在2.1.1节提到,“活的”这个词原意是指在相同的条件下对于一个刺激可能产生两种或多种反应的系统,即似乎不遵守结构决定功能定理的系统。其实任何客观存在的系统都必然遵守结构决定功能定理,但是由于有些系统太复杂,人们不能了解它在作出反应时结构发生了什么变化,因此会误认为它们不遵守结构决定功能定理。这样的系统一定是复杂的系统,简单的系统人们容易观察到它们的结构变化,所以“活的”系统一定是复杂系统。
大分子物质产生了自复制功能之后,数量急剧增多,数量增多又使这些大分子物质结构复杂化的可能性增加。结构复杂化之后,这些大分子的遗传物质出现了新的功能,包括指导生成蛋白质,于是便出现了数量巨大的蛋白质。这些蛋白质产生之后,相互作用可以生成更复杂的物质,并且有些蛋白质还能改变遗传物质的结构和功能。这样一来,遗传物质和蛋白质之间相互作用,就可以出现一种新的正反馈。这种正反馈是生物世界中重要性仅次于自复制的正反馈。因为这种正反馈使遗传物质和蛋白质的结构能够发生重大的变化,而且可以使这种变化不断地花样翻新,所以这种正反馈是生物进化的主要动力。
像碳、水这样的小分子物质如果产生了自复制功能,数量也急剧增多,而且结构复杂化的可能也增加了。但是这些小分子物质影响其他物质的能力很小,例如晶体形成后不能自由运动,因此与其他物质相互作用的几率很小,没有出现其它正反馈关系,于是小分子物质进化的过程陷于停滞。
除了大分子物质通过化学途径进化之外,现在我们还想不出其他的生命起源的途径。人工生命离不开人工环境,所以还不是生命。再有一种可以想象的途径是机器人将来掌握了制造机器人的技术,然后在没有人帮助的条件下自主地制造机器人,这也是自复制。这样一来机器人就真的活了。所以在生命的定义中没有必须是大分子的要求,但必须是复杂物质,小分子的机器人也必须具有复杂的结构才能活起来。将来纳米机器人如果能自复制,有可能成为真正的生物。但这种小分子物质是以人类的智慧为基础的,是人类这种大分子复杂系统的一部分。
生物是复杂系统,那么复杂系统都是生物吗?如果把复杂作为判定生命的标准,就会带来一些麻烦。复杂到什么程度很难划定,随着科学发展,人们已经能够了解越来越复杂的结构,能够发现它们的结构与功能之间的关系,复杂这个标准必须不断变化。所以还是把繁殖作为生命的标准更好。现在的计算机和很多人造的复杂系统还不被人们当成生物,因为它们不能繁殖。
当蜥蜴的尾巴与蜥蜴脱离后能存活很长时间,而且它是由很多生物组织构成的复杂系统,但我们不把它当成一种生物。这些复杂系统都不能自复制,我们只把能够自复制的系统当作生物。
有些生物个体不能繁殖,例如骡子。它们具有复杂的结构,符合“活的”的原意。有人因此反对把繁殖作为生命的判定标准。说骡子不是生物似乎很难让人接受,那我们换一个角度。当蜥蜴的尾巴与蜥蜴脱离后能存活很长时间,应该不会有人认为蜥蜴的尾巴是独立的生物吧?而蚯蚓被切为两段后,这两段会成为两个独立的生物个体。蜥蜴的尾巴和一段蚯蚓之间有什么不同呢?为什么蜥蜴的尾巴不是生物呢?因为蜥蜴的尾巴没有感觉器官吗?多数植物都没有感觉器官,很多动物的视觉、听觉也退化了。因为蜥蜴的尾巴寿命短吗?有很多婴儿刚出生就死了,你能说他们不是生物吗?因为蜥蜴的尾巴结构简单吗?它上面的每一个细胞都是复杂系统。那么我们根据什么说它不是生物,而一段蚯蚓是生物呢?只能根据它们是否具有繁殖功能。
很多不能自复制的复杂系统是生物的附属物。蜥蜴的尾巴是蜥蜴的附属物,人造的汽车、桥梁等各种复杂系统是人的附属物,骡子是驴和马的附属物,骡子不是一个独立的生物物种。繁殖作为判别标准是为了判断一个物种是不是生物,而不是为了判别某一个个体是不是生物。
不是每个生物个体都能生育,但绝对没有一个生物个体不是被生出来的,即繁殖出来的。俗话说:“谁都不是从石头缝里蹦出来的。”任何个体都会发生变异,任何生物物种当中都会有很多个体丧失繁殖能力,但只要某个生物物种当中有足够多的个体具有繁殖能力,那么这个物种就是生物。足够多是指繁殖速度大于死亡速度。判断一个个体是否属于某个物种,是看它的结构与其它个体相似的程度。