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人工细胞能否改变我们对生命的定义?

人造细胞对传统的生命定义提出了挑战,暗示在细胞理论之外可能存在多种生命形式。

直接答案

是的,人造细胞正迫使科学家重新思考何为生命。传统定义将细胞视为生命的基本单位,但合成细胞与巨型病毒已模糊了生命与非生命的界限[1]。2021年一项基于家族相似性模型的研究发现,没有任何单一标准能定义所有已知生命形式,这使得人造细胞等新型实体更难被归类[3]。综合多篇论文来看,最有力的证据表明,人造细胞能够模拟生长、分裂和适应等类生命行为,但仍缺乏自我维持代谢等关键特征[2][4]。因此,人造细胞并非直接颠覆生命的定义,而是拓展了它——暗示我们或许需要接纳多种类型的生命[1]

5篇文献引用

本文由 WisPaper 驱动的搜索和论文分析生成。

被颠覆的:旧有的细胞定义生命

几十年来,关于“生命是什么”的标准答案一直植根于细胞理论:生命由能够生长、繁殖并对环境作出反应的细胞构成。然而,近期的发现动摇了这一基础。巨型病毒的发现——其体积超过某些细菌且拥有复杂基因组——模糊了病毒(通常被视为非生命体)与细胞生命之间的界限[1]。与此同时,科学家开始在实验室中构建能够执行类生命功能的人工细胞,例如分隔反应甚至进行分裂[2][4]。这些进展促使一些研究者提出,旧问题“生命是什么”应被替换为“生命有哪些形式?”——这意味着地球乃至宇宙中可能存在多种生命形态[1]

2021年的一项研究直接检验了是否能用单一标准定义所有已知生命形式。研究人员采用基于家族相似性(如同我们无需严格定义就能识别椅子)的统计建模方法发现,生命体与非生命体虽可按整体相似性归类,但没有任何一套固定标准适用于所有情况[3]。这意味着人工细胞——虽具备天然细胞的部分特征却非全部——正落入传统定义无法界定的灰色地带。

我们目前所知:人造细胞展现类生命行为,但尚未完全具备生命特征

如今的人工细胞是能够模拟生命关键特征的精密微室。2017年的一篇综述提出了生命的五项标准——如自我组织、新陈代谢、生长、繁殖和进化——并指出人工细胞能够整合其中多项特征,包括复杂的适应性行为[2]。例如,某些人工细胞可以感知环境并相应调整自身活动,这正是生命系统的标志之一[2]。另一篇2020年的综述强调,人工细胞能在合成微室内承载无细胞系统,执行转录和翻译——即将DNA转化为蛋白质的过程[4]。这意味着它们能完成生命的基本分子运作,但仍依赖外部提供的物质和能量。

然而,目前尚无任何人工细胞能同时满足生命的全部五项标准。它们可以生长和分裂,但其代谢无法自我维持,仍需依赖预先制备的构建模块[2][4]。2016年的一篇综述指出,人工细胞存在多种不同形态及定义,这反映出该领域仍在探索何为“类生命”特征[5]。因此,人工细胞正通过揭示生命并非二元开关(存活与死亡),而是一系列属性的连续谱系,从而改变我们对生命的定义。

这对定义生命意味着什么:从单一定义转向多元定义

关键在于,人造细胞并未迫使我们抛弃“生命”这一概念,而是推动我们扩展它。科学家们正从单一的定义转向一种“家族相似性”方法:只要某个实体与已知生命形式共享足够多的特征,即便缺少某些特征,也可被视为具有生命[3]。这种方法有助于对合成细胞、智能机器人或地外生命等新型实体进行分类[3]。Greco Hernández在2022年的论文中明确指出,我们可能正面临这样一种局面:地球上存在多种类型的生命——自然细胞、巨型病毒和合成细胞——它们各自具有不同程度的“生命性”[1]

实际上,这意味着“人造细胞能否改变我们对生命的定义?”这一问题已经得到了肯定的回答。这种改变并非因为人造细胞完全具备生命特征,而是因为它们揭示了旧有定义过于狭隘。正如2017年那篇综述所言,人造细胞展现出“类似生命的功能与适应性”[2]——足以挑战我们的固有认知,却不足以终结这场争论。这些论文中的证据共同指向同一个结论:生命并非单一类别,而是一个连续谱系,而人造细胞正在帮助我们绘制这一谱系。

关于这些来源

该回答基于5篇经同行评审的研究——发表于2016年至2022年间,其中1篇发表于Q1期刊,累计被引用1299次——这些研究是从5篇通过质量筛选的文献中选出的最具相关性的成果,而该筛选过程则源于从涵盖超过5亿篇论文的数据库中检索到的23篇文献。

本文引用的文献

1

薛定谔与不同类型生命可能存在的探讨

该观点认为,巨型病毒与合成细胞对生命的细胞定义提出了挑战,并指出地球乃至宇宙中可能存在多种生命形态,从而将问题从"什么是生命?"转向"生命有哪些形式?"

2

人工细胞:具备类生命功能与适应性的合成区室

综述了整合自组织、生长、繁殖及适应性行为等类生命特征的人工细胞研究,但指出目前尚无人工细胞能同时满足生命的全部五项标准。

3

定义生命的问题:一个案例研究

采用统计家族相似性模型研究发现,没有任何单一标准能够定义所有已知生命形式,且生命体与非生命体可通过整体相似性进行归类,这使得人工细胞等新型形态难以被分类。

4

分隔化无细胞系统:迈向构建类生命人工细胞及更远未来

综述了在合成区室内搭载无细胞转录与翻译系统的人工细胞研究进展,指出其正朝着构建完全合成细胞的方向迈进,但当前仍依赖外部材料。

5

人工细胞:从基础科学到应用

注意到人工细胞存在多种不同形式,且其定义也各不相同,这反映了该领域对何为类生命行为的持续探索。