問世間何謂「生命」？

 

 

 

問世間何謂「生命」？    

    自然科學博物館科學教育組主任劉德祥先生，為了提升科教組內導覽人員的素質，每個月一次的為科教組的夥伴們「充電」，可謂用心良苦，精神感人。

    一年多來，劉主任幾乎都在加強夥伴們有關生命科學廳展場的內容，因為他是美國賓州大學(University of Pennsylvania)的生態博士，當然是選擇從自己熟悉的領域開始，這樣的安排合乎情理。

    我也陸續去充了若干次電，至於效果如何呢？恕我賣個關子；或是用佛家的語言佛曰：「不可說，不可說。」

    這兩天突然有個衝動很想去請教劉主任，您一直在強調「生命科學廳展場」很重要，那麼請問您到底甚麼是「生命」呢？這不是生命科學廳展場開宗明義的第一章嗎？，在基礎也不過了，最是該讓夥伴們先將根基打好的概念。

    聽說劉主任認真負責到，特地為導覽夥伴們安排了一段「Office Hour」─討論問題時間。可是自己並非導覽志工，資格不符合，名不正而去問問題，則言不順也。

    於是求人不如求己，這幾天花了些時間，將書架上若干本的大學用生命科學(Life Science)教科書，全都請下架來好好的複習了一遍，綜合各家之言，寫了以下的文章，現POST上網，就教於各方臥虎藏龍的高手專家們，以科學的角度，這樣定義「生命」還可以嗎？是否還有需要補充加強的地方？

一、何謂生物？

    圖1.中畫的都是生物：傳統上將生物分成五個界(Kindoms)：

1. Animals(動物界)；

2. Plants(植物界)；

3. Fungi(真菌界)；

4. Protists(原生生物界)；

5. Monera(原核生物界─指細菌、藍綠藻)

最近因分子生物學的突飛猛進，也帶動了分類學的分歧，於是不只五界說而已，三領域說(Three Domain Theory)；六界說；八界說，都可在教科書上看到，似乎又開啟了一個分類的「春秋戰國時代」。

圖1. 根據Cornell University的懷塔克教授(Whittaker)，將生物分成五個界(Kindoms)。

圖片來源：http://declanwcoll.global2.vic.edu.au/2012/09/18/all-living-things/

二、生命的特徵：

1. 特定的體制(Specific Organization)

    病毒是不是生物都還有得爭議，所以將它除外。細菌和原生界已有一些胞器，而多細胞的生物都有特定的體制。

    體制是指：

胞器(organelles)→細胞(cells)→組織(tissues)→ 器官(organs)→系統(systems)→個體(organism)

圖2. 動植物界甚至真菌界，某些原生界的多細胞生物(像大團藻，Volvox)，都有特定的體制。

圖片來源：http://legacy.hopkinsville.kctcs.edu/sitecore/instructors/Jason-Arnold/VLI/Module%201/m1science/m1science_print.html

       如是指動物，體制也可用來表示：

(1) 幅射對稱─刺細胞動物門、櫛板動物門。

(2) 兩側對稱─扁型動物門以上均為兩側對稱的體制。

2. 新陳代謝(Metabolism)

細胞內一切化學活動的總和，稱為新陳代謝作用。又分成：

(1)同化作用：合成體質作用。

(2)異化作用：分解體質作用。

試以葡萄糖(Glucose)的新陳代謝為例：

圖3. 圖左是從飲食中獲取澱粉(Starch)、肝醣(Glycogen)、雙糖(Disaccharides)─主要是蔗糖、乳糖、麥芽糖三種或單糖(Monosaccharides)─主要是葡萄糖(glucose)、果糖(fructose)以及半乳糖(galactose)三種，接下來消化吸收進入生物體後，或經粒線體合成ATP，此即為異化作用。或是重新合成為肝醣(Glycogen)儲存於肝臟和骨骼肌，此即為同化作用。

圖片來源：http://healthylogica.blogspot.tw/2012/06/cause-of-decreased-metabolism.html

3. 恆定性(Homeostasis)

動物能經由內分泌系統以及自主神經系統(ANS)之調節，以維持內在環境的恆定現象。例如體溫之恆定、體液之恆定、血糖之恆定、血鈣的恆定、血液pH值的恆定…。

圖4. 恆溫動物能經由內分泌系統以及自主神經(ANS)之協調，影響皮膚、肌肉器官以及消化、循環、呼吸和泌尿等系統，共同作用而維持體溫的恆定性。

圖片來源：http://120.107.166.105/bio100/s96230031/www/course6-1.html

4. 運動(Movement)

(1)動物為了覓食以及求偶等而運動。

(2)植物外表看起來不動，其實植物體內進行著各種形式的運動，將水份、礦物質經由木質部送到莖葉以及將葉片光合作用形成的養份送往根莖。

圖5. 雖然年年遷息的動物數量會有些波動，專家估計約有140萬頭黑尾牛羚(Connochaetes taurinus)、40萬隻湯姆森瞪羚(Gazella thomsoni)、20萬頭斑馬(Equus burchelli)，參與一年一度的大遷徙。為的是跟隨逐漸北移的降雨，也意謂著逐漸北移的草原─典型的逐水草而遷徙。

最近和內人一起看了〈美國國家地理雜誌頻道〉，花了兩年半時間拍攝，於2010年11月首映的五集影集《大遷徙》《Great Migrations》。 科博館曾在2010/12/03～2011/03/06於芸芸眾生展場放映過，可惜沒作宣傳，感覺放映時所收到的效果不彰。 影片一開始壯觀的風景、悠揚的音樂，再加上簡短有力的旁白，光是看了開頭，差一點讓我這生命科學的老兵，老淚縱橫。現在將其中第一句旁白送給網友們分享： 『The strong instinct to move, is the strong instinct to survive, and to survive, creature must keep on to move, and they must multiply.』注意到沒，這段英文還押韻呢！ 接著我們再來談生命的下一個特徵─MULTIPLY(生殖繁衍後代)。

5. 生殖(Reproduction)

(1)無性生殖─沒有減數分裂以及受精作用的生殖。

(2)有性生殖─具有減數分裂以及受精作用的生殖。

6. 生長(Growth)

7. 感應(Responsiveness)

(1)生物對周圍環境的刺激(stimuli)會產生反應(response)稱為感應。

圖6. 膝跳反射(Knee Jerk)就是一種反應。

圖片來源：http://rummuser.com/?p=4618

8. 適應(Adaption)

(1)生物具有適應環境的能力，才能在時時變化的環境中生存。

圖7. 棲所(Habitat)位於墨西哥和巴拿馬地區的透明翅蝶(Glass wing Butterfly)是一種翅膀大部份為透明的蝴蝶，又名「玻璃翅蝴蝶」，牠的翅脈之間的組織是透明的，因為翅膀的薄膜上既無色彩亦無麟片，因此可以清楚看穿翅膀背面的東西。透明翅蝶如此的「適應環境」是讓牠不易被天敵發現。

圖片來源：http://www.facebook.com/notes/animal-story/glasswing-greta-oto/160774957311688

 

1.特定的體制、2.新陳代謝、3.恆定性、4.運動、5.生殖、6.生長、7.感應、8.適應此為一般生命科學(Life Science)教科書上敘述的生命八大特徵。