互动科普

是什么让我们感受到生命的存在？生命究竟有什么特征呢？

千差万别的芸芸众生

地球是所有生物的共同家园。从天空到陆地，从陆地到海洋，从海洋深处到大地深处，栖息繁衍着丰富多样的生物。可爱的宠物狗和猫、鱼缸中悠闲自得游来游去的鱼儿、生机盎然的盆栽花草、令人厌烦的苍蝇和蚊子……在我们的身边，就生活着各种各样的生物。也许你还不知道，你的体内和皮肤表面居然寄生着100多万亿个细菌。这个数字，会不会让你大吃一惊？

假如有人问你，不管是细菌还是人类，所有生物的共同特征是什么，你会怎样回答呢？

例如，人类和狗都是哺乳类动物，在形态和生态上很容易找到共同之处，都有眼睛、耳朵和鼻子，食物种类相似，活泼爱动等等。

那么，人类与植物有共同之处吗？与只有1/1000毫米大的大肠杆菌有共同之处吗？放眼“地球上所有的生物”，它们又有怎样的共同之处呢？

生物能对外界刺激做出反应

众所周知，人体能感受光、声音、气味、热量等来自周围环境的刺激，并做出相应的反应。例如，气温升高时，我们就会出汗散热；光线强烈刺激我们眼睛时，瞳孔就会不自觉地缩小。当我们发觉行进的前方有障碍物时，就会主动避开；当感到阳光太晒时，就会走到阴凉处。总之，我们会有意或无意地“趋利避害”，使自己处于更加有利的地位。

你知道吗，甚至连大肠杆菌等原始生物，都能对周围刺激做出反应而顽强地存活下来。大肠杆菌全身遍布鞭毛，可以在鞭毛的驱动下有目的地运动。鞭毛是一种细长的丝状结构，由蛋白质构成，通过根部的“发动机”进行控制。鞭毛向同一方向旋转时，大肠杆菌就会前进；而当部分鞭毛逆向旋转时，推进力则失去平衡，大肠杆菌就会改变行进方向。就这样，大肠杆菌可以不断地改变行进方向，在大肠中自由自在地游来游去。

此外，大肠杆菌的表面还有感知有害物质的感受器。当感受器感知到有害物质时，会把这一信息传递给鞭毛的“发动机”，从而改变鞭毛的旋转方向。也就是说，大肠杆菌能感知危险，并改变行进方向。利用鞭毛不断改变方向，大肠杆菌就能成功避开有害物质，逃离危险。

其实，乍一看根本不会动的植物也能对周围刺激做出反应。例如，在黑暗的房间栽培萝卜苗时，如果只从一个方向照射灯光的话，萝卜苗的茎尖就会慢慢向光线方向倾斜生长，这就是对光刺激做出反应的证据。

也许可以说，“对周围刺激做出反应”是所有生物共有的一个特征。这一机制不断进化，最终造就了最高级最完美的生物——人类。

生物从外界获取营养

众所周知，人类生存离不开空气（氧气）、水和食物。没有这三种物质，所有的动物都不能生存。水、矿物质（无机物）和阳光则是植物生长的必要条件。

所有的生物都必须“从外界获得营养”才能生存下去。营养是指生物维持机体功能、生长发育所必需的物质。尽管不同生物所需的营养各不相同，但是，世界上根本不存在完全不需要营养的生物。

生物从外界摄取营养，并通过一系列的化学反应，将其转变为维持自身各项生命活动所需的能量或自身物质。这一转变过程称为“代谢”。与此同时，生物体在通过代谢活动充分吸收和利用从外界环境中获取的营养后，把不需要和不能利用的废物再次排出体外。

实际上，作为从外界获得营养的先决条件，所有的生物都具备一个特征—区分自身（内部）与自身之外（外部）的界限，即“内外有别”。你是不是觉得这个特征听起来再普通不过、理所当然呢？但是如果没有内外之分的话，生物体也就根本不能从外界摄取营养了。

从外界摄取营养，将其转变为自身物质或能量，并把不需要的废物排出体外

不管是植物还是动物，所有的生物体都要把从外界摄取的营养转变成自身的组成物质或维持生命活动所需的能量，同时还要把不需要的废物排出体外。生物体必须与外界环境之间进行物质的交换和能量的流动，否则就无法生存。

（本文发表于《科学世界》2013年第10期）