明朝大儒王陽明，為我浙江餘姚人， 不僅立德立功立言，其影響且及於後世中 外。「大學問」一文以問答形式闡釋「大 學」，為陽明先生重要的哲學著作。謹節 該文對「大學之道在明明德，在親民，在 止於至善。」的闡釋：「明德者，以天地 萬物為一體也。親民者，君臣夫婦朋友， 以至於山川鬼神鳥獸草木，莫不有以親之 ，然後真能以天地萬物為一體。至善者， 天命之性，粹然至善，即所謂良知。明明 德、親民而不止於至善，亡其本矣。故止 於至善以親民，而明其明德，是謂大學。 」本文便以陽明先生「與天地萬物為一體 」的理念為本，談談地球生命形式。

　　要探究生命形式，首先要明白生命是 什麼，但這卻還沒有個公認的定義，或許 是我們對生命現象尚未完全了解的緣故。 以下是關於生命的幾個看法：生命，顧名 思義，應有生、有死，即有一定的運作時 間。一個生命體，或稱生物，應與其所處 的環境有所區別，故在空間中應有邊界， 在邊界內的東西有共同的目的：求個體的 生存發展。生物經常在變化，表現出生長 、繁衍、回應刺激等行為。美國太空總署 NASA曾對生命給予這樣的定義：「能自我 維護、進行達爾文式演化的化學系統」。 您要不要試著給生命下個定義呢？

　　生物不斷在變，但生物也是宇宙的一 部分，應遵守宇宙變化的規則，這方面最 重要的是熱力學第二定律：一個獨立系統 總會趨向平衡，此時能量最低、亂度最大 。科學家們將亂度的測量值訂為「熵」， 則熱力學第二定律可表示為：一封閉系統 中的熵總是增加。我們來考慮生物和這定 律的關係，生物與環境相互作用，變動環 境使有利於生物生存發展，多使環境變得 更有秩序，這豈不是違反了熱力學第二定 律嗎？但深入了解，生物吸收能量，進行 處理，再將處理產生的東西(如熱)排出， 只要排出物所增加的熵大於處理所減少的 熵，就不違反熱力學第二定律了。依此看 來，生物不能是個平衡的封閉系統，它必 得是個維持在非平衡狀態的開放系統，無 論面臨怎樣的衝擊，都要利用能量流動保 持形體，維持身體與環境的差異。基於以 上了解，生物的一個重要的特徵便是會帶 來局部的熵衰減。目前太空技術中，偵測 一個地區有無生命的重要方法便是偵測有 無「熵衰減」的現象。

　　宇宙浩瀚，生命卻相對罕有，這可能 是因為生命需吸收能量以進行代謝，但具 備穩定能源供應的區域並不多。地球有太 陽供給能量，又有大量的空氣和水，乃成 為生物滋生的理想場所。目前的地球上， 有人估計約有三千萬種生物，可分為原核 生物、原生生物、菌物、植物和動物等五 界，界以下又可依次分為門、綱、目、科 、屬、種。種為最低的階層，同種雌雄個 體可交配，且可繁殖具生殖力的後代。人 在這分類上屬動物界、脊索動物門、哺乳 類、靈長目、人科、人屬、Homo sapiens 種。那五界之外還有生物嗎？有。舉個例 子，病毒僅具蛋白質外殼和其中的核酸， 須寄生於其他生物，離開寄主則無生命現 象，可說是介於生物和無生物之間的物體 ，不屬上述五界。

　　我們對這三千萬種生物其實所知有限 ，多數的物種僅有少數標本或一些特徵描 述，生理、生態、習性等均不詳。而這麼 多物種，要適當分類也不易，因為需考量 它們演化的先後，而這主要是依現有生物 的特徵推測，缺乏有效的驗證方法。故生 物應分為幾界？每界應分為幾門？每門應 有幾綱、幾目、幾科、幾屬？彼此的關係 又如何？均有許多爭議。雖然困難，但每 種現存生物都挺過環境億萬年的試鍊，它 們的基因記載著奮鬥的經驗，是寶貴的資 產，任一物種的滅絕都是重大的損失。談到物種存續，一個個體死亡不會威脅物種 的存在，相反的，若個體都長生不死，那 新個體就會缺乏生存所需的資源。地球上 的物種有滅絕的危機嗎？在人類力量空前 強大的現在，物種滅絕的機會也大為增加 。地球是一個生命網路，人類也是這網路 的一分子，其他物種滅絕，也會增加人類 滅絕的機率，而要保護它們，就要了解它 們，這需要持續不斷的努力。

　　雖說我們對許多生物的了解不足，但已知它們都以細胞為基礎，而所有細胞的 運作都類似。讓我們看看酵母菌這個單細 胞生物，它的外形為卵圓或圓柱，大小約 3 ×15微米，會隨年齡與環境變化。酵母菌具細胞壁、細胞膜、粒線體、核糖體、 液泡等細胞器。細胞壁厚約0.2微米；細 胞膜為雙分子層，中鑲蛋白質；細胞核儲 存大部分的的遺傳物質，其形態因應細胞分裂而變化；粒線體提供能量；核糖體可 合成蛋白質；液泡則用於儲藏營養物質， 調節內外壓力。酵母菌生活於潮濕且含糖 分的物體表面，如土壤、植物、果皮，也 可活在空氣中或寄生於一些動物的腸道。 酵母菌能直接吸收葡萄糖、果糖等單糖分 子，有些還能代謝乙醇、雙糖。

　　生物中並非只有細胞，還有許多不同 的分子。常見的小分子有胺基酸、單醣、 脂質、核苷酸等，還有許多具有生物活性 的小分子，如輔酶及維生素。大分子則有 蛋白質、多醣、核酸等。當然含量最多的 是水，作用也最廣泛。

　　遺傳機制對生命至為重要，為何？大 家想想，若前代的經驗不能傳至後代，則 生物不能進步，當環境稍有變化，就會滅 絕。生命自始即面臨環境嚴酷的挑戰，如 何因應？一個可能的策略，便是大量複製 ，並往可能的方向變化，冀望有一些存活 ，而存活者的特徵傳至下一代，這樣幾代 後就可適應環境。這個機制，便是演化。 在地球上，主要由DNA(deoxyribo nuclei acid，去氧核醣核酸) 和與其協同運作的 RNA（Ribon ucleic acid，核糖核酸) 執 行。 DNA是由核苷酸組成的長鏈聚合物， 可組成遺傳密碼，引導生物發育， DNA也 儲存蛋白質製造指令，而蛋白質執行生命 運作，帶有蛋白質編碼的 DNA片段便是基 因。 不同於DNA的雙螺旋，RNA呈單螺旋結構， 是遺傳訊息的載體，並參與蛋白質的合成 和基因的調控。

　　地球上的生命是如何產生的呢？目前 尚無定論。有人主張是來自隕石的核苷酸 溶入大海，進而演化出生命。也有人主張 ，生命物質乃雷電襲擊含適當元素的水溶 液產生。兩種說法都認為生命初生於水中 。再經長久時間，胺基酸、核苷酸等分子 生成，聚合成生命基礎的大分子，如胺基 酸組合成蛋白質、核苷酸組合成核酸。而 後蛋白質與核酸演變成一組可繁衍自身的 共生聚合体，再獲得一脂質薄膜將其包裹 住，便形成原始的細胞。

　　單細胞即可存活，為何要組合成多細 胞的複雜生物？顯然單細胞生物僅可偵知 週遭環境的變化，而要增加存活率，對環 境的偵測要越遠越好，越準越好。所以演 化讓細胞聯合起來，分工合作。經過約39 億年，地球生物在偵測環境方面，發展出 眼耳鼻舌身等感覺器官；在因應環境採取 行動方面，發展出骨骼和肌肉等。我們看 看演化的大致過程：

137 億年前，宇宙形成

100 億年前，銀河系形成

46 億年前，太陽系和地球形成

27 億年前，海中藍綠藻的光合作用使大 氣中的氧氣增加

10 億年前，酵母菌和多細胞生物出現

6.0 億年前，昆蟲出現；有性生殖出現， 演化加快

5.6 億年前，魚發展出脊椎及心臟等器 官，運動的速度增加

5.0 億年前，鯊魚發展出體內受精

3.7 億年前，四足類爬上陸地

2.0 億年前，恐龍等大型動物開始稱霸地 表

1.2 億年前，哺乳類出現

0.65億年前，恐龍因小行星撞擊而滅絕， 體型較小的哺乳類發展加快

0.06億年前，人類祖先自樹上下地，直立 行走

　　現今地球上生機處處，好像只要有陽 光，便有生命。這是地球上唯一的生命形 式嗎？確定不是！科學家們曾在深海的火山口發現一種活在比沸水中的硫化物，稱 為氧化硫菌。因深海中沒有陽光，無法進 行光合作用，所以科學家們原不期望深海 中會有植物，而沒有植物就不應有微生物 和其他動物。但令人驚奇的是，在又黑又 暗的火山口附近發現了大量的微生物和動 物，如蝦、蛤、貝、蟹等。這生態系統是 怎樣形成的？經研究，應是海水由海底的 裂縫滲入地殼，被加熱到幾百度，又帶著 大量的礦物質由海底火山回到海中。氧化 硫菌便以這海水中的硫化氫為食，形成這 生態系統的食物鏈底層。所以深海中存在 以地熱為能源的生命，地表以陽光為能源 的生命並非唯一。

　　如本季刊26期「由聚寶盆起談談宇宙 中的物質」一文所說，宇宙萬物都是由一 百多種元素構成的，生物當然也是。以細 胞而言，大致含氫 59%、氧24%、碳11%、 氮4%、其他磷、硫等2%，所含原子的總數 則因細胞大小而不同，約在10兆以上。為 什麼是由這些元素，而非其他元素構成？ 在一百多種元素中，最多的是大霹靂初期 產生的氫和氦，其他元素則多在星球死時 產生，其中數量較多的是原子量為 4的倍 數的元素，如碳 (原子量12)、氧(原子量 16)等，因氦原子(原子量4)的最外層的電 子佔滿了這層軌域，所以氦不易與其他元 素作用，而碳原子最外層的 4個電子僅佔 了所處軌域的半數，故碳原子可與其他的 4個原子作用，便於形成長的鏈結，故大 分子等有機物多以碳、氫、氧為主構成。

　　無生物為什麼會進化為生物？為什麼 原子可組合成生物這麼複雜的結構？獲得 1933年諾貝爾物理獎的量子力學大師薛丁 格(Erwin Schrodinger)在1944年出版「 生命是什麼」一書，記載他對這些問題的 思考所得，認為應有尚未發現的定律導引 著這些過程。這也是目前科學界的熱門研 究課題，近年來有許多發現，我們來看看 下面幾項。

　　首先是組織的原理，整體常具新功能 ，而非僅是其組成部分的集合。比如說， 2個氫原子和1個氧原子結合成的水分子和 氫氣和氧氣的性質截然不同。即使是同樣 的分子也可能自我組織(self-organizati on )而發展出新功能。自我組織即系統中的組成分子與其週遭的分子不斷互動，最 後在系統層次上發展出新功能。在人體中 ，原子結合成各種分子、分子結合成蛋白 質、核苷酸等大分子，大分子又結合成各 種組織、器官，這樣一層層地發展出所需 的功能，組合成一個生物。

　　其次是碎形(fractal)理論，顧名思 義，碎形是一個零碎的幾何形狀，可分成 幾個部分，每一部分都是整體縮小後的形 狀。在數學上，碎形可由一個不斷迭代的 方程式產生。如人體中吸收氧氣的肺臟， 二維表面趨於無限；又如交換液體的腎臟 的有限體積中，動、靜脈不能交錯，其長 度也趨於無限；又如大腦皮質，一再折疊 。這些複雜的組織都類似碎形，可用簡單 的方程式有效表示。

　　一個成人約有60兆個細胞(各位要不 要算一算成人由多少個原子構成？)，都 由一個受精卵發育而成，小小的受精卵如 何儲存可建構人體的藍圖？一個重要因素 是複雜的現象可由簡單的規則定義。比如 說，有些系統可由一組方程式定義，找到 這方程式即可完全了解這系統。又比如說 ，有些組織，如同碎形，可用簡單的遞迴 規則有效描述。只要把這些方程式或規則 及其應用條件(如重複次數或停止條件)儲 存起來，就可建構所需的分子、組織或器 官。讀者們可能會問，一個細胞那麼小， 存得下這麼多資訊嗎？可以的。以下是一 些生物基本組織約略大小的數據：

0.1奈米 氫原子

0.8奈米 胺基酸

2.0奈米 DNA雙螺旋

4.0奈米 一般蛋白質

9.0奈米 細胞膜厚度

1.0微米 神經束

6.0微米 細胞核

9.0微米 紅血球

100微米 受精卵

　　人類，像其他物種一樣，以遺傳機制 進化，直到約1萬年前，語言和文字飛躍 進展，文化才取代遺傳，成為影響人類行 為的主要因素。語言可能是我們人類戰勝 其他物種的主要原因，文字的發明更使知 識可有效傳至後代。自此，前人所曾看到 的、聽到的、摸到的、聞到的、嚐到的、想到的都可 由後人經學習而存於腦中，將它們組合運 用，當得到有用的資訊，就是思考有得， 我們的知識和力量就增加了。宇宙中所有 的資訊都可放在我們腦中思考，我們得到 了探索宇宙奧秘的能力。

　　演化的每個階段都費時甚久，但人類 出現僅約6百萬年而文明已可推測宇宙起 源，人類進化的過程中有無神的力量？也 許有，也許沒有，也許永不能確認，但生 而為人，時時面對環境挑戰，或許不該認 為自己是天選的而總會逢凶化吉。恐龍稱 霸地球約1.4億年而終不能免於絕種，人類整體滅絕的危機其實總是存在，而我們 的存在乃億萬祖先犧牲奮鬥的結果，這祖 先中有人，有猿，有魚，有細菌，有微生 物，我們與萬物系出同源，實為一體。

　　生物由原子構成，但並不能由這些原 子定義，因為生物與環境不斷在交換原子，由食物或空氣進入生物的原子隔一段時 間便會排出，來自塵土者終必歸於塵土，依此觀點，生命像是時空中的一個過程。然則此生何為？或許可看為所屬的生命形式做了些什麼。生命和文明得之不易，只要一息尚存，我們便應如陽明先生所示，親愛萬物，積極奮鬥。

(謝千行/台北市)