其次每种生物也都具有适应环境条件的调节能力。动物的内分泌和植物的生长调节素具有调节本身的代谢和生长发育以适应环境条件的功能。能运动的细菌有明显的趋避性游动行为。动物的神经系统接受刺激而产生机体的反射反应。有些反射反应是先天的,例如在强光刺激下虹膜的收缩反应。这些天生的保护性反射反应调节着机体的许多功能,如脉搏、肠蠕动、呼吸、血管的扩张和收缩等等。有些反射反应是后天获得的,例如条件反射。在感觉和思维指导下的有选择的行为是动物适应和改造其生活环境的高级形式。
在产生于不同地方的雌雄配子的相遇和受精过程中,植物的授粉是被动的相遇,而昆虫和脊椎动物的交配和受精则是异性间的主动行动。一种动物的群居和群居中的社会分工既是保证充分性生活,繁殖后代的有利形式,也大大地加强了适应和改造生存环境的能力。蚂蚁、蜜蜂的社会和人类社会既是可比的,又是不可比的。
至今没有任何证据表明地球以外有生命的存在。在不排除任何未知事物的存在性的认识论基础上,能够讨论的只是生命在地球上的起源。在形态上类似细菌和蓝细菌(蓝藻)的化石出现于前寒武纪,约在32亿年前;如果它们确实是细菌和蓝细菌的化石,按照生命的有机体见解,地球上的生命的起始时间当在地球本身形成时间(约46亿年)的初期。
最早的细胞是如何形成的?目前仍处于假说阶段。占主导地位的假说是以30~50年代奥巴林(A.E.Obarin)的著作为代表的异养假说,从地球历史发展的本身探讨生命起源的历史。异养假说认为生命起源可分为七个阶段。第一阶段:在地球历史的初期,地球表面的气体主要是氢气,甲烷、氨和水气。第二阶段:上述各种气体随雨水溶于水体,由自然界各种物理因素提供能源,合成为多种有机物质,包括氨基酸和糖等等。第三阶段:简单有机化合物聚合成大分子化合物。第四阶段:多种大分子化合物形成大分子化合物的颗粒体,颗粒中的蛋白质的酶促作用开始产生物质代谢作用。第五阶段:有胞膜界面的原始有机体的形成;原始的有机体是异养的,利用已存在有机化合物为养料,以有机化合物为底物进行发酵作用,取得能源。第六阶段:核酸的产生,创造了细胞复制和遗传信息传递的机制。第七阶段:光合作用和呼吸作用机制的产生。
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