生命是什么？

一句话概括对生命的理解，

生命是我们这个宇宙荒漠中一颗闪闪发光的钟表。

大家可能听说过《盲眼的钟表匠》，  就是道金斯引用培里的比喻。

推动生命的五大元素，分别是：物质、能量、自我复制、细胞的出现、细胞的分工。

构成人类智慧的五大元素，分别是：感觉、学习、社交、自我意识、自由意志。

到今天，我们其实是有足够的理由，有足够的信心说这些理论都不对，生命现象至少在物质现象上没有特殊之处，包括DNA、RNA、蛋白质、脂肪等等，都可以在实验室里制造出来。

对于生命来说也一样，即便远古地球准备好了生命物质，它们也绝对不可能自发变成生命。这中间起决定性东西的是什么呢？就是第二个要素，能量。在有持续能量输入的条件下，一个系统的混乱程度是有可能从大变小，也就是从混乱无序变成井然有序，这是不违反热力学第二定律。也就是在能量这个非常强大、非常神奇的力量的驱使下，我们这个生命大厦建筑工地上的建筑机械就可以开动起来，真正把砖头瓦块变成大厦。

生命体所需的能量从何而来。对地球生命而言，能量的来源并不稀罕，因为太阳能几乎对于地球生命而言，可以认为是永不枯竭的能源。而且我们直到今天为止，整个地球生命利用的太阳能只占太阳能的几万到几亿分之一，是个非常低的数字。

第一个核心的东西是葡萄糖，葡萄糖当然就是一个简单的有机物，是个化学分子，大家肯定在生活中经常听到这个名字。但是它对地球生命而言是个非常重要的物质，它被认为是地球上所有生物普适能量存储的载体。

地球上的生命可以利用太阳的能源，利用地球环境中的能源，利用食物中的能源，最终把这些能源转变成葡萄糖，以分子的形式存储在体内。当生命体需要能量的时候，就把葡萄糖进行有机反应，分解成二氧化碳和水，释放大量的能量，供给生命活动，维持生命大厦的运转。这是第一个物质，葡萄糖。

第二个物质是ATP，它是生命活动普适的能量货币。比如说我们承接一下葡萄糖的介绍，葡萄糖是存储能量的一个载体，当生命体需要能量的时候，可以把葡萄糖降解变成二氧化碳和水，释放能量。

这些能量究竟怎么具体生命体利用呢？中间需要的载体就是ATP，ATP的功能就有点像我们的真实世界中使用的货币，当生命体需要能量时首先要进行生产，生产就是把葡糖套分解的过程。生产环节导致了它可以赚钱，赚来的就是能量货币ATP，分解的葡萄糖越多，赚取的ATP越多。

赚来的货币可以被用来供给几乎所有的生命活动，就可以推动包括蛋白质合成，包括细胞分裂等等所有的生命活动。在这个过程中，ATP被永无止境地循环，但是它本身并不会消失，所以它的特征真的特别像货币。

实际上有了物质，有了能量这两个要素之后，生命活动就可以开始进行了。至少在理论上可以开始进行了。但是如果缺了第三个要素的话，这样的生命现象只能昙花一现，不能持久。第三个要素是什么呢？就是自我复制。

以最简单的细菌为例，经常一分为二，持续不断分裂下去，这个过程中，遗传物质DNA会经历无休止循环式的自我复制。大家要注意，在自我复制的过程中，DNA分子上面携带的遗传信息会不可避免发生一些变化，这就是所谓的遗传突变，是因为DNA自我复制时，尽管保持了非常高的精度，但仍然会出现极低频率的随机错误。这个错误率大概在十亿分之一的数量级，尽管非常低，但如果考虑到生命现象时空尺度的话，这个生命现象遗传物质的变化，生命本身的变化就是不可避免的。

生物就是借用了这种DNA复制过程中出现的错误，保证生命体在一代一代传递过程中会出现微小的可以积累的变化。这些变化最终会让这些生命能够在沧海桑田的地球环境中永续生存下来，因为它在不同的地球环境中总能找到一个可以生存、可以繁殖后代的这么一个复本这就是为什么自我复制对生命来说也是同样重要的一个要素。

不知道大家有没有注意到，中学的政治课本上有这句话，细胞学说是被恩格斯列为19世纪三个最重大的科学之一，另外两个是能量守恒和进化论，它仅仅是发现了生命体的基本单元码？

其实不是，我们之所以把细胞列为构成或者说推动生命的第四个要素，也不仅仅是因为它确实存在，确实构成了生命，而是因为细胞提供了一个非常坚实的物理屏障，或者说一个物理空间，使得刚才我们介绍的三个推动生命的元素，物质、能量、自我复制，能够在一个狭小的空间里互相配合，高效地运转起来。

有了这么小小的一个细胞载体，我们可以想像，所有构成生命的物质都可以装在里面，形成一个局部非常高的浓度。我们也可以想象生命体所需的能量，包括葡萄糖、ATP，都可以在这个狭小的空间里非常高效地生成。

我们也可以想象，生命自我复制所需要的遗传物质和配合这些遗传物质进行自我复制的机能也可以装在这个小小的细胞里。这样这三个东西接可以配合在一起了。

假设一个场景，在细胞需要自我复制繁殖后代的时候，能量就可以直接被自我复制的这套生物学系统所使用，然后在自我复制过程中，也可以就近使用到到处可见的砖头瓦块，也就是所有的建筑材料。这些事情就可以在一个狭小的空间内非常高效地进行。

这才是真正的为什么我们把细胞作为推动活动的一个最重要的要素之一来仔细地给大家讲解的一个原因，如果没有它，在一个远古地球环境里，物质、能量、自我复制哪怕存在，也早就无影无踪了。这是我们要介绍的第四个单元，细胞。

实际上有了细胞这个东西之后，特别是有了细胞内部包裹的生命所需的物质，生命所需的能量，以及自我复制的这套机能之后，生命就可以运转了。

所以从这个角度讲，我们在这个课程里打了个比方，我们如果把生命物质比作砖头瓦块、建筑材料，把能量比作建筑大厦的建筑工人和建筑机械，把自我复制比作这个大厦防止风雨侵袭的自我保护机制的话，这个细胞就像一个建筑工地，把刚才这三个要素圈在一起，让它们相互配合。

下面是这五大要素的名字，分别是：感觉、学习、社交、自我意识和自由意志。实际上我们这门课程的话题从最基础的物理学、化学一直横跨到了非常抽象难懂的哲学、心理学的范畴。这其实也是生命科学的一个独特之处，因为它确实像一个枢纽性的学科，能够打通今天人类世界中非常多的学科，从最基础的物理学科到最抽象的和人类精神世界的很多学科，都会在生命科学这门课里得到融会贯通。

关于感觉，我们知道很多种，大家都知道常说的五感，视觉、嗅觉、味觉、听觉和触觉。除此之外，还有几十种不同的感觉，比如说我们知道自己到底吃饱了，这本质上就是我们对自身状况的感觉。 我们的外界的温度也有感觉，知道热不热，或者冷不冷，所以我们是非常多样的采集信息组装出一个感觉来。

对人类而言，视觉绝对是最主要的信息输入来源。有人统计过，我们人类的信息输入有90%来源于视觉，我们每天看的书、手机、得到，就知道这个视觉对我们多重要。

视觉信息，当光线进入眼睛之后，它是怎么从一种物理世界存在的一个客观信号，也就是光，转变为所有的电信号，最终在大脑中合成出具体的物体的形状、颜色，距离我们的位置、大小、运动方向等等所有这些信息的。

学习这件事从宏观上来说，就是把两件本来毫无关系的事件或者行为联系在一起的这么一个过程。

构成智慧的第三个要素，社交。在这个要素之前，我们讲过的所有要素，包括五个生命要素和两个智慧要素，其实归根到底都是一个生命个体内部发生的事。换句话说，生命体直到社交要素出现之间，都是一个人在战斗。

一个孤零零的生命个体在险恶的环境里能做的事是非常有限的，所以为了应对这件事，生命体之间无意识或者有意识的形成了强有力的联合、分工、合作和交流，使得他们可以形成一个密不可分的高效的强大的群体，能完成一些不可能完成的任务。

当然了，社交的层次有非常多种，在课程里介绍过，哪怕是非常简单的单细胞细菌，它们也可以感知彼此的存在，联合完成一些非常复杂的任务。但我们人类，我们社交就达到了一个前无古人的层次，我们人类可以通过一个看起来只有人类特有的交流工具来实现强有力的社会联合，整合出非常强大的社会组织，这个工具就是人类的语言。

人类语言可能是人类最独特的生命特质之一，随着很多动物能够利用语言来交流，但只有人类发展出了能够把词汇、把字、词按照一定的语法规则组织成句子。换说语法能力是人类特有的技能，借由语法能力，人类可以非常高效地传达信息，可以形成非常紧密的社会组织，形成社会分工。最终，我们今天看到的人类文明的一切，可能都和这件事有关。

一个是自我意识，一个是自由意志，这两个词听起来大家就马上意识到这是哲学范畴的讨论。在古代世界里，甚至一直到今天，当说到这两个词的时候，主要还是哲学家和社会学家讨论到底什么是自由意识、自由意志，它们到底存不存在。  在生物学上，我们也可以对这两个事情展开研究。

我举两个小例子，比如说自我意识，就是认识到这个世界上有一个独一无二的我存在的这么一个东西。听起来玄乎，有孩子的用户会意识到一个很有趣的事。人类自我意识并不是出生就有的，是在出生之后两三年的时间里慢慢发展出来的一个能力。

比如说小宝宝刚学会说话的1岁左右的时间内，他会说一些词，比如吃饭、高兴、生气，但是他还不会说我要高兴，我要吃饭，我生气，他还不能把我这个字和自己的状态联系在一起，这个状态是孩子在1岁半、2岁时间内发展出来的。

恰恰是这段时间，如果你抱着小宝宝找镜子，他会意识到这是他自己。但是在此之前，如果你给一个小宝宝照镜子，他大概率会认为是另外一个小宝宝，甚至想和他交朋友。

所以人类的自我意识听起来虽然是很玄乎的概念，但是一定是有非常坚实的神经生物学的基础，因为它不是天上掉下来的，是在人类的大脑中缓慢形成的。而我们确实也知道人类的疾病，特别是自闭症，这些患者对于熟练地使用我这个字是存在障碍的，所以这件事情背后是有生物学值得被研究的。

关于自由意志也一样，自由意志这件事也是一个非常经典的哲学命题，就是我们人类到底有没有自由意志，我们在多大程度上能够控制自己的思想和行为。我们抛开这些哲学讨论不谈，近年来的神经系统学研究也在讨论这件事。在我看来，自由意志这个哲学命题大概率在生物学上是个幻觉。

为什么这么说？第一，我们现代遗传学，特别是人类遗传学的很多研究证明，我们人类的很多思想行为并不是完全随心所欲，是我们这颗大脑自由控制的，很大程度上受到基因的影响。

这个论断最主要的依据就是双生子的研究，我们通过大家的研究发现，同卵双生，哪怕从小在不同的家庭环境长大，他们在人格特质、价值观、思维方式、行为上都表现出非常高的相似性。也就是说我们人类的大脑绝对不是白板一块，我们想怎么做怎么做。这是第一个证据。

第二个证据，近来的神经生物学研究证明，当我们作一个决定，比如说按不按按纽，怎么按，或者给你两个图片，你选左边还是右边，当我们对人类的大脑进行神经生物学研究时，我们会发现在我们有意识地做这个决定之前几秒钟之前，我们的大脑就已经预先为我们的决定做好了一个行动方案，我们已经能从大脑的活动上猜出来几秒钟之后要作什么样的判断。

也就是说大脑的功能与其说是一个司令官告诉我们的身体应该做什么，还不如说它像一个新闻发言人，我们的大脑已经作了决定，我们的自由意志会了解这个决定是什么，然后再呈现在一直意识里，告诉我们现在要做这样一个决定。这是自我意识和自由意志的现代生物学，特别是神经生物学的研究。

不管自我意识是和自由意志在多大程度上存在，至少我们可以说，这两者的存在对于我们人类的智慧肯定是非常重要的。

之所以这么说，一个最简单的原因就是进化从来不会筛选出一个完全无用的东西让它一直存在。既然人类拥有高度的智慧文明，同时拥有自我意识和自由意志，它们对于形成文明是具有非常重要的作用。

当我们有了自我意识，知道自己是谁之后，当我们有了自由意志，认为自己能够自由地做一些决定之后，我们就会随之而来产生一系列和我相关的情感和使命感。

包括自尊心，包括羞耻心，包括责任感，所有这些东西归根结底都是和我认识到自我的存在，认识到自己需要为自己的行为和思想负责这件事是有关系的。也许就是因为这些情感，驱使我们人类作出了一系列令人叹为观止的文明成就。

需要物质基础，能量输入，对抗热力学第二定律，把它真正变成生命大厦。也需要自我复制，持续自我变化，逃避环境灾难，使生命永续存在下去。也需要类似于细胞这样的物理约束，让生命所需的其他要素，包括物质能量能够在狭小的空间内互相协作，发挥功能。

依此类推，构成智慧的五个要素，火星上的生物学家一定能捕捉到，他一定想象地球生命一定有某种能力能够记住环境中发生的变化，能够把某些事件联系在一起，让他们能够吃一堑长一智，避免盲目做一些事情。

这就是所谓的学习，这种智慧生命一定能够形成高效的交流和配合的工具，比如人类语言这样的工具，使得个体之间能形成配合，形成社会，最后发挥远超个体单个实现的能力。

当然了，在这个基础上我们可以想像，最终自我意识和自由意志也会以某种形式萌发出来，最终能够在一颗星球上建立文明，甚至开始探索整个宇宙中有没有其他的同类存在。

最后三句话总结一下

生命就是这个荒凉的宇宙里一个闪闪发光的钟表。我们能够作为这个钟表存在，能够看到这个钟表的发生，实在是一件非常幸运、非常了不起、非常值得珍惜的事情。

构造一个有智慧的生命大厦，和一个生命大厦的管理员。需要的十要素，物质、能量、自我复制、细胞和细胞间的分工、感觉、学习、社交、自我意识和自由意志。

男性会消失吗？

为什么有男性和女性，男性女性有什么区别？

这是个非常有趣的问题，我们知道男人女人的区别主要是那条Y染色体，女性是XX，男性多了一条Y，这条染色体就决定了男性的性别，特别是上面有一个XRY的基因，是人类最重要的性别决定基因。

如果一个男性因为某些遗传原因缺陷导致Y染色体的基因失去功能，看上去就像一个女性。反过来，比如说老虎体内人工植入一个XRY基因，它看上去功能上就完全像一个雄性。所以，这个XRY基因是非常重要的。

特别是当大家利用基因组测序技术对Y染色体进行解析之后，发现了一个特别让男性沮丧的事实，首先我们发现Y染色体是一个特别不健康的染色体，我们知道，人的正常的染色体，比如说X染色体，或者常染色体，

平均有一千多个基因，因为人体有两三万基因分布在染色体，但是Y染色体上只有几十个基因。而且Y染色体整体的长度也要比正常的染色体短得多，上面也存在大量的基因的导致重复错位等等这些结构上的问题。

Y染色体之所以出现这些问题，恰恰是因为男性要保证男性的性别特征的出现，他要保证Y这条染色体不会被其他染色体所干扰。他也就失去了最重要的自我修复的功能，所以在一代一代生物演化过程中变得越来越短，质量越来越差，结构越来越混乱。

根据这个推演下去，生物学家判断，再过一千万年，Y染色体会消失，大家想想，如果这件事出现，其实就意味着男性消失了，因为没有Y染色体，就没有男性了。当然，我们倒不需要担心这件事，首先因为这个时间尺度发生非常长，按照现在的预测需要一千万年到两千万年。